TW201924709A - 一種發芽黑蒜頭之抗血色素糖化及降血糖萃取物之製作方法 - Google Patents
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Abstract
醣類經攝取後唾液及胃液或胰島素中澱粉酶將多醣分解成雙醣，進入小腸後，小腸上皮細胞所分泌的α-葡萄醣苷酶會將雙醣水解成單醣，因而使血中葡萄糖濃度上升。當存在於小腸皺褶中的α-葡萄醣苷酶活性過強，就會造成飯後血中葡萄糖濃度急速上升，因此如果能減緩醣類的分解與吸收，就可以穩定血糖上升的速度，達到抗血色素糖化及降血糖之效果。本發明將發芽黑蒜頭在不同溫度下以多種溶劑進行萃取，探討各萃取物對α-葡萄醣苷酶抑制活性，並在模擬腸胃道消化環境測試對α-葡萄醣苷酶之影響。實驗數據顯示，利用在60-100℃之水或醇類萃取發芽黑蒜頭所得到之萃取物具有抑制α-葡萄醣苷酶活性之效果；在模擬腸胃道消化環境中，隨著萃取溫度的提高，萃取物對α-葡萄醣苷酶抑制活性隨之增加，萃取溫度在100℃組別抑制率還維持在98%以上。因此，本發明證實發芽黑蒜頭具有應用以開發抑制α-葡萄醣苷酶活性之醫藥，以及抗血色素糖化及降血糖保健食品之能力。
Description
本發明係揭示一種抗血色素糖化及降血糖萃取物之製作方法，特別是一種以發芽黑蒜頭為來源之抗血色素糖化及降血糖萃取物的製作方法。
糖尿病(diabete；DM)係世界性普遍的多病因代謝疾病，據估算全球罹患糖尿病的人口高達2億左右，且患病人數逐年增加。造成糖尿病之病因複雜，主要係由胰島素(insulin)分泌量不足或是胰島素抗性(insulin resistance)使血液中的葡萄糖無法有效利用，導致患者血糖升高而衍生疾病，一般可分為下述幾類型：第一型糖尿病，由胰島素分泌不足所引起，好發於兒童，發生機制不明，可能係由自體免疫造成胰臟β細胞缺陷而致病；第二型糖尿病，又稱非胰島素依賴型糖尿病，為較常見的糖尿病類型，多發生於成年人，由人體內對胰島素的敏感度下降，致使代謝失衡及相對性胰島素缺乏而發病；營養失調性糖尿病，多發生於未開發國家，係因蛋白質缺乏以致胰臟纖維化，影響其細胞功能而致病；妊娠糖尿病，為婦女在懷孕期間所出現之糖尿病；以及續發性糖尿病，由胰臟的損傷或病變，如急性胰臟炎所併發之糖尿病等。
台灣地區的糖尿病型態係以第二型糖尿病為主，患者約占糖尿病人口的95%左右，主要發病原因係由肥胖、過量食物攝取或家族病史等因素引發胰島素阻抗現象，影響體內由胰島素主導之正常代謝作用，如葡萄糖濃度的調控，三酸甘油酯的合成及游離脂肪酸的釋放等，而引發血糖升高及高血脂的症狀，因此，第二型糖尿病的患者容易併發心血管疾病及其他病變(如腎臟疾病、神經性疾病及視覺性疾病等)，為國人十大死因之一。
目前糖尿病的診治方式無法達到根治的效果，僅能以規律的運動及均衡的飲食控制體重，延緩病情惡化，再佐以輔助藥物降低血糖，改善胰島素抗性的問題；臨床上用以治療糖尿病的藥物如thiazolidinediones類藥物(其作用機制為增加胰島素受體的敏感性)；biguanides類藥物(其作用機制為抑制葡萄糖的吸收)或α-glucosidase抑制劑(其作用機制為降低肝糖分解)等；然而，該臨床藥物僅能治標不能治本，同時會造成患者嚴重的副作用，舉例說明之，服用biguanides類藥物可能產生致命性乳酸中毒及肝臟疾病問題；因此，若能鎖定罹患糖尿病的高危險群-肥胖族群，採取預防措施，盡早矯正胰島素抗性的問題，即可避免糖尿病的發生。
