专利名称：肉桂水提取物的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种大规模制备肉桂水提取物的改进方法。这种改进方法包括在低温下储存原料以使油层从其余的水溶液中分层的步骤。这种改进方法降低了最终产物中的可能有毒的肉桂醛含量，同时保持或提高控制血糖水平的肉桂活性成分的含量。
背景技术：
糖尿病是一种较常见的公众健康问题。在美国，有超过一千万的糖尿病患者。糖尿病是一种由相对或绝对胰岛素缺乏所致的综合征。临床上，其表现特征为症候性葡萄糖耐受不良以及脂质和蛋白代谢的改变。维持正常血糖水平是通过几种激素的作用来实现的，这些激素中最值得注意的是胰岛素，但也包括胰高血糖素、肾上腺素、皮质类留醇类、以及生长激素。低血糖症，或低血糖，表现特征为低于正常的血糖水平。另一方面，高血糖症典型地表现为血液中葡萄糖浓度高于正常浓度。胰腺产生胰岛素，并响应于血糖浓度的升高而释放。胰岛素通过刺激细胞摄取葡萄糖而起到降低血糖水平的作用。葡萄糖用于细胞代谢以产生能量，或被转化为糖原而储存在肝脏和肌肉中，或用于产生甘油三酯和脂肪。肉桂的水提取物表现出胰岛素增强活性，S卩，它们使通过提高细胞对葡萄糖的摄取来测定的表观胰岛素活性(apparent insulinactivity)增加(美国专利第6，200，569 号)。改善的胰岛素活性会导致循环胰岛素的减少，这导致低血糖和患者体内的糖基化血红蛋白水平较低；这也会对血糖水平的平缓波动构成影响。在‘569专利中，通过用水提取肉桂植物，除去固体残渣，并收集液体提取物来制备水提取物。该液体提取物能够直接使用或干燥成粉末的形式。Mang 等人(European J. Clin. Invest. 36 :340-344,2006)报道了每天使用 3g 肉桂水提取物粉末对II型糖尿病患者进行4个月的治疗，与使用安慰剂治疗的患者相比，降低了空腹血糖水平。Anderson 等人(J. Agric. Food Chem. 52 :65-70,2004)报道了从肉桂中分离和表征多酚A-型聚合物。分离出两种分子量为864的三聚物和一种分子量为1152的四聚物。 这些聚合物是水溶性的并且被认为是增强胰岛素作用和控制葡萄糖代谢的肉桂活性成分。肉桂包含1 % 8 %的芳香油，其中65 % 90 %的是肉桂醛。 (BfR(Bundesinstitut fur Risikobewertung)Health Assessment No. 044/2006,2006^8 月 I8 日)。He 等人(J. Agric Food Chem. 53 =2424-2428,2005)发现，在 Ig 桂皮(原料) 中，肉桂醛含量水平为13. Img至56. 9mg(平均为28. 9mg)。肉桂醛是一种淡黄色油状液体并且会在-7. 5°C时发生凝固(Merck hdex)。Lewis 等人(Environ Health Perspect 104 :1011_1016，1996)报道了在 COMPACT 评价中肉桂醛对于潜在致癌性测试呈阳性。香豆素的化学名是1-苯并吡喃-2-酮(CAS登记号91-64-5)。香豆素在水中的溶解性较差但易溶于醇。香豆素是一种天然存在的风味物质，在许多植物中都含有香豆素， 例如车叶草(woodruff)、草木犀(sweet clover)、黑香豆(Tonka beans)。尤其是在一些类型的肉桂中发现了更高的浓度。大量的香豆素能够导致肝损伤-香豆素仅可用作食品业 (food sector)中的风味成分和具有风味性质的其他添加剂成分。在动物实验中，香豆素能够触发肿瘤的形成(参见，BfR Health Assessment No. 043/2006,2006年6月16日)。 香豆素并不像肉桂醛那样可能是有毒的。然而，人类摄入大量的香豆素也是有害的。需要一种用于制备肉桂水提取物的改进方法。这种改进方法使最终产品中可能有毒的肉桂醛和香豆素的含量降低，同时保持或提高肉桂活性成分的含量。
发明内容
