CN106455637A - 霞多丽葡萄籽提取物 - Google Patents
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Abstract
一种新的葡萄籽提取物,其富含原花青素类化合物,具有低于70%的总多酚类化合物,并具有低的聚合度(dp)。所述提取物的其他级分具有极少的多酚类化合物、纤维和蛋白质,但含有超过90%的糖类。在一些特定实例中,通过所述葡萄籽的水提取物的连续超滤获得各个提取物。第一次超滤提供可用作调味剂的富含糖类的第一透过物(级分A)和第一渗余物。将所述第一渗余物重构并以更高的截留分子量进行第二次超滤,以产生富含低分子量多酚类化合物的第二透过物(级分B)和富含葡萄籽纤维的第二渗余物(级分C)。所述级分单独地适合于不同营养品,或者可以以任何组合方式彼此组合和/或与其他营养剂组合,以提高血管和认知健康。
Description
与相关申请的交叉引用
本申请要求2014年5月30日提交的美国临时申请号62/005,708的利益,所述临时申请整体通过参考并入本文。
技术领域
本公开涉及葡萄籽提取物、葡萄籽提取过程以及获得用于制造对健康有益的产品的提取物级分的方法。
背景技术
水果和蔬菜的消费降低了几种慢性疾病、尤其是心血管疾病和癌症的风险(Fung等,Am J Clin Nutr 92:1429-1435,2010)。尽管水果和蔬菜是维生素和矿物质的重要来源,但这些食品的有益效应主要归因于它们的纤维和抗氧化剂含量。选定的维生素例如维生素C和E,主要通过氧和氮自由基的直接清除来执行抗氧化活性。水果和蔬菜中多种多样的酚类物质(也被称为多酚类化合物)也具有相当高的抗氧化能力,并且影响多个细胞信号传导级联。据认为,多酚类化合物对于介导地中海式饮食和红葡萄酒的健康益处是极为重要的(Del Rio等,Antioxid Redox Signal 18:1818-1892,2013)。
葡萄是多酚类化合物的特别丰富的来源,据认为这解释了消费葡萄、葡萄汁和葡萄酒的健康益处。葡萄(特别是白葡萄)中存在的主要多酚物质与绿茶和可可中鉴定到的多酚物质相似,即黄烷醇类化合物或黄烷-3-醇类(Del Rio等,Antioxid Redox Signal 18:1818-1892,2013)。葡萄籽通常被认为是葡萄汁、果冻、果泥和葡萄酒的商业化生产产生的废料流。葡萄籽是葡萄中多酚类化合物的最集中来源这一认识,促进了加工葡萄籽以生产浓缩多酚提取物的各种工业过程的开发。通常,这些过程产生的提取物含有葡萄籽内存在的全体酚类物质,其范围从单体黄烷醇类化合物例如儿茶素和表儿茶素,到2至10个这些单体单元的寡聚物(被称为原花青素类化合物、原花色素类或寡聚原花色素类,其被缩写为OPC),到这些单体单元的高分子量聚合物(被称为多聚原花青素类化合物、单宁酸类或缩合的单宁酸类)。然而,过去十年的研究揭示出基于单体、寡聚和多聚的儿茶素的多酚类化合物相比不同的生物可利用性和多样化的生物作用。不幸的是,用于浓缩多酚类化合物的大多数现有提取过程利用难闻的溶剂,其必须通过复杂的分馏流程除去。其他分级方法使用吸附方法,其利用诸如乙醇的溶剂来洗脱,需要特殊的生产设备。
美国专利号3,435,407和4,698,360公开了一种用于从松树皮提取原花色素类的方法,同时使用氯化钠提取和沉淀将伴随的多聚多酚类化合物(缩合的单宁酸类)的提取降至最低。这些方法需要用乙酸乙酯重复萃取。然后通过蒸发除去所述乙酸乙酯,并通过添加氯仿来沉淀寡聚原花青素类化合物。
美国专利号5,484,594公开了一种用于制备葡萄籽提取物的多步方法,所述提取物富含寡聚原花色素类,但是几乎不含按照该专利来说是不想要的废物的单体。将葡萄籽用80%丙酮水溶液提取,过滤以除去聚合的废产物,然后蒸发掉溶剂,并对剩余的多酚类化合物进行浓缩。在这些步骤后进行进一步过滤,以消除不想要的单体。所述方法使用氯代烃类,其是已知的致癌物。丙酮和氯代烃类的使用还增加了与原花青素类化合物发生反应和提取到原花青素类化合物的性质发生改变的可能性。
美国专利号5,912,363公开了从植物材料提取原花色素类化合物,其包括将水性固体植物材料混合物在高达350℉的温度下、在加压和/或低氧下加热,然后进行膜过滤,以产生含有提取到的原花色素类化合物的透过物。然后通过将所述透过物与吸附性树脂相接触,随后用乙醇洗脱,从所述透过物分离提取到的原花色素类化合物。所有实施例都在240℉的温度下进行,这一温度高于水在大气压下的沸点。揭示了对具有低聚合度(dp)的寡聚物没有选择性。
美国专利号6,544,581公开了一种使用热水提取和双重pH处理的从完整葡萄、葡萄籽或果渣非选择性提取寡聚和多聚多酚类化合物的方法。在使用无机酸例如硫酸,然后使用碱金属碱例如氢氧化钠或氢氧化钾进行中和的方法中,获得了dp高达7的寡聚原花青素类化合物和dp高达16的多聚原花青素类化合物。将所述提取物用吸附性树脂处理,并使用乙醇洗脱所述多酚类化合物。得到的产物具有非常高的总酚类水平,但是单体原花青素类化合物的百分率相对低。
美国专利号7,767,235生产了一种葡萄、葡萄籽或葡萄果渣提取物,其包括将所述提取物用无机酸例如硫酸酸化,然后使用硅藻土将它过滤。据称,所述提取物具有约5-15%的单体原花青素类化合物。
美国专利号8,075,929生产了一种具有约5-15%的单体的葡萄提取物,其通过在高温下提取葡萄,将提取物用丹宁酸酶处理,并将所述提取物酸化至约1.5-2.5的pH。
现有的原花青素提取方法一般使用在生物学上不太理想的酸化有机溶剂例如甲醇、乙醇或丙酮来提取葡萄籽,这些溶剂在给药到受试者之前必须被除去。其他现有提取方法需要高温加工。一些方法使用高的压力和温度下的加压液体萃取(PLE)、连续的氯仿甲醇溶液提取或使用无机酸例如硫酸的酸化。即使使用了这些潜在有毒的处理,得到的提取物也不是非常富含单体原花青素类化合物,并且在提取物中含有不超过约15-17%的单体。
提供能够提取植物材料例如葡萄籽以获得具有低的平均聚合度(mdp)的分离的原花青素提取物的更加生物相容的方法,将是合乎需要的。提供与单体和二聚体黄烷醇类化合物一起还获得并分离到葡萄籽的其他生物学上有用的组分的方法,也是有利的。
发明内容
尽管葡萄籽被用于多酚提取物和葡萄籽油的商业化生产,但葡萄籽被认为是对血管内皮的健康特别有益的单体黄烷醇类化合物的相对不良的来源。还已发现,葡萄籽含有其他有益的膳食组分,尤其是纤维。以干重计,葡萄籽可以含有20-50%的纤维,而大多数商业化葡萄籽提取物被标准化至提供70-95%之间的多酚类物质。生产这些富含多酚的提取物的过程移除了可以改善脂类分布情况并增强益生元功能的有价值的膳食纤维。此外,葡萄籽的不同组分提供不同的特定健康益处。本文中公开的方法允许选择性分离和保留葡萄籽提取物的不同级分,所使用的方法避免了许多现有方法的生物学危害。分离到的级分可以分开使用或以任何组合方式或比例组合使用,以制备对个体或一组个体具有所需生物效应的组合物。
通过使用标准的商业化方法和仅仅液体水溶剂(例如纯水溶剂)而不需无机酸来进行提取,所述公开的提取方法还克服了现有方法的限制。提取也可在低于水的沸点(212℉)和大气压下进行。通过连续超滤步骤将葡萄籽的有益组分分离成特别适合于不同目的三种级分:(A)主要含有简单糖类和芳香族酚类、用于增甜/调味目的的级分;(B)主要含有低分子量黄烷醇类化合物即单体和二聚体物质、可用于改善循环的级分;以及(C)富含纤维和黄烷醇寡聚物和聚合物,用于提供益生元效果的级分。此外,值得注意的是,后两种级分(B和C)含有低于1%的脂类含量,这与含有2-3%的脂类含量的目前可用的商品化葡萄籽提取物相反。通常,较高的脂类含量提供蜡状粘性特征,其抗拒压缩并妨碍将葡萄籽提取物配制成片剂。具有2-3%的脂类含量的葡萄籽提取物倾向于使片剂出现划线和加帽,并且由于粘性也与制造机械更加不相容。因此,葡萄籽提取物剂型最通常以胶囊或更昂贵的形式例如软凝胶形式存在。下面描述的富含多酚的级分的极低的脂类含量使得能够将它们配制成片剂。