α-葡萄醣苷酶(α-Glucosidase,AG)之介紹：醣類是人體能量的主要來源，約佔總熱量的50-60%，其中澱粉及蔗糖是食物中最主要的醣類。醣類經攝取後首先會被唾液及胃液或胰島素中澱粉酶將多醣分解成雙醣，其進入小腸後，小腸上皮細胞所分泌的α-葡萄醣苷酶會將雙醣水解成單醣如葡萄糖、果糖，因而使血中葡萄糖濃度上升。當存在於小腸皺褶中的α-葡萄醣苷酶活性過強，就會造成飯後血中葡萄糖濃度急速上升，因此如果能減緩醣類的分解與吸收，就可以穩定血糖上升的速度，達到抗血色
素糖化及降血糖之效果。。
α-葡萄醣苷酶抑制劑(α-Glucosidase inhibitor,AGI)介紹：AGI屬於競爭型抑制與小腸絨毛上的α-葡萄醣苷酶作可逆性競爭，使澱粉和蔗糖分解過程受到抑制，進而延長葡萄糖在消化道的吸收速度，使餐後血糖值不會急速上升造成高血糖現象。臨床上應用之AGI包括Acarbose與Voglibose最為廣泛。植物中的AGI多由多醣、纖維素、果膠、寡糖、異黄酮、皂苷類、生物鹼、多酚類、擬醣多肽、醣醇而來。
多酚類(polyphenols)相關研究
多酚類(林，2002)是指分子內含有數個酚性氫氧基，此氫氧基與體內抗氧化有關，含有此種植物的總稱。多酚類為植物廣泛存在的成分，其種類超過8000種，從單純的酚酸(phenolic acid,C6H5COOH)、類黃酮(flavonoid,C6-C3-C6)到單寧，依酚的聚合度而有各種不同的化合物，大多數以配醣體的形式存在。類黃酮的結構屬多元酚類，因此具有供氫能力而可螯合諸如氫氧基及超氧陰離子等活性氧自由基。多酚類的生理作用最顯著的是抗氧化作用，身體內過剩的活性氧等自由基，會造成細胞膜磷脂質及血液中脂質之氧化，引起動脈硬化、虛血性心臟疾病及腦中風等。而植物多酚類中抗氧化作用最強的為類黃酮，藉由捕捉自由基、螯合過氧化反應之金屬離子觸媒，以抑制體內脂質之過氧化作用。
黑蒜頭與本申請案有關研究整理
根據日本文獻報導經生物轉換(bioconversion)之黑大蒜中抗氧化活性較一般大蒜高出10倍；血流速度也提升。黑蒜頭為生鮮蒜頭經生物轉換後的產品，經生物轉換之蒜頭其總酚、類黃酮及SOD-like含量皆高於
生蒜頭，且主要成份為Allicin，並且對於蒜頭中之硫化物，包括DAS、DADS、DATS含量均具有提升效應(蕭，2008)。有研究比較生蒜頭和黑蒜頭在體內外實驗的抗氧化活性試驗中發現黑蒜頭效果明顯高過生蒜頭；並且在第二型糖尿病老鼠動物餵食實驗中，發現餵食黑蒜頭組之老鼠肝臟的相關抗氧化酵素活性及活性物質明顯高過生蒜頭組，因此推測黑蒜頭比生蒜頭具有較高的抗氧化能力，並能避免糖尿病的併發症產生(Lee et al.,2009)。
目前以發芽蒜頭製作成發芽黑蒜頭之製法、產品及生理活性報導，並未在在國內外文獻及專利報告所揭露。本研究團隊在黑蒜頭研究已有多年，與本發明有關之技術領域為中華民國發明專利第106116027號「一種發芽黑蒜頭食品」，及申請中華民國發明專利第104105785號「一種黑蒜頭之抗血色素糖化及降血糖萃取物之製作方法」(已獲准專利)，本發明為研究團隊多年研究經驗加以深化修改之權利請求。