本发明涉及一种大规模制备肉桂水提取物的改进方法。该方法包括以下步骤(a) 以1 1至100 l(w/w)的溶剂与原料比向肉桂原料中加入诸如水的水性溶剂，(b)将混合物煮沸至少5分钟，(c)从混合物中除去固体残渣以获得液体部分，(d)将混合物的液体部分于_5°C至25°C储存直至形成顶层油层并分层，(e)除去顶层油层，以及(f)收集其余的液体部分。步骤(f)之后，该方法可选地包括用管式离心机离心除去其余的液体部分中小于1 μ m的固体并收集上清液的步骤(g)。本发明的方法适用于处理5 5，OOOKg的肉桂原料。通过本发明的方法制备的肉桂水提取物产物中的可能有毒的肉桂醛含量降低，并同时提高了控制血糖水平的活性成分多酚类聚合物的含量。
具体实施例方式本发明涉及一种制备肉桂水提取物的改进方法。发明人发现，通过将肉桂液体水提取物于低温(_5 25°C，优选0 10°C )下储存，能够形成油层并将其从其余的含水部分中分离出来。通过除去油层，最终产物中的肉桂醛含量就会降低，而有效增强胰岛素活性并降低血糖水平的活性成分含量提高。本发明的方法包括以下步骤(a)以1 1 100 1 (w/w)的溶剂与原料比向肉桂原料中加入诸如水的水性溶剂，(b)将混合物煮沸至少5分钟，(c)从混合物中除去固体残渣以获得液体部分，(d)将混合物的液体部分于-5 25°C储存直至形成顶层油层并分层，(e)除去顶层油层，以及(f)收集其余的液体部分。在步骤(f)之后，该方法可选地包括用管式离心机离心以除去其余液体部分中的小固体并收集上清液的步骤(g)。可选地对上清液进行干燥以获得干粉形式的肉桂水提取物。可替代地，在步骤(f)之后，该方法可选地包括对(f)的液体部分进行干燥以获得干粉形式的肉桂水提取物的步骤。本发明的方法尤其适合用于大规模生产。正如本文中所使用的，大规模是指原料为约≥5Kg或≥10Kg，优选≥50Kg，优选≥lOOKg，更优选≥500Kg，且最优选≥1000Kg。 本发明适合用于处理例如，约5 2, OOOKg, 10 2, OOOKg, 10 5, OOOKg, 50 2, OOOKg, 50 5，OOOKg,100 2，OOOKg,100 5，OOOKg,400 2，OOOKg,400 5，OOOKg,1，000 5，OOOKg,或1，000 10，OOOKg范围内的原料。本申请中所使用的“约”是指所述值的士 15%。肉桂原料的优选来源是肉桂科肉桂树的树皮。优选的品种是银叶桂(Cirmamomummairei)、锡南肉桂(Cinnamomum ζeyIanicum)、阴香(Cinnamomum burmannii)、禾口肉桂 (Cinnamomum cassia)。银叶桂是一种具有高度芳香性树皮的树，其树皮能够用于制备提取物。商品肉桂树皮是嫩芽的干燥内皮，而获自杂货店的肉桂粉也能够用于制备提取物。在该方法的步骤(a)中，肉桂原料作为肉桂粉获得或通过将植物切成小片、磨成粉、碾压或另外的为了增加组织碎片的表面积从而有助于提取的方式来制备。在该方法的步骤(a)中，水性亲水性溶剂用于提取具有胰岛素增强活性的活性成分。因为水安全，易于使用，并且经济，因此水(去离子水、蒸馏水、纯净水、或自来水)是用于提取的优选溶剂。另外，水并不提取那些仅可溶于酸或碱的杂质。可向水中加入少量缓冲液以维持PH。也可以向作为提取溶剂的蒸馏水中加入少量酸、碱、乙醇或甲醇。然而，高浓度(如50%)的乙醇能够提取不希望存在的有机杂质，例如肉桂醛，当这这种物质大量存在并被人类摄入时是有毒的。在该方法的步骤(a)中，水性溶剂与原料的比率为约1 1、 或2 1、或5 1、或10 1、或20 1、或30 1、或100 1 (w/w)；或以上所述比例之间的任何范围。在该方法的步骤(b)中，将水/原料混合物煮沸至少5分钟、或10分钟、或30分钟、或1小时、或2小时、或4小时、或6小时、或8小时、或10小时，或以上所述的时间之间