尽管本公开的方法可用于提取和分离许多种子和许多葡萄籽的不同组分,但具体来说,霞多丽葡萄籽非常适合于所公开的提取方法。霞多丽葡萄酒是全世界最流行的酒之一,因此产生大量的葡萄籽。此外,据报道,霞多丽葡萄籽含有相对高的表儿茶素含量(Fuleki和Ricardo da Silva,J Agric Food Chem 45:1156-1160,1997;Yilmaz和Toledo,J Agric Food Chem 52:255-260,2004),这是一种黄烷醇单体,据报道其介导对人类内皮功能的有益作用,并且可能至少部分构成可可和葡萄籽提取物对循环功能的效应的基础(Jimenez等,J Agric Food Chem 60:8823-8830,2012)。
在所述方法的特定实例中,将清洗过的葡萄籽用温度约为100-200℉、例如120-195℉、例如130-190℉的热水提取。将所述最初的提取物酶法处理并精细过滤,以基本上除去不溶性植物材料并产生澄清的提取物。将所述澄清的提取物通过第一次超滤进行加工,以获得第一透过物和第一渗余物,其中将较大分子量的聚合物从所述第一透过物除去,并且所述第一透过物包含至少80%的糖类。将所述第一渗余物重构(reconstitute),然后通过第二次超滤进行加工,以获得含有mdp小于3、例如小于2.5的多酚类化合物的第二透过物,以及富含纤维和多酚类化合物的第二渗余物,其中所述多酚类化合物具有大于5的mdp。在特定实例中,所述第一次超滤使用截留分子量在1-5kD范围内的超滤膜来进行,并且所述第二次超滤使用截留分子量在100-500kD范围内的膜来进行。
本文还公开了一种组合物,其包含分离或纯化的霞多丽葡萄籽提取物,其中所述提取物的黄烷醇类化合物具有小于3、例如小于2.5的平均聚合度,以及低于70%的总多酚含量,并且在某些实例中所述多酚含量低于50%。在某些实例中,所述霞多丽葡萄籽提取物中的黄烷醇类化合物是超过50%的单体黄烷醇类化合物,和/或含有少于1%的脂类。在特定实例中,所述霞多丽葡萄籽提取物含有38-50%的多酚类化合物、9-12%的纤维、1-2%的蛋白质、25-30%的糖类和少于1%的脂类。
另一种公开的组合物包含分离或纯化的霞多丽葡萄籽提取物,其中所述组合物含有45-55%的多酚类化合物、26-30%的纤维和少于1%的脂类。在某些实例中,所述霞多丽葡萄籽提取物还含有2-3%的蛋白质和少于1%的糖类。
另一种公开的组合物含有分离或纯化的霞多丽葡萄籽提取物,其中所述组合物含有90-95%的糖类、少于1%的多酚类化合物、少于1%的蛋白质和少于3%的脂类。
在其他实施方式中,所述组合物是所述分开的组合物中的两种或三种的组合。
另一个公开的实施方式是分离或纯化的霞多丽葡萄籽水提取物,其中所述提取物是级分A、B或C之一:
| 级分A | 级分B | 级分C | ||
| 多酚类化合物(GAE) | <1 | 38-50 | 45-55 | |
| 纤维 | <1 | 9-12 | 26-30 | |
| 蛋白质 | <1 | 1-2 | 2-3 | |
| 脂类 | <3 | <1 | <1 | |
| 糖类 | 90-95 | 25-30 | <1 |
在某些实施方式中,组合物只含有级分A或级分B或级分C。在其他实例中,组合物含有上述分开的级分的组合,例如级分A与B、A与C、B与C或A、B与C的组合。
在又一个实例中,所述霞多丽葡萄籽提取物是通过仅仅用水、例如通过水溶剂提取法提取所述霞多丽葡萄籽获得的提取物,而不使用醇溶剂(例如甲醇或乙醇溶剂)、无机酸溶剂(例如硫酸)或树脂。可以对所述水提取物进一步进行超滤,其产生脂类含量低于1%的提取物。在某些实例中,所述脂类含量低于1%的水提取物还含有平均聚合度小于3、在某些实例中小于2.5的黄烷醇类化合物。在某些实例中,这些提取物含有38-50%的多酚类化合物,在某些实例中这些提取物含有45-55%的多酚类化合物。
所述采取液体或干燥形式的提取物可以被配制成营养组合物,例如通过将它与营养品载体例如非天然存在的营养品载体合并,例如通过并入到剂型例如片剂或胶囊或自然界中不存在的制备食品(例如能量棒)中。
通过给药到受试者,所述分离的提取物和含有所述提取物的组合物可用于支持、维持或改善心血管或认知健康。所述采取液体或干燥形式的提取物适合于单独或与其他营养物例如瓜拉那提取物、维生素B6、维生素B12、叶酸盐、蓝莓粉/提取物和绿咖啡豆提取物中的一者或多者相组合给药到受试者。在特定实例中,将使用所述第二透过物获得的低mdp级分单独或与一种或多种所述其他营养物相组合给药。在某些实例中,这些组合物被用于改善循环和认知健康。
从下面参考附图进行的详细描述,本发明的上述和其他目的、特点和优点将变得显而易见。本发明概述中的任何内容都不应被解释为暗示了这里概述的方法和组合物的任何方面的关键性。
附图说明
图1是提取方法的实施方式的示意说明。
详细描述
I.术语
提供了下面的术语和方法的解释,以便更好地描述本公开并指导本领域普通技术人员实践本公开。当在本文和随附的权利要求书中使用时,单数形式包括复数指称物,除非上下文明确叙述不是如此。当在本文中使用时,“包含”意味着“包括”。因此,“包含A或B”意味着“包括A、B或A和B”,并且不排除其他要素。
除非另有解释,否则在本文中使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同的意义。尽管与本文中描述的相似或等同的方法和材料可用于本公开的实践或试验,但适合的方法和材料描述在下文中。还应该理解,不论是否陈述了短语“约”或“大约”等,任何定量值都是近似值。除非另有指明,否则所有百分率和比率都以重量计。
给药:通过任何有效的途径向受试者提供或给予药剂,例如包括霞多丽葡萄籽提取物的组合物。示例性的给药途径包括但不限于口服、注射(例如皮下、肌肉内、真皮内、腹膜内、静脉内和肿瘤内)、舌下、透皮、鼻内、表面和吸入途径。
蓝莓粉或提取物:将蓝莓例如有机蓝莓通过典型的商业化手段例如转筒干燥、微波干燥或冷冻干燥进行干燥,然后研磨成粉。“蓝莓提取物”是指溶剂提取的蓝莓,例如通过典型的水或水/乙醇液体提取以产生提取物的方法获得的提取物。
霞多丽葡萄:一种用于制造白葡萄酒的绿皮葡萄品种,它也被称为霞多丽葡萄(Vitis vinifera)。
聚合度:聚合度(dp)是聚合物或寡聚分子中单体单元的数目。平均聚合度(mdp)被定义为包括单体、寡聚物和聚合物的黄烷醇物质的复杂混合物(例如提取物)中组成成分黄烷醇类化合物的分子长度(形成分子的单体单元的数目)的均值或平均值。mdp越低,混合物中单体和二聚体的百分率越高。mdp可以被表示成所测量的样品中平均聚合物链中的单体黄烷醇单元的数目。复杂混合物中组成成分分子的平均长度可以使用多种方法来确定,例如硫解法,其中对寡聚物进行酸催化的切割,然后进行苯甲硫醚衍生化,然后通过质谱术对衍生化的单体进行定量(Gu等,J Agric Food Chem 50:4852-4860,2002),以及凝胶渗透色谱法,其中将dps为1至10的寡聚物根据分子量色谱分离并使用质谱术进行定量(Hammerstone等,J Agric Food Chem 47:490-496,1999)。