本發明之學理基礎，發芽黑蒜頭之多酚類物質是有效的抗氧化物，其中本發明揭示具有抑制抑制α-葡萄醣苷酶活性，可以達到抗血色素糖化及降血糖的功效，遂而完成本發明。
本發明為揭示發芽黑蒜頭之抗氧化/消除自由基能力，於先前文獻指出黑蒜較白蒜有較佳之抗氧化力、多酚類及類黃酮含量(Choi et al.,2014)；然而植物在發芽過程中，因易遭受細菌、病毒甚至於昆蟲的取食，因此發芽期間的植物會生產多種類似植物抗毒素的化學物質保護自己(Sritongtae et al.,2017)。
本發明揭示將白蒜在適當的溫濕度下發芽，再發酵(生物轉化)
製作成發芽黑蒜頭，以該發芽黑蒜頭進行降血糖試驗。
本發明主要目的係提供一種發芽黑蒜頭降血糖萃取物之製作方法，可以提高發芽黑蒜頭萃取物抑制α-葡萄醣苷酶活性之作用。為達到前述發明目的，本發明所運用之技術手段包含有：一種發芽黑蒜頭降血糖萃取物之製作方法，係包含：萃取步驟，係將發芽黑蒜頭於一溶劑中進行萃取，得一發芽黑蒜頭濾液；濃縮步驟，係將該發芽黑蒜頭濾液所含多餘的溶劑除去，得一發芽黑蒜頭萃取物。
本發明另一目的為，提供一種發芽黑蒜頭用於提高抑制α-葡萄醣苷酶活性之作用達到抗血色素糖化及降血糖之功效的保健食品，其特徵在於包含發芽黑蒜頭與醫藥上可接受之載體、賦形劑或稀釋劑。
為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，作詳細說明如下：將白蒜在溫度5-37℃、濕度40~90%的環境下，將蒜頭發芽2-5公分，再以溫度40~90℃、濕度40~90%的環境下，保持20-45天發酵熟成製作成發芽黑蒜頭。
本發明之發芽黑蒜頭萃取物係由不同極性溶劑於適度溫度之萃取作用下所得，該不同極性溶劑對於發芽黑蒜頭中所含之降血糖成分而言有不同萃取效果。為證實本發明之發芽黑蒜頭萃取物的確對於α-葡萄醣苷酶具有抑制活性，係將本發明之發芽黑蒜頭以不同極性溶劑及溫度所獲得之萃取物，進行萃取物成份及活性之分析，本實施例主要係針對萃取溶劑或萃取溫度之不同對發芽黑蒜頭之萃取效果進行比對。
將發芽黑蒜頭以適當倍重量溶劑(如水、50%乙醇、95%乙醇、乙
酸乙酯、丙酮及正己烷等)進行水浴恆溫震盪的方式進行萃取，萃取適當時間(較佳係1~12小時)後再以一離心過濾方式除去多餘之雜質或沉澱物等，得一發芽黑蒜頭濾液。其中，該發芽黑蒜頭之樣品與溶劑的重量比例較佳係1：10，使該黑蒜頭樣品可以完全溶於溶劑中，本發明係萃取溫度為25~100℃，經適當時間後再以離心機沉澱所含之雜質，以濾紙過濾除去殘留物質，以便收集本發明之發芽黑蒜頭濾液，經冷凍乾燥得該萃取物，其中萃取率範圍為55-66%。各組樣品清除DPPH自由基及螯合亞鐵離子能力範圍為35-55%及45-65%，各組萃取物以Folin-Ciocalteau試劑測其為總酚含量範圍為55±10mg gallic acid/g dry weight；以(2-aminoetheyl)diphenylborate分析法進行類黃酮含量範圍為3-7mg rutin/g dry weight。因本發明已進行多次試驗發現具有劑量效應，各組所使用取樣為0.1克進行下述僅是實施例之表現。