的任何范围。所需煮沸时间取决于原料和水的量。对于大量的原料而言，所需的煮沸时间比少量的原料要长。该方法的步骤(a)-(c)能够可选地重复几次，例如2 8次，或2 4 次。在每次煮沸步骤之后，取出并收集上清液，并向固体物质中重新加入水，并将混合物煮沸。煮沸步骤完成之后，合并上清液。在该方法的步骤(C)中，通过离心、过滤、或倾析从固体残渣中分离液体部分。弃固体残渣并收集液体部分。可选地将液体部分浓缩至便于处理的较小体积。典型地，液体部分被浓缩5 50 倍，并且体积典型地减少至小于1000L。浓缩能够通过任何方式来进行，例如，蒸发、真空蒸发，或本领域技术人员已知的用于浓缩液体物质的其他方式。然后将液体部分于低温下储存足够长的时间，直至形成顶层油层并与其余的含水液体部分分层。低温储存的温度和时间取决于液体体积和容器的尺寸。当液体部分变冷时，油层形成；油层与含水液体是互不相溶(immicible)的且漂浮于上层。一般而言，温度为约_5°C至25°C，优选约0°C至25°C，且更优选约0 20°C、0 15°C、0 10°C、或0 5°C。低温储存期间温度的小幅波动，S卩士2°C，也包括于本发明的范围内。温度越低，液体的量越小，形成油层所花费的时间就越少。一般而言，液体部分在低温下储存至少1小时， 或2小时，或4小时，或8小时，或过夜，或M小时，或48小时，或以上所述时间之间的任何范围。低温储存之后，油层从含水液体中分层并漂浮于上层。不希望存在的可能有毒的物质肉桂醛是脂溶性的，其分配于顶层油层中。该顶层油层通过抽出或倾析而被小心地除去。随后弃去顶层。通过除去油层，其余含水液体中的肉桂醛含量降低2 6倍。除油步骤并未使活性成分(即多酚A-型聚合物)的含量减少，因为多酚类化合物是水溶性的而不是脂溶性的(Anderson等人，J. Agric. Food Chem. 52 =65-70,2004)。发明人已经发现，除油步骤使最终产物中的多酚类聚合物的百分含量增加。在除去油层之后，其余的含水液体可选地在管式离心机中离心以除去大小为0. 001 1 μ m的悬浮固体。管式离心机在高速下运行，产生高达20，OOOXg的转速，导致液体通过出口排出而固体累积在离心机中。这种管式离心步骤典型地在约20 1200L/小时的流速下以约14，000 20，000RPM(约15，000-17, OOOXg)的转速进行，这取决于液体的
粘度。这种管式离心步骤显著降低了最终产物中的不希望存在的物质香豆素的含量。这种管式离心步骤也进一步降低了肉桂醛的含量。其余含水液体能够直接用作胰岛素增效剂，或能够将该含水液体干燥形成粉末。 干燥能够通过实践中能够干燥大量液体(超过lkg、10kg、或100kg)的任何方式来进行，例如，冻干、喷雾干燥、或离心加喷雾干燥。当该方法中省去可选的管式离心步骤时，干粉的产率为起始原料重量的约5% 20%，并且经常为约8% 12% (例如约10%)。当方法中包含可选的管式离心步骤时，干粉的产率为起始原料重量的约3% 18%，并且经常为约 5% 11%。管式离心步骤改善了产物质量，同时也会使产率降低。根据最终产物的预期用途，本发明的方法中可以包括或不包括管式离心步骤。本发明的方法使产物的水溶性从约92%提高至99%，当该产物用作饮料时，这是尤为重要的。对于饮料而言，具有最低的不溶物质含量是合乎需要的。否则，饮料在商业上是不可行的，因为消费者在喝饮料时并不喜欢尝到固体。液体或粉末能够结合到各种基础物质中成为液体、粉剂、片剂、或胶囊的形式以获得有效降低血糖水平或糖基化血红蛋白水平的胰岛素增强活性。这种产品对于降低血糖和糖基化血红蛋白水平是有效的，并且对于治疗高血糖症是有效的。实施例实施例1，肉桂水提取物的制备1.将1，200kg的肉桂树皮原料(肉桂)分装于4个罐中，每个罐中盛装300kg原料。2.以水与原料的比率为8 1将纯净水加入到每一个罐中，并在100°C加热混合物至沸腾并持续1小时。除去第一水提取物，并按照水与原料的比率为6 1向肉桂固体物质中加入更多的水；使混合物在100°C再沸腾1小时。除去第二水提取物，并按照水与原料的比率为4 1向肉桂固体物质中加入更多的水；使混合物在100°C下再沸腾1小时。除去第三水提取物。合并水提取物并通过100目的筛网过滤以除去固体残渣并收集滤液。3.将滤液倒入中间容器中并静置4小时。在静置之后，小心取出上清液并置于真空蒸发的浓缩罐中以浓缩滤液。4.真空蒸发在60°C至80°C和_0· 06MPa至_0· 08MPa的真空压力下进行。