有效量:单独或与其他药剂(例如其他抗氧化剂)一起诱导所需响应的组合物的量。本文公开的制备物可以以治疗(例如营养)有效量给药。所述有效量可以在单次用药中或在几次用药中给药,例如每日给药。然而,有效量可以取决于待治疗的受试者、待治疗的病症的严重性和类型以及给药方式。
赋形剂:用作组合物的活性成分的载体的无活性物质。赋形剂可以包括用于增加具有非常强效的活性成分的配方的体量,允许方便准确地确定剂量,使活性成分稳定,使递送系统在视觉上和/或感官上可接受的物质。制药赋形剂的实例包括淀粉、葡萄糖、乳糖、蔗糖、明胶、麦芽、稻米、面粉、白垩、硅胶、硬脂酸钠、单硬脂酸甘油酯、滑石、氯化钠、脱脂奶粉、甘油、丙二醇、水、乙醇等。
提取物:植物或其一个或多个部分例如其果实或种子的至少某些活性成分的溶液或其他制备物。本文中公开的提取物是溶剂提取物,其中将种子暴露于液体提取溶剂(例如热水)以从种子中取出活性成分。最初通过溶剂提取获得的提取物可以被转变成干燥形式并仍被当作“提取物”。“水性”或“水”提取物是指通过使用水并且没有其他溶剂(例如乙醇)的溶剂提取获得的提取物。
类黄酮化合物:一类植物次生代谢物,以干重计,葡萄籽含有约4-8%的类黄酮化合物。类黄酮化合物构成了一类重要的膳食多酚化合物,其在植物中广泛分布。已在植物来源例如水果、蔬菜、豆科植物、坚果、种子、草药、香料植物、花以及饮料例如茶、可可、啤酒、葡萄酒和葡萄汁中鉴定到超过4000种化学上独特的类黄酮化合物。
葡萄籽中的类黄酮化合物主要是指黄烷-3-醇类,尤其是(+)-儿茶素、(-)-表儿茶素和(-)-表儿茶素3-没食子酸酯及其复合物。葡萄籽中的黄烷-3-醇类化合物以单体、寡聚或多聚形式存在。两个或更多个化学上相连的黄烷-3-醇单体被称为原花色素类或寡聚原花色素类(“OPC”),其包括原花青素类化合物和原翠雀花素类化合物。含有两个单体的OPC被称为二聚体,三个单体被称为三聚体,四个单体被称为四聚体,五个单体被称为五聚体,等等。所述寡聚体具有2至10的链长;聚合物表示链长超过10的组分。因此,葡萄提取物中的寡聚物包括例如二聚体和三聚体,并且有证据表明聚合物可以具有多达50-100个单元。
为了将多酚类化合物在商业上作为葡萄提取物使用,必须将这些化合物以更浓的形式从葡萄分离。科学研究显示,原花色素类的抗氧化能力比维生素E高20倍,比维生素C高50倍。深入的研究表明,葡萄籽提取物由于其抗氧化效果而在许多健康领域中有益,其与胶原蛋白结合,促进年轻皮肤、细胞健康、弹性和柔韧性。其他研究显示,原花色素类化合物有助于保护身体免受日光损伤,改善视力,改善关节、动脉和身体组织例如心脏的柔韧性,并且通过强化毛细血管、动脉和静脉而改善血液循环。
叶酸盐:也被称为维生素B9,叶酸盐是一种水溶性B族维生素。叶酸盐是食物中的天然存在的形式,叶酸是通常存在于膳食增补剂和维生素强化食品中的合成形式。术语“叶酸盐”和“叶酸”通常可互换使用,并且在本说明书中也如此使用,因此对“叶酸盐”的指称包括叶酸盐以及叶酸和其他形式的营养上可接受的叶酸盐,例如不存在于食物中的非天然存在的叶酸盐。因此,“叶酸盐”包括其他形式或生物学前体或生物激活的形式,例如甲基-叶酸盐、5-甲基四氢叶酸盐(5-MTHF)和光学消旋或光学纯形式的叶酸盐例如L-5-MTHF。甲基-叶酸盐是所述维生素的一种形式,其有时被包含在增补剂中,特别是用具有与较低的MTHFR酶活性水平相关的MTHFR多态性的个体。在某些受试者中,叶酸盐有效地降低血清高半胱氨酸水平,由此降低心血管疾病和痴呆症的风险。
绿咖啡豆提取物:绿咖啡豆的提取物(例如液体提取物)。绿咖啡豆提取物通常是干燥的绿色未烘咖啡豆(Coffea Arabica)的热水或乙醇/水提取物,其含有标准量的绿原酸和咖啡因。
瓜拉那提取物:通常是南美洲植物瓜拉那(Paullinia cupana)的种子的水/乙醇提取物,通常被标准化至4-10%的生物碱(咖啡因加可可碱),并且还含有5-15%的多酚类化合物。
HPMC或羟丙基甲基纤维素:一种半合成、惰性、粘弹性聚合物,其用作润滑剂或赋形剂,并具有下面示出的通用结构:
R=H或CH3或CH2CH(OH)CH3
营养物:营养物是食物中的营养组分,生物体用之以存活和/或茁壮成长。尽管食物中存在营养物,但本文中使用的营养物可以是天然存在的或合成制造的。“全食品营养物”是指在全食品中存在并且不是合成制造的营养物。
可药用介质:可用于本公开的可药用介质(载体)是常规的。《Remington制药学》(Remington’s Pharmaceutical Sciences,E.W.Martin,Mack Publishing Co.,Easton,PA,第19版(1995))描述了适合于一种或多种组合物例如一种或多种葡萄籽提取物组合物和在自然界中不与葡萄籽提取物一起出现的其他天然或非天然存在的药剂的药物递送的组合物和配方。可药用载体的使用并不暗示如此制造的产品只可用于制药目的。相反,它暗示所述产品适合于给药到受试者或被受试者消费,例如作为适合于被受试者口服的药品或营养品。
一般来说,介质的性质取决于所使用的具体给药方式。例如,肠胃外配方通常包含可注射流体作为介质,其包括可药用并且在生理上可接受的流体例如水、生理盐水、平衡盐溶液、葡萄糖水、甘油等。对于固体组合物(例如粉剂、丸剂、片剂或胶囊形式)来说,常规的无毒性固体介质包括例如制药级的甘露糖醇、乳糖、淀粉或硬脂酸镁。除了生物学上中性的介质之外,待给药的药物组合物可以含有少量无毒性辅助物质,例如润湿剂或乳化剂、防腐剂和pH缓冲剂等,例如乙酸钠或失水山梨糖醇单月桂酸酯。
多酚类化合物:已发现,来自于葡萄和可可的多酚类化合物提高心血管功能和认知健康两者。黄烷醇类化合物(也被称为黄烷-3-醇类)占葡萄籽和可可的多酚类化合物的绝大部分;这类酚类化合物的范围从单体物质例如儿茶素和表儿茶素到寡聚物(通常被称为原花色素类)到聚合物(通常被称为单宁酸类或缩合的单宁酸类)。在本领域和本说明书中,术语“酚类”可以与术语多酚互换使用。
葡萄籽是葡萄酒和葡萄汁工业的废料产品。这些种子含有脂类、蛋白质、糖类和取决于品种4-8%的多酚类化合物(干重)。因此,葡萄籽提取物是强有力的抗氧化剂,保护身体免于过早衰老、疾病和变性。
益生元:不可消化的食物成分,其刺激消化系统中的有益细菌的生长和/或活性。
纯化的:术语纯化的不要求绝对纯度;相反,它打算作为相对术语。因此,例如,纯化的物质是其中所述物质比天然环境中例如水果(如葡萄)中的所述物质更加富集的物质。在一个实施方式中,制备物被纯化,使得所述物质占所述制备物的总含量的至少约5%(例如但不限于至少10%、20%、30%、40%、50%、70%、80%、90%、95%、98%或99%)。在实例中,所公开的具有抗氧化活性的组合物包含霞多丽葡萄籽提取物,其最低纯度为至少50%、70%、80%、90%、95%、98%或99%(以重量计)。
范围:对于范围来说,术语“在x至y的范围内”或“从x至y”包括x与y之间的任何值以及端点x和y。
选择性提取:选择性提取是指目标物(例如单体原花青素类化合物)的偏好性提取。在某些实施方式中,选择性提取意味着所述目标物是提取到的优势物质。