本實施例係以吸光質試驗的方式進行各組萃取物對於α-葡萄醣苷酶之抑制活性分析，該試驗係參考自Oki等人(1999)及Shim等人(2003)所提出之分析方法加以修改。係取樣自各組之萃取物，分別加入α-glucosidase溶液及PNP-G進行反應，本實施例係於37℃下反應5~20分鐘再加入一終止反應劑，測量各組萃取物於400nm之吸光值；其中，各組之萃取物係先以該磷酸緩衝溶液稀釋至50~100μg/ml，再加入體積比例約為1/2倍之α-葡萄醣苷酶溶液及4倍之PNP-G(10mM)進行反應，該α-葡萄醣苷酶為醣類消化反應之主要作用酵素，若可抑制該α-葡萄醣苷酶之作用活性即可延緩或降低血糖的上升；本實施例係於反應20分鐘後加入一碳酸鈉溶液(Na2 CO3；濃度為0.1M，pH6.8)，使該α-葡萄醣苷酶失去活性終止反應，再以
分光光度計分別測量各組萃取物之吸光質。將所測得之吸光質帶入以下公式，計算各組萃取物對於該α-葡萄醣苷酶之抑制率，抑制率計算方法為(100%)=B-(C-A)/B x 100%。其中，A為背景吸光質，即各組萃取物在未與α-葡萄醣苷酶反應之狀態下所測得之吸光質；B以該磷酸緩衝溶液取代各組萃取物進行反應所測得之吸光質；而C為各組萃取物之吸光質。
由表1結果顯示，以水、50%乙醇及95%乙醇萃取發芽黑蒜頭所收得之萃取物對於α-葡萄醣苷酶抑制率隨著萃取溫度的提高而增加，其萃取溫度在60℃抑制率都在60%以上，由此得知，利用水或醇類溶劑萃取及萃取溫度控制在60℃以上而得之發芽黑蒜頭萃取物具有較佳之降血糖效果。
本發明發芽黑蒜頭降血糖萃取物由體外試驗的方式進行對於α-葡萄醣苷酶之抑制活性分析，本實施例之體外試驗，係參考專利申請案第
99115592號之方法，模擬胃液係仿照生物體內之蛋白酶溶液(pepsin solution)，於0.1N(當量濃度)之鹽酸溶液中添加1公克胃蛋白酶配製而得；而該模擬胰液則係仿照生物體內之膽鹽懸浮液(pancreatin-bile suspension)，由1M(莫耳濃度)之碳酸鈉溶液中間添加0.2公克的胰臟酵素及1.2公克的膽汁萃取物配製而得；將該模擬胃液及模擬胰液分別與各組樣品共同反應2~6小時[於37℃(模擬生物個體之體溫)]，再以高溫加熱數分鐘終止反應，分別測量樣品對於α-glucosidase之抑制活性。
以水、50%乙醇及95%乙醇萃取發芽黑蒜頭之萃取物模擬腸道環境對α-葡萄醣苷酶抑制率由表2結果顯示，除了萃取溫度在低溫下(25℃)抑制率不到50%，其餘組別隨著萃取溫度的提高而抑制率隨之增加，其萃取溫度在80℃、100℃二組抑制率都在85%以上(具有耐熱破壞性)。
由表1及2可證實，本發明揭示發芽黑蒜頭可利用於製造α-葡萄醣苷酶之抑制活性之醫藥組成物，以及可用於製造供抗血色素糖化及降血糖的保健食品之新用途。
本發明一種發芽黑蒜頭降血糖萃取物之製作方法，係利用在不
同溫度下以不同極性溶劑萃取所得之萃取物，具有抑制α-葡萄醣苷酶，避免血糖上升達到抗血色素糖化及降血糖功效。