在M小时之后，获得了总计600L的浓缩液。5.浓缩液在0 5°C在容器中储存16 M小时，形成顶层油层并与其余的浓缩液分离。除去并弃去顶层油层OO 60L)。6.除去顶层油层之后，浓缩液可选地在管式离心机(型号GQ105，上海市离心机械研究所有限公司(Shanghai Centrifuge InstituteCo. , Ltd.))中在约2L/分钟的流速下以16，000RPM进行离心。除去沉淀物并收集约500L液体。该管式离心步骤是可选的。7.随后在高速离心和喷雾干燥器(型号LHS25，孟河制药化工机械厂(Menghe Drying Equipment Works)，江苏，中国)中对步骤5或步骤6的液体实施喷雾干燥以形成干粉。混合干粉，根据批次不同，不使用步骤6获得的干粉形式肉桂水提取物的产量为约 100 120Kg，而使用步骤6获得的产量为约50 llOKg。实施例2.通过三种不同方法制备的产物中肉桂醛、香豆素和活性成分的对比目的比较通过三种不同方法制备的肉桂水提取物干粉中的肉桂醛、香豆素和活性成分 (多酚类聚合物，参见 Anderson et al, J. Agric. Food Chem. 52 :65-70,2004)的含量。还比较了通过三种不同方法制备的肉桂水提取物干粉的水溶性。方法1 (现有技术方法)除了不实施步骤5 (低温储存和除油)和步骤6 (离心) 之外，按照与实施例1类似的方案制备肉桂水提取物干粉。方法2 (本发明)除了不实施可选步骤6 (离心)之外，按照实施例1的方案制备肉桂水提取物干粉。方法3 (本发明)包括可选步骤6 (离心)，按照实施例1的方案制备肉桂水提取物干粉。方法多酚类聚合物和香豆素测试材料的制备将IOmg干粉加入到ImL的0. IN乙酸中。随后将样品离心以除去不溶物并确定溶液的干重(mg/mL)。将0. 6mL溶液加入到Perp C18柱中。标准物质香豆素标准物质购自Sigma Aldrich0多酚类聚合物标准物质通过质谱测定(Anderson et al，2004)。HPLC 柱7. 8X 300mm 对称 Perp C18 柱，(Waters WAT 066235) ；0. IN 乙酸 92%、 8%乙腈洗脱90分钟；在130分钟时梯度变化为15%乙腈；恒定至160分钟；在180分钟时梯度变化为20%乙腈；在200分钟时，运行8分钟梯度变化为100%乙腈。测定278nm处每个峰的吸收面积并与标准物质的峰比较。基于与标准物质的比较对峰进行定量和定性。含量计算基于与标准物质的比较来确定香豆素和多酚类聚合物的量。每一确定的量除以加入到柱中的物质的量，然后转换成百分数。肉桂醛肉桂酸根据2005版中国药典(Chinese Pharmacopoeia 2005)第91页描述的方
法进行测定。测试材料的制备称量0. 5g干粉。将干粉置于锥形瓶中并加入25mL甲醇。混合物用超声装置(功率350W，频率35kHz)混合10分钟，随后储存过夜。混合物用超声仪再混合10分钟并测定重量。加入甲醇以补足损失的重量。使溶液充分混合并随后过滤。精确地取出Iml滤液，加入24mL甲醇并混合。标准物质制备称量肉桂醛(Sigma Aldrich)并加入适量的甲醇以制备成10 μ g/ mL的浓度。HPLC柱将10 μ g测试样品或标准溶液注入Wienomenex LunaC 18柱。流动相为乙腈-水(35 75 (ν/ν))且检测波长为四0匪。含量计算基于与标准物质的比较来确定测试样品中的肉桂醛含量。确定的量除以加入到柱中的物质的量，然后转换成百分数。水溶性
IOOmL温水(约60°C )中加入0. Ig干粉，并通过超声装置混合30分钟。混合物保持约60°C，并通过G3过滤漏斗过滤。干燥滤液并称重。水溶性(<% ) = (1-干滤液重量/样品重量)X 100%结果结果总结于表1中。表1.通过三种方法制备的干粉中肉桂醛、香豆素和多酚类聚合物的百分含量和干粉的水溶性
权利要求