超滤:一种类型的膜过滤,其中力(例如压力或浓度梯度)引起通过半透膜的分离。超滤膜通常通过膜的截留分子量(MWCO)来表征。悬浮的固体和较高分子量的溶质被保留在渗余物中,而水和较低分子量的溶质通过膜进入到透过物中。不同类型的模块可用于超滤过程。这些模块的实例是使用浇铸在塑料或纸管的内侧面上的聚合物膜的管式元件,含有多个中空纤维的中空纤维设计,其中平坦的膜片被围绕中央的有孔管卷绕并安装到管状钢制压力容器壳中的薄的网状间隔材料隔开的螺旋缠绕模块,以及板框组件,其使用放置在平板上的用网状材料隔开的膜,滤液经所述膜通过。
单元药剂:物理上分立的单元,其含有经计算单个地或合在一起产生所需效果例如治疗效果的预定量的活性材料。可以使用单个单元药剂或多个单元药剂来提供所需效果或活性,例如抗氧化活性。在一个实例中,单元药剂包含所需量的促进心血管或认知健康的药剂。在另一个实例中,单元剂型含有多个预定剂量的所述活性材料。
维生素B6:一种水溶性维生素,其是B族维生素复合物的一部分。“维生素B6”包括这种维生素的所有营养上可接受的形式,例如吡哆醇、5’-磷酸吡哆醇、吡哆醛、5’-磷酸吡哆醛、5’-磷酸吡哆胺和4-吡哆酸。它有时作为吡哆醇的盐酸盐形式或有活性的磷酸吡哆醛形式提供在膳食增补剂中。维生素B6是氨基酸代谢的许多反应中的活性辅因子。
维生素B12:B族微生物复合物的另一种水溶性维生素。它被称为钴胺素,并以几种不同形式例如非天然存在的形式提供在膳食增补剂中。“维生素B12”是指所有形式的钴胺素,例如氰钴胺素、羟钴胺素和甲基钴胺素。已发现,维生素B12对于神经保护和认知增强是重要的。它的缺乏与轻度认知缺损和痴呆症有关。据信维生素B12缺乏是普遍的,特别是在老年人群中,并且它构成了可逆痴呆症和神经缺损的主要形式之一。维生素B12也为红细胞生成(红细胞的产生)和高半胱氨酸向甲硫氨酸的转变所需。维生素B12缺乏对于在MTHFR酶中具有特定突变的个体来说尤其构成问题。维生素B12通常以氰钴胺素的形式提供,但甲基钴胺素和5-脱氧腺苷基钴胺素也是在人类代谢中有活性的维生素B12的形式。在本文的特定实例中,维生素B12被提供为氰钴胺素,但在术语维生素B12中包括任何营养上可接受的钴胺素形式。
II.几个实施方式的描述
本详细描述阐述了用于溶剂提取植物性材料例如葡萄籽如霞多丽葡萄籽的方法的几个实施方式。具体提取细节的纯粹披露不打算暗示任何这些细节的关键性,使用所述方法的特定实施方式获得的数据的展示也不打算暗示所述方法局限于用来获得这些数据的特定步骤。
所公开的方法允许从植物材料例如种子如葡萄籽提取原花色素类化合物和其他有益的营养剂,在特定实例中,所述葡萄籽是霞多丽葡萄籽。将葡萄籽用温度为约100-200℉、例如120-195℉、例如130-190℉的水提取,然后将提取物进行酶法处理和精细过滤,以基本上除去所述提取物中的不溶性植物材料。在超滤之前,通过用滤器过滤将所述水提取物澄清,所述滤器排除大于1-10μ、例如1-5μ的材料,在特定实例中排除尺寸大于1μ、5μ或10μ的任何固体植物材料。然后将所述精细过滤的提取物浓缩至固体含量低于10%,例如浓缩到固体含量为5-10%,以减小其体积并同时维持它足够稀,以最小化随后的超滤步骤期间超滤过滤器的堵塞。
然后将所述酶法处理并精细过滤的提取物通过超滤进一步加工,以获得第一透过物和第一渗余物,其中将较大分子量的聚合物从所述第一透过物中除去,并且所述第一透过物包含至少80%的糖类。该第一次超滤步骤产生糖/芳香族酚类级分(A)。将所述第一渗余物重构,然后通过超滤进行加工以获得含有平均聚合度(mdp)小于3或2.5(例如2-3或2-2.4)的多酚类化合物的第二透过物(B),以及富含纤维和多酚类化合物的第二渗余物(C),其中所述第二渗余物(C)中的多酚类化合物具有大于5(例如5-6,例如5.6)的mdp。所述第一和第二透过物和第二渗余物中的任一者或全部可以被浓缩和干燥,以提供保留的最终产物,其通常以粉状形式保存。
在特定实例中,首先将所述酶法处理并精细过滤的提取物用最大截留分子量为5kD的超滤膜加工。例如,所述第一超滤膜的最大截留分子量范围为1-5kD。在此范围内的某些实例中,所述第一超滤膜的最小截留分子范围为1、2、3或4kD。在此范围内的其他实例中,所述第一超滤膜的最大截留分子量为2、3、4或5kD。不考虑所述1-5kD的范围,在其他实例中所述第一超滤膜的最小截留分子量可以为1、2、3或4kD,并且最大截留分子量可以为2、3、4或5kD。
将所述第一渗余物在水中重构并使用最大截留分子量为500kD的膜通过超滤进行加工。例如,所述第二超滤膜的最大截留分子量范围为100-500kD。在此范围内的某些实例中,所述第二超滤膜的最小截留分子量为100、200、300或400kD。在此范围内的其他实例中,所述第二超滤膜的最大截留分子量为200、300、400或500kD。不考虑所述100-500kD的范围,在其他实例中,所述最小截留分子量可以为100、200、300或400kD,并且所述最大截留分子量可以为200、300、400或500kD。
所描述的过程高效地将所述葡萄籽提取物分离成具有不同生物学用途的生物相容的级分。例如,所述第一透过物(级分A)可能包含大于80%的糖类、少于5%的脂类和少于1-2%的多酚类化合物,并适合于作为调味材料。例如,所述第二透过物(级分B)可能包含少于1%的脂类和至少38%的多酚类化合物,其中少于10%的所述多酚类化合物含有超过10个单体单元。在某些实施方式中,所述第二透过物(级分B)含有少于70%的总多酚类化合物,例如少于60%或少于50%的总多酚类化合物。在某些实例中,级分B含有38-50%之间的酚类化合物。在这个和其他实施方式中,所述提取物中的多酚类化合物是至少50%、60%或甚至70%的单体,例如50-80%的单体。级分B特别适合于从胃肠道吸收以增强血管以及因此认知健康。例如,所述第二渗余物(级分C)可能包含25-30%的纤维、45-55%的mdp大于5的多酚类化合物、2-3%的蛋白质和少于1%的脂类。
在某些任选实施方式中,在超滤之前向所述提取物添加羟丙基甲基纤维素(HPMC)以提高超滤效率。
可以制造包含级分A、B和C中的任一者、两者或三者的组合物。所述组合物可以被配制成膳食增补剂或功能食品。分开的级分特别适合于不同的感官或营养目的。例如,主要含有糖类(果糖和葡萄糖)的级分A可以被配制成或用作天然调味剂。作为另一个实例,含有低mdp原花青素类化合物的级分B可以被配制成或用作营养增补剂,以增强血管或认知健康。作为又一个实例,富含纤维和较高mdp多酚类化合物的级分C可以被配制成或用作片剂或粉剂形式的益生元营养品。
在其他实施方式中,可以将含有级分A、B和C的任何组合或所有级分的营养增补剂与其他营养物例如瓜拉那提取物、维生素B6、维生素B12、叶酸盐、蓝莓粉或蓝莓提取物和绿咖啡豆提取物中的一者或多者或全部相组合。这种组合物理想地适合作为增补剂以支持血管和/或认知健康。在特定实施方式中,可以将级分B与这些其他营养物中的一者或多者相组合。在其他特定实例中,可以将级分B与瓜拉那提取物、维生素B6、维生素B12、叶酸盐、蓝莓粉或蓝莓提取物和绿咖啡豆提取物全部组合在一起。
在另一个实例中,所述提取方法包括提供固体植物材料(例如葡萄籽)的水性混合物的步骤,所述混合物通过将葡萄籽在热水,例如被加热到超过100℉但低于水的沸点(212℉),例如在100-200℉、例如120-195℉、例如130-190℉范围内的水中进行提取来制备。然后将所述提取物酶法处理以降低其纤维素、果胶和蛋白质含量。酶可以使用在例如精细过滤之前的粗提取物(第一次水提取物)中,以分解植物材料中的较大分子例如纤维、纤维素、果胶和/或蛋白质。这些分子的分解便于使用任何类型的微米尺度过滤(精细过滤)和超滤的过滤。因此,取决于起始原料包含的内含物和所需的过程终产物,可以单个地或组合地使用蛋白酶、果胶酶和纤维素酶。例如,如果起始原料不含蛋白质,则应该不使用蛋白酶。如果果胶是起始原料中仅有的大化合物并且不希望它出现在终产物中,则可以以0.01-0.1%(vol/vol)的量仅施加液体果胶酶制备物例如Adex-G(DSM,Centerchem,Inc.)1-3小时。