本發明發芽黑蒜頭以一般習知技術所用的賦型劑之添加而製備成醫藥組合物，其中該賦型劑包括有利用此發芽黑蒜頭本身、發芽黑蒜頭萃取物等與習知的口服劑型之賦型劑包括：黏合劑、崩散劑及潤滑劑。適用於藥學組合物及劑型的黏合劑：玉米澱粉、馬鈴薯澱粉或其他澱粉、藻酸鈉、天然及合成膠類、粉末黃蓍膠、瓜爾膠、纖維素及其衍生物，乙基纖維素、乙酸纖維素、羧甲基纖維素鈣、羧甲基纖維素鈉、微晶纖維素、以及彼等之混合物賦型劑，膜衣層所用之成分包括：甲基纖維素(Methyl cellulose)、羥丙基甲基纖維素(Hydroxymethyl propyl cellulose)、羥丙基纖維素(Hydroxymethyl propyl cellulose)、聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol)、聚乙烯吡咯酮(Polyvinyl pyrrolidone)、鄰苯二甲酸醋酸纖維素(Cellulose acetate phthalate)或其它適用於本發明的材料，甲基纖維素以製備一種醫藥組合物。本發明所述之發芽黑蒜頭或其萃取物之醫藥組合物，可以添加含有藥物學上可接受之添加劑。
本發明的有益效果在於：藉由將發芽黑蒜頭搭配一般日常食用的基料成分所製成的保健產品，使該萃取物能以較適當的濃度與較方便的包裝型式被獲得與攝食，進而能彌補現代人飲食不均衡所引發的文明病，及提供作為日常保養以改善血糖過高的保健食品。本發明提高抑制α-葡萄醣苷酶活性之作用達到抗血色素糖化及降血糖之功效的保健食品，該較佳實施例則是包含發芽黑蒜頭本身、或發芽黑蒜頭萃取物及一基料成份。其中，該基料成分可為一選自於下列群組中的物質：澱粉類、豆類、五穀類。且該萃取物與該基料成份可經進一步混合與加工處理而製成錠劑、塊狀及粉狀型式。此外，該基料成分也可以為一液體，並與液體載劑相配合該萃取物製成含有酒精或不含有酒精之液劑型式的保健產品。
本發明一種抗血色素糖化及降血糖之發芽黑蒜頭保健產品，本領
域的技術人員應當理解，任何對本發明的技術方案進行將生蒜頭發芽製作成發芽黑蒜頭、發芽黑蒜頭濃縮萃取、額外添加物、以不同型態產品(如：凝膠狀、酒精或不含有酒精飲料)方式修改，都可能會導致落入本發明的保護範圍。
雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
Claims (5)
- 一種發芽黑蒜頭抗血色素糖化及降血糖萃取物之製法，其步驟包含：(a)將發芽黑蒜頭在水及/或醇類溶劑中進行萃取，萃取步驟中水及/或醇類溶劑作用之溫度係50~80℃得一發芽黑蒜頭濾液；(b)濃縮步驟，係將該發芽黑蒜頭濾液所含多餘的溶劑除去，得一抗血色素糖化及降血糖萃取物。
- 依申請專利範圍第1項所述之一種發芽黑蒜頭抗血色素糖化及降血糖萃取物之製作方法，其中，該醇類溶劑係為乙醇。
- 一種如申請專利範圍第1項所獲得之發芽黑蒜頭抗血色素糖化及降血糖萃取物之用途，其係用於製備抑制α-葡萄醣苷酶活性之醫藥組成物。
- 一種抑制α-葡萄醣苷酶活性之保健食品，其特徵在於包含如申請專利範圍第1項所獲得之發芽黑蒜頭抗血色素糖化及降血糖萃取物與食品上可接受之載體、賦形劑、稀釋劑或基料。
- 依申請專利範圍第4項所述之保健食品，其中，該基料成分為一液體，並與液體載劑相配合該萃取物製成含有酒精或不含有酒精之液劑型式的保健產品。
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