1.一种制备肉桂水提取物的方法，包括以下步骤(a)向至少^ig肉桂原料加入水性溶剂，其中所述溶剂与所述原料之比为1 1至 100 1 (w/w),(b)将(a)的所述混合物煮沸至少5分钟，(c)从所述混合物中除去固体残渣以获得液体部分，(d)将(c)的所述液体部分在约_5°C至25°C下储存直至形成顶层油层并分层，(e)除去所述顶层油层，和(f)收集其余的液体部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述水性溶剂是水。
3.根据权利要求2所述的方法，步骤(f)之后，进一步包括通过管式离心机对所述其余的液体部分实施离心以除去固体并收集上清液的步骤(g)。
4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括干燥(g)的所述上清液以获得干粉形式的所述肉桂水提取物的步骤。
5.根据权利要求2所述的方法，进一步包括干燥(f)的所述液体部分以获得干粉形式的所述肉桂水提取物的步骤。
6.根据权利要求2所述的方法，进一步包括在步骤(d)之前浓缩(c)的所述液体部分。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述浓缩是通过真空蒸发来进行的。
8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括采用相同的肉桂原料重复步骤(a)-(c)2-4 次，然后在步骤(d)之前合并所有的所述液体部分。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述溶剂与所述肉桂原料的比率为2 1至 50 l(w/w)。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述比率为10 1至30 1 (w/w) 0
11.根据权利要求1所述的方法，其中，将(a)的所述混合物煮沸5分钟至10小时。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，将(a)的所述混合物煮沸1-4小时。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，(c)的所述液体部分在0至10°C储存至少1小时。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，(c)的所述液体部分在0至10°C储存4至48 小时。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述肉桂原料为至少lOOKg。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述肉桂原料为至少lOOOKg。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述肉桂原料为100-2000Kg。
18.根据权利要求4所述的方法，其中，所述肉桂原料为至少100Kg，将(a)的所述混合物煮沸1至4小时，且(c)的所述液体部分在0至10°C储存4至48小时。
19.根据权利要求5所述的方法，其中，所述肉桂原料为至少lOOKg，将(a)的所述混合物煮沸1至4小时，且(c)的所述液体部分在0至10°C储存4至48小时。
全文摘要
本发明涉及一种大规模制备肉桂水提取物的改进方法。该方法包括以下步骤(a)以水与原料之比为1∶1至100∶1向至少5kg肉桂原料中加入诸如水的水性溶剂，(b)将(a)的混合物煮沸至少5分钟，(c)从混合物中除去固体残渣，(d)将混合物的液体部分在约-5℃至25℃，优选0℃至10℃下储存，直至形成顶层油层并分层，(e)除去顶层油层，和(f)收集其余的液体部分。利用本发明方法制备的肉桂水提取物产物具有最低含量的可能有毒的肉桂醛和香豆素，同时提高了控制血糖水平的活性成分多酚类聚合物的含量。
文档编号A61K129/00GK102462736SQ20101055261
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者孔江, 程南征, 罗龙 申请人:北京唐安营养保健品有限公司