在本文中公开的过程的实例中,希望保留一些纤维但不保留蛋白质,因此对酶和剂量进行选择,以便不破坏最终收集在级分C中的所有纤维。
尽管许多不同的酶可用于此目的,但特别公开的非限制性实例是来自于ScottLaboratories(Petaluma,CA)的SCOTTZYME KS,其含有来自于黑曲霉(Aspergillus niger)的酶的掺混物。这种酶的掺混物适合与果汁一起使用以增强沉降和过滤,并且可以以0.01-0.1%(vol/vol)的量施加到所述提取物8-16小时。然后用1-10μ、更优选地1-5μ的滤器对所述酶处理过的水提取物进行精细过滤,并且浓缩至不超过10%的固体。然后使用截留分子量在1-5kD范围内的超滤膜对所述浓缩的提取物进行超滤,以产生含糖的第一透过物(级分A)和第一渗余物(未通过所述超滤的材料)。将所述第一渗余物在水中重构至不超过10%固体,并使用截留分子量在100-500kD范围内的超滤膜进行第二次超滤。然后收集得到的透过物(级分B)和渗余物(级分C),并且可以对它们进行进一步加工,例如通过干燥以产生粉剂。
在另一个实例中,向最初的未过滤的水性葡萄籽提取物添加HPMC,以降低最初的液体提取物的单宁酸含量并提高超滤速度。当使用HPMC时,级分A和B与上面级分A和B的描述相比没有变化,但级分C将含有更多纤维(超过50%,例如50-60%),并且级分C的多酚类物质将主要包含mdp为2.5-2.9的较小的原花青素类化合物。因此,预计这种具有较高纤维含量的改良的级分C除了益生元活性之外,还对血脂谱具有更大的有益效果。
实施例1
提取方法
提取过程的特定的非限制性实施方式示出在图1中。在步骤(1)中,将霞多丽葡萄籽1(新鲜、冷冻或干燥的)用室温饮用水清洗。可以使用水与葡萄籽的各种不同的重量比,例如2:1至10:1的比例,但是示出的实例使用了水与葡萄籽的5:1的比例[重量:重量],其通过连续混合15分钟进行清洗。这一过程被重复至少两次或更多次,优选为三次并且最多四次。在某些实例中,通过添加碱将所述水、例如第一次清洗的水中和,以减少多酚类化合物被提取到清洗水中并同时增加糖类被提取到清洗水中。在特定实例中,通过向所述水添加碳酸氢钠例如0.1%的碳酸氢钠,将水中和。每次的清洗水被丢弃,其主要含有糖类、脂类和一些有机酸。
然后在步骤2中将清洗过的葡萄籽转移到提取罐,并在热水(100-200℉或130-190℉)中提取两次,例如在约130℉或175℉下(5:1的水与葡萄籽比例[重量:重量])提取1-3小时,例如2.5小时的时长。将葡萄籽渣丢弃,将提取出的液体合并并过滤以除去不溶性植物材料(USMESH 270),然后将该复合提取物置于储存罐3中,在那里将它用酶处理以降低纤维素、果胶和蛋白质含量,便于随后的过滤。这种酶的商业上的实例是SCOTTZYME KS(ScottLaboratories)。酶处理以0.01-0.1%(vol/vol)的量施加,并在45-100℉、优选地不超过65℉下进行12至24小时,优选地16小时。任选地,在酶处理后,所述过程可以包括以1克/升的量添加羟丙基甲基纤维素(HPMC;低粘度,制药级),并在60至80℉下,优选地在65℉下混合1小时。在酶处理(和任选地HPMC添加)后,在过滤/分离装置4(例如诸如喷嘴分离机HFC 15-01-177,GEA Wesphalia Group的装置)中使用精细过滤(1-10μ滤器,优选地1-5μ)将所述液体提取物澄清,并将所述澄清的提取物浓缩至5-10%的固体,优选地<10%的固体。
然后对所述浓缩的提取物进行超滤5(使用标准的名义截留分子量不超过5000道尔顿(或5kD)的超滤膜,例如聚醚砜膜系统如SUPER-COR UF系统系列(Koch Industries))。所述超滤步骤5产生透过物6,其是级分A,由分子量小于5000道尔顿(5kD)的化合物构成,并含有不少于80%的主要由果糖和葡萄糖构成的糖类(通常范围为80-95%,例如90-95%)、9-10%的水、少于5%的脂类、少于5%的矿物质和少于1%的酚类化合物;所述酚类化合物包括痕量的多种芳香/调味分子例如萜烯类和乙烯基酚化合物。级分A可应用于采取棒、凝胶和“软糖”形式的可食用营养增补剂的天然调味,其标准剂量为5-20%的每种组合物。
将从低分子量超滤剩余的渗余物(没有通过超滤膜的材料)在水中重构至5-10%的固体浓度,优选地不超过10%固体,并使用截留值为100-500kD(例如截留值为100kD)的超滤膜例如聚醚砜膜系统如SUPER-COR UF系统系列(Koch Industries)进行第二次超滤过程7,尽管也可以使用其他膜系统。将得到的透过物8即级分B和渗余物9即级分C在步骤10中,通过常规方法例如冷冻干燥或辐射区干燥进行干燥,并研磨以产生粉剂。
级分B粉剂主要包含多酚类化合物(至少或约38%的多酚类化合物),特别是黄烷醇类化合物例如单体儿茶素和表儿茶素以及小的寡聚原花青素类化合物(含有少于10个单元)。尽管分子量高达500,000道尔顿的分子能够透过所述超滤膜,但出人意料地发现级分B中超过90%的原花青素物质不超过10个单元的聚合物,并主要包含单体、二聚体和三聚体,产生2至2.4的平均聚合度(mdp)值。级分B还含有少量纤维(9-12%)、糖类(25-30%)、蛋白质(1-2%)、脂类(<1%)和痕量矿物质例如钙和镁。在已报道的单体和低分子量原花青素类化合物对血管健康的效果以及黄烷醇类化合物的抗氧化能力的基础上,级分B具有广泛的应用。可以将该级分以每份50mg至2克的剂量添加到被设计用于促进健康的循环或提供抗氧化保护的所有形式的营养增补剂中。
级分C粉剂(第二次超滤的渗余物)高度富含纤维(26-30%)和多酚类化合物(45-55%)两者。然而,与级分B相反,所述多酚类级分主要包含高分子量原花青素类化合物和mdp值大于5例如5-10并且特别是5.6的单宁酸类。级分C还含有少量糖(<1%)、蛋白质(2-3%)、脂类(<1%)和矿物质(痕量)。级分C理想地适合于以片剂或粉剂形式充当益生元保健品或以每份2-20克范围内的剂量用于强化功能食品。
HPMC的任选使用降低了初始液体提取物的单宁酸含量,由此促进超滤的速度。在这种情况下,级分A和B在组成上保持基本上与上面所描述的相一致。然而,级分C现在主要包含纤维(50-60%),并且多酚类物质主要包含mdp为2.5-2.9的较小的原花青素类化合物。以每份2-20克的量在营养品和/或功能食品中使用,将提供益生元活性;纤维含量提高预期将改善血脂谱。
级分A、B和C在分开使用时理想地适合于发挥不同的营养功能。然而,某些应用可以利用两种或三种级分的组合。例如,功能食品例如能量棒或纤维棒可以含有级分C以提供纤维并同时含有级分A以提供调味。
实施例2
分析结果
通过改良的Folin-Ciocalteu方法(Singleton和Rossi,Am J Enol Vitic 16:144-158,1965)分析完整的霞多丽葡萄籽(新鲜的葡萄籽通常含有40-50%的水)和级分A、B和C(如实施例1中所述,第一次使用最大截留值为5kD的超滤膜并且第二次使用最大截留值为500kD的超滤膜生产)的营养物含量和多酚类化合物(没食子酸当量[GAE])。如表1中所示,级分A几乎完全是糖,其90%是果糖和葡萄糖。级分B主要包含低分子量多酚类化合物例如单体和二聚体黄烷醇类化合物(参见下面的表2和3)以及少量纤维。级分C包含如下面的表2和3中所描述的黄烷醇寡聚物和多聚物(单宁酸类)并富含纤维。重要的是,级分B和C含有极低水平的脂类(<1%),而表3中示出的可商购葡萄籽提取物的平均脂类值为2.3%。级分B和C中低水平的脂类允许制备片剂配方,而不像其他商品化提取物那样需要以胶囊(体积大,难以吞咽)或软凝胶形式(制造昂贵)递送。
表1.霞多丽葡萄籽和提取物级分A、B和C的营养组成成分(以干重计的%)
| 完整葡萄籽 | 级分A | 级分B | 级分C | |
| 多酚类化合物(GAE) | 4-10 | <1 | 38-50 | 45-55 |
| 纤维 | 30-45 | <1 | 9-12 | 26-30 |
| 蛋白质 | 10-20 | <1 | 1-2 | 2-3 |
| 脂类 | 9-15 | <3 | <1 | <1 |
| 糖类 | 1-5 | 90-95 | 25-30 | <1 |
表2示出了通过硫解和凝胶渗透色谱法(Gu等,J Agric Food Chem 50:4852-4860,2002;Hammerstone等,J Agric Food Chem 47:490-496,1999)测量的级分B和C中低分子量(单体、二聚体等)与较高分子量(>10个单元)黄烷醇物质的分布。级分B含有超过50%的单体,例如超过60%或70%的单体。在某些实例中,级分B含有70-80%的单体。级分B也含有超过5%或6%的二聚体,例如5-7%的二聚体,如6.5%的二聚体。由于使用高分子量过滤膜(100-500kD),因此级分B中高浓度的单体物质是意料之外的。只有聚合度(dp)非常低的黄烷醇类化合物在小肠中被吸收(Del Rio等,Antioxid Redox Signal 18:1818-1892,2013),因此级分B将适合于系统吸收以获得生理效应例如增强内皮功能或要求将黄烷醇类化合物吸收到血流中的其他作用。低分子量黄烷醇物质(低mdp)的这种浓度与完整葡萄籽的这种浓度有相当大的差异,后者含有高和低分子量黄烷醇物质两者(表3)。此外,非常有利地将级分B与可商购的葡萄籽提取物进行比较(表3)。构成级分C的较高分子量黄烷醇物质可以被结肠微生物菌群代谢,并且该级分中的纤维也容易被发酵;因此级分C理想地适合于向大结肠提供益生效应。
表2.级分B和C的黄烷醇组成(总黄烷醇类化合物的%)
| 黄烷醇单元 | 级分B | 级分C |
| 单体(n=1) | 76.13 | 19.03 |
| 二聚体(n=2) | 6.55 | 1.63 |
| 三聚体(n=3) | 3.03 | 0.75 |
| 四聚体(n=4) | 2.37 | 0.59 |
| 五聚体(n=5) | 1.89 | 0.47 |
| 六聚体(n=6) | 0.91 | 0.22 |
| 七聚体(n=7) | 0.45 | 0.11 |
| 八聚体(n=8) | 0.12 | 痕量 |
| 九聚体(n=9) | 痕量 | 痕量 |
| 十聚体(n=10) | 痕量 | 痕量 |
| n>10 | 8.55 | >60 |
表3概述了完整的干燥霞多丽葡萄籽、使用和不使用HPMC处理的级分B和C以及各种不同的可商购葡萄籽产品的酚类特性。mdp和总酚类含量的分析如上所述来进行。级分B具有2.3的非常低的平均dp值,这与它主要包含单体和二聚体黄烷醇类化合物相一致。将级分B非常好地与其他商品化葡萄籽提取物进行比较,并且事实上,级分B的平均dp值是所有试验的商品化样品中最低的值。因此,试图最大化从葡萄籽的多酚提取并使用吸附方法进一步产生标准化到高酚类含量(>70%)的葡萄籽提取物的现有工业方法,可能牺牲了将黄烷醇类化合物的尺寸分布限制到小于10dp的能力。级分C的dp值仅仅略低于完整霞多丽葡萄籽或商品化霞多丽葡萄籽粉的相应值,并且反映出较高分子量的黄烷醇类化合物占该级分中酚类化合物的绝大部分这一事实。使用HPMC的任选处理不改变级分B的mdp值,然而它相当大地降低级分C的mdp值。HPMC处理明显除去构成霞多丽葡萄籽的显著量的高分子量黄烷醇类化合物和单宁酸类。如表3中所示,与其他商品化葡萄籽提取物相比,级分B和C具有显著更低的脂类含量,使它们更适合于片剂配方。在现有商业化提取过程中溶剂的使用有可能导致从起始原料提取的脂类增加;如表3中所示,葡萄籽含有显著的脂类级分。
尽管霞多丽葡萄籽自身具有高的单体含量,但许多现有方法缺乏尺寸选择性,是由那些方法试图使用严苛条件如高热或溶剂如乙醇从葡萄籽最大化地提取所有多酚/黄烷醇内含物造成的。这些条件不仅降低了提取物的dp选择性,而且所述提取物还具有显著量的较大原花青素类化合物和单宁酸类。严苛以及有时有毒的溶剂的使用也是那些现有方法的缺点。本文中公开的新的提取方法在水性溶剂例如基本上不含无机酸和/或醇类(例如乙醇)的纯水中,在低于水的沸点下进行,并且不需要吸附性树脂或提取物的酸化。所述过程也可以在大气压或环境压力下进行,例如提取不需将容器加压到低于或高于大气压或环境压力。本发明公开的过滤过程的实例提供了具有少于70%的酚类物质例如少于60%或50%的酚类物质(例如多酚类化合物),但选择性地提取较低mdp级分的霞多丽葡萄籽提取物。
表3.葡萄籽产品的平均聚合度(mdp)、总酚类含量和脂类含量(以干重计)
实施例3
清洗步骤
本实施例说明了在超滤之前种子清洗对多酚得率的有益影响。尽管种子清洗显示出在较低提取温度下提高了酚类回收率,但清洗步骤不是实施例1中公开的方法的必不可少的组分。相反,清洗步骤为在实施例1中分开描述的分离方法提供了另外的益处,因此清洗步骤不应被当作所述方法的必要条件。
尽管所公开的提取过程的主要目的在于分离葡萄籽的不同组分以用于不同应用中,但提高出产效率(对于重量和多酚类化合物两者来说)有助于获得更好的商业可行性。如上所述,现有的过程通常包括严苛溶剂和/或高提取温度以最大化提取得率,但出于各种不同原因,这些条件是不理想的。特别是对于葡萄籽的黄烷醇组成来说,高温促进它们的聚合。因此,在较高温度下提取降低了单体和二聚体含量并提高得到的提取物的平均聚合度。
为了确定初始的方法步骤(图1中的步骤5之前)的相对效率,除了提取温度和存在或不存在用室温水清洗葡萄籽(图1中的步骤1)之外,使霞多丽葡萄籽经历与实施例1中一致的提取条件。如表4中所示,与较低温度(130℉)下相比,在较高温度(180℉)下提取的新鲜的完整未清洗霞多丽葡萄籽产生更好的提取得率(12.81%相比于11.39%)、酚类回收率(91.07%相比于70.80%)和得到的提取物更高的酚类含量(51%相比于39.65%)。此外,尽管在提取之前在较低温度下干燥葡萄籽提高了提取得率(至12.49%)和得到的提取物的酚类含量(至47.21%),但与使用较高提取温度所获得的相比,酚类回收率仍低不少(84.30%)。
令人吃惊的是,在较低温度(130℉)下提取清洗过的新鲜葡萄籽产生的提取得率、酚类回收率和提取物的酚类含量,与在较高温度下提取所产生的基本上一致。因此,在提取和超滤之前添加清洗步骤令人吃惊地提高提取效率,而不作为提取温度提高的人为现象引起黄烷醇聚合的可能性提高。通过清洗程序除去的种子材料在数量上是显著的(粗略为种子重量的3.5%并且令人吃惊地高达糖和脂类两者含量的50%),并代表了葡萄籽的不想要的组分(主要为糖类、脂类和有机酸)。尽管不希望受到理论束缚,但在较低温度下通过轻柔清洗除去这些种子组分可能促进酚类回收。
表4.在不同温度下和使用和不使用清洗情况下的提取效率
实施例4
合并组合物
级分B的出人意料的低mdp值表明级分B良好地适合于提供对内皮功能的有益效应并因此支持健康的循环;基于与葡萄籽提取物的效果相关的文献(Vislocky和Fernandez,Nutr Rev 68:656-670,2010),改善内皮功能所必需的级分B的量在50至2000mg的范围内。心血管系统在维持脑健康中的关键作用是公知的;在数以万亿计的突触处发生的活性和结构变化的复杂模式产生了惊人的代谢需求。事实上,尽管大脑仅占我们体重的2%,但它接收20-25%的身体血流、氧和循环营养物(Nichols等,From Neuron to Brain,2011;Kalaria,Nutr Rev 68:S74-S87,2010)。即使仅仅几分钟的缺氧都可以引起神经元的损伤和/或死亡,并且众所周知,长期血管机能不全与认知下降相关(Kalaria,Nutr Rev 68:S74-S87,2010;Marshall和Lazar,Stroke 42:221-226,2011)。因此,健康的循环对于时刻维持最适认知来说极为重要,此外,新突触的生成需要新血管的形成(血管发生)以充分供应氧和营养物。因此,级分B也可以在被设计用于支持或维持认知健康的营养品中用作成分。例如,级分B可以与如下所述被证实影响脑健康和认知的各个不同方面的其他天然成分组合:
瓜拉那(Paullinia cupana)这种枫木科植物原产于亚马逊中部地区,并具有传统上用作由种子制造的茶的长期历史。在瓜拉那中发现了多种活性成分,包括咖啡因、可可碱、皂苷类、单宁酸类和儿茶素单体(最主要是儿茶素和表儿茶素)。在健康年轻人中进行的几项双盲安慰剂对照的交叉临床试验证实,消费瓜拉那提取物(35-300mg)在至少6个小时的时间段内改善记忆、注意力、认知速度、集中力、警觉性、精神敏度和情绪(Haskell等,JPsychopharm 21:65-70,2007;Kennedy等,Pharmacol Biochem Behav 79:410-411,2004;Kennedy等,Appetite 50:506-513,2008;Scholey等,Nutrients 5:3589-3604,2013)。这些效应不太可能是由咖啡因含量造成的,并且事实上已发现含有更多咖啡因的较高剂量的瓜拉那提取物在提高认知表现方面不太有效(Haskell等,J Psychopharm 21:65-70,2007)。临床前研究也为瓜拉那的提高记忆表现和降低焦虑的性质提供证据(Roncon等,PlantaMed 77:236-241,2011;Espinola等,J Ethnopharmacol 55:223-229,1997)。
B族维生素在维持认知健康中的关键作用是无可争辩的,并且B族维生素缺乏与几种神经功能缺损相关并且可能是它们的病因(Selhub等,Nutr Rev 68:S112-S118,2010)。B族维生素B6、B12和叶酸盐是参与一碳代谢的酶的辅因子和/或底物,所述一碳代谢对于至关重要的脑组成成分例如神经递质、磷脂和髓磷脂的合成是关键的。最近,在患有轻度认知缺损的老年人群中,在安慰剂对照的试验中试验了这些B族维生素(de Jager等,Int JGeriatr Psychiatry DOI:10.1002/gps.2758;Smith等,PLoS ONE 5(9):e12244.doi:10.1371/journal.pone.0012244,2010),并显示出显著减弱脑结构和认知功能两者的与衰老相关的降低;在两年的时间段中,不仅脑体积萎缩减少30%,而且执行认知也被稳定化。在基线时,整个研究群体包括具有正常的循环高半胱氨酸水平的受试者。然而,在那些在基线时具有高的高半胱氨酸血浆水平的受试者中观察到更大的益处。维生素B6、B12和叶酸在从它们的相应RDA至比它们相应的上限低10%的范围内的剂量下是有益的(Bowman等,Neurology 78:241-249,2012)。在某些实例中,维生素B6可以以1.5-90mg(例如10、20或30mg)的剂量存在,维生素B12可以以2.4-1000mcg(例如400、550、700或800mcg)的剂量存在,叶酸盐或叶酸可以以400-900mcg(例如550、700或800mcg)的剂量存在。
蓝莓含有表儿茶素、绿原酸和紫檀芪;这些多酚类化合物是生物可利用的,并且实验室研究已证实表儿茶素和紫檀芪跨过血脑屏障(Williams和Spencer,Free Radic BiolMed 52:35-45,2012;Joseph等,J Agric Food Chem 56:10544-10551,2008)。在实验室研究中,蓝莓提取物刺激神经生长因子的生产和参与新神经元形成的生物化学信号,增加海马中的神经元数目(Casadesus等,Nutr Neurosci 7:309-316,2004),并提高用于神经元之间的通讯的生物化学信号的水平(Williams等,Free Rad Biol Med 45:295-305,2008)。在这些研究的基础上,蓝莓粉或蓝莓提取物在10mg–1克范围内的剂量下是有益的。
绿咖啡豆提取物含有可生物利用的绿原酸类(Farah等,J Nutr.138:2309-2315,2008),其在实验室研究中已被显示刺激神经元的生长和发育,抑制降解神经递质的酶的活性,并针对氧化胁迫保护神经元(Ito等,Biosci Biotechnol Biochem 72:885-888,2008;Kwon等,Eur J Pharmacol 649:210-217,2010)。从这些研究看出,绿咖啡豆提取物在15mg–500mg的剂量下是有益的。
通过所述新公开的提取方法生产的产品可用于食品、饮料和营养品中作为抗氧化剂并促进心血管和认知健康。所述提取物的抗氧化性质在广范围的应用中是有益的。因此,可以生产含有本公开的方法的多酚产品的食品、饮料、膳食增补剂、营养品和化妆品。采取液体或粉剂形式的霞多丽葡萄籽提取物可在食品、饮料、化妆品和膳食增补剂中用作着色剂。
在某些实例中,所述组合物中任何天然产物、营养物或添加剂的浓度在0至10%的范围内,例如在0.04至45%的范围内,例如在5至25%的范围内。
含有足够量的霞多丽葡萄籽提取物(级分B)、瓜拉那提取物、维生素B6、维生素B12、叶酸盐、蓝莓粉/提取物和绿咖啡豆提取物的组合物例如单元剂型的实例,可用于促进认知和脑健康。
实施例5
组合物、配方和包装
所述葡萄籽提取物和组合物可以在可药用载体中配制,以例如产生采取膳食增补剂剂型(例如片剂或胶囊)、液体(例如饮料或凝胶)和可消费产品(例如食品或与液体混合的粉剂)形式的营养品。用于这些组合物的配方在本领域中是公知的。例如《Remington制药学》(Remington’s Pharmaceutical Sciences,E.W.Martin主编,Mack Publishing Co.,Easton,PA,第19版,1995)描述了适合于本公开的组合物的递送的示例性配方(及其组分)。在某些实例中,所述组合物还包括其他药剂例如瓜拉那提取物、维生素B6、维生素B12、叶酸盐、蓝莓粉/提取物和绿咖啡豆提取物。包含这些化合物中的至少一者的组合物可以被配制以用于人类或兽医医学中。所公开的药物组合物的具体配方可能取决于例如给药方式(例如口服、表面或肠胃外)和/或待治疗的病症。在某些实施方式中,除了至少一种活性成分之外,配方还包括可药用载体。
肠胃外配方通常包含可注射流体,其包括可药用和生理上可接受的流体例如水、生理盐水、平衡盐溶液、葡萄糖水、甘油等作为介质。对于固体组合物例如粉剂、丸剂、片剂或胶囊形式来说,常规的无毒性固体载体可以包括例如制药级甘露糖醇、乳糖、淀粉或硬脂酸镁。除了生物学中性的载体之外,待给药的药物组合物可以任选地含有少量无毒性辅助物质或赋形剂,例如润湿剂或乳化剂、防腐剂和pH缓冲剂等,例如乙酸钠或失水山梨糖醇单月桂酸酯。其他非限制性赋形剂包括非离子型增溶剂例如cremophor或蛋白质例如人血清白蛋白。
所述组合物任选地以大量形式使用。例如,所述组合物可以是溶液,其容易从小容器饮用,以稀释的形式从较大容器饮用或作为茶匙剂饮用。然而,在某些实例中,所述组合物可以被提供成浓缩物,允许用户将其与水混合或混合在食品或饮料中。或者,它可以被提供成舌下喷剂形式,或采取粉剂形式,由用户根据需要将其混合在溶液中、直接添加到食物底料中或直接摄取。在另一个实例中,所述组合物被包含在适合于冲泡的纱布袋中,类似于茶袋和/或咖啡包。或者,将所述配方作为干粉包含在袋中,例如含有一份或多份的易撕开的柔性小袋。
用于所述配方的包装可以是用于容纳固体、液体、乳液、悬液等的任何包装或容器,例如罐、瓶、袋、纱布袋或包。所述包装任选地用于散装产品、多份药剂或单一药剂。在另一个实例中,所述组合物以液体形式提供在瓶例如喷药瓶如舌下喷剂递送瓶中,或提供在带有一端变细的滴管的瓶中。另一种实施方式包括本文中描述的任何营养组成成分的任何组合和/或排列。
鉴于所公开的发明的原理可以应用于许多可能的实施方式,因此应该认识到,所说明的实施方式仅仅是本发明的优选实例并且不应被当作限制本发明的范围。相反,本发明的范围由权利要求书定义。因此,我们要求进入这些权利要求项的范围和精神之内的一切作为本发明的权利。
Claims (43)
1.一种提取葡萄籽的方法,所述方法包括:
用水温低于水的沸点的热水提取清洗过的葡萄籽;
酶法处理并精细过滤所述提取物,以基本上除去所述提取物中的不溶性植物材料并产生澄清的提取物;
通过超滤加工酶法处理过的提取物以获得第一透过物和第一渗余物,其中将较大分子量的聚合物从所述第一透过物中除去,并且所述第一透过物包含至少80%的糖类;
将所述第一渗余物重构成重构的第一渗余物,然后通过超滤加工所述重构的第一渗余物,以获得含有平均聚合度(mdp)小于3的多酚类化合物的第二透过物以及富含纤维和多酚类化合物的第二渗余物,其中所述多酚类化合物具有大于5的mdp。
2.权利要求1的方法,其还包括浓缩和/或干燥所述第一透过物。
3.权利要求1或2的方法,其还包括浓缩并干燥所述第二透过物。
4.权利要求1-3任一项的方法,其还包括浓缩并干燥所述第二渗余物。
5.权利要求1-4任一项的方法,其中加工酶法处理过的提取物包括使用截留分子量在1-5kD范围内的膜进行超滤,并且加工所述重构的第一渗余物包括使用截留分子量在100-500kD范围内的膜进行超滤。
6.权利要求1-5任一项的方法,其中精细过滤所述提取物包括使用孔在1-10μ范围内的滤器对所述提取物进行精细过滤,以产生所述澄清的提取物。
7.权利要求1-6任一项的方法,其中所述葡萄籽是霞多丽葡萄籽。
8.权利要求1-7任一项的方法,其中所述第一透过物包含超过80%的糖类、少于5%的脂类和少于1%的多酚类化合物。
9.权利要求1-8任一项的方法,其中所述第二透过物包含少于1%的脂类和至少38%但少于70%的多酚类化合物,其中少于10%的所述多酚类化合物含有超过10个单体单元,并且所述第二透过物具有小于2.5的mdp。
10.权利要求1-9任一项的方法,其中所述第二渗余物包含26-30%的纤维、45-55%的mdp大于5的多酚类化合物、2-3%的蛋白质和少于1%的脂类。
11.权利要求1-7任一项的方法,其还包括在超滤之前向所述提取物添加羟丙基甲基纤维素(HPMC)以提高超滤效率。
12.一种组合物,其包含权利要求2的方法的产物。
13.一种组合物,其包含权利要求3的方法的产物。
14.一种组合物,其包含权利要求4的方法的产物。
15.一种组合物,其包含权利要求11的方法的产物。
16.一种组合物,其包含权利要求2-4或11任一项、任何组合或所有的方法的产物。
17.权利要求12-16任一项的组合物,其在膳食增补剂或功能食品中。
18.权利要求12的组合物,其用于为产品调味的方法中。
19.权利要求13的组合物,其用于包括向需要改善血管或认知健康的受试者给药所述组合物的方法中。
20.权利要求14的组合物,其用于向需要益生元营养增补剂的受试者给药所述组合物的方法中。
21.权利要求12-16任一项的组合物,其在膳食增补剂中,所述膳食增补剂还包含瓜拉那提取物、维生素B6、维生素B12、叶酸盐、蓝莓粉/提取物和绿咖啡豆提取物中的一者或多者。
22.权利要求13的组合物,其在用作认知健康增补剂的膳食增补剂中。
23.一种组合物,其包含所有权利要求12、13和14的组合物,并且还包含瓜拉那提取物、维生素B6、维生素B12、叶酸盐、蓝莓粉/提取物和绿咖啡豆提取物,作为膳食增补剂。
24.权利要求21或23的组合物,其中维生素B6、维生素B12或叶酸盐中的一者或多者以非天然存在的形式存在。
25.一种组合物,其包含霞多丽葡萄籽提取物,其中所述提取物的黄烷醇类化合物具有小于3的平均聚合度(mdp),和少于70%的总多酚类化合物。
26.权利要求25的组合物,其中所述霞多丽葡萄籽提取物中的黄烷醇类化合物是超过50%的单体黄烷醇类化合物。
27.权利要求25或26的组合物,其中所述霞多丽葡萄籽提取物包含少于1%的脂类。
28.权利要求27的组合物,其中所述霞多丽葡萄籽提取物包含38-50%的多酚类化合物、9-12%的纤维、1-2%的蛋白质、少于1%的脂类和25-30%的糖类。
29.一种组合物,其包含霞多丽葡萄籽提取物,其中所述组合物包含45-55%的多酚类化合物、26-30%的纤维和少于1%的脂类。
30.权利要求29的组合物,其中所述霞多丽葡萄籽提取物还包含2-3%的蛋白质和少于1%的糖类。
31.一种组合物,其包含霞多丽葡萄籽提取物,其中所述组合物包含少于1%的多酚类化合物、少于1%的蛋白质、少于3%的脂类和90-95%的糖类。
32.一种组合物,其包含权利要求25、29和31的独立组合物中的两者或三者的组合。
33.一种霞多丽葡萄籽的水提取物,所述提取物包含级分A、B或C之一:
34.权利要求33的提取物,其只包含级分B或级分C。
35.权利要求33的提取物,其只包含级分B。
36.一种霞多丽葡萄籽提取物,其中所述提取物只使用水来提取,并具有少于70%的多酚类化合物。
37.权利要求36的霞多丽葡萄籽提取物,其中所述提取物还经历过超滤,并具有小于1%的脂类含量。
38.权利要求36的霞多丽葡萄籽提取物,其中所述提取物具有小于1%的脂类含量,并且还含有平均聚合度(mdp)小于3的黄烷醇类化合物。
39.权利要求38的霞多丽葡萄籽提取物,其中所述提取物具有小于2.5的mdp。
40.一种营养组合物,其包含权利要求12-39任一项的霞多丽葡萄籽提取物。
41.一种改善心血管或认知健康的方法,其包括向受试者给药权利要求40的营养组合物。
42.权利要求1的方法,其中将所述清洗过的葡萄籽用水温为100-200℉的水提取。
43.权利要求42的方法,其中将所述清洗过的葡萄籽用水温为130-190℉的水提取。
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