從包括根段原木和樹皮的針葉木種或硬木中分離膳食纖維阿拉伯半乳聚糖和含類黃酮二 ...的制作方法
【專利摘要】一種用于從包括根段原木和樹皮的木材中分離阿拉伯半乳聚糖和含類黃酮二氫槲皮素(紫杉葉素)的阿拉伯半乳聚糖的方法。所述方法包括從極性溶劑與木材顆粒的組合中提取提取物；以及回收該提取物。所述木材顆粒包括以下i)和ii)中的至少一種：i)通過將根段原木細(xì)分成木屑而獲得的顆粒減小的木屑部分；和ii)作為機(jī)械木制品的精加工中的殘余物而獲得的、樹皮的干燥軟木部分和粉末狀樹皮。所述木材為針葉類硬木或選自由下列木材所組成的組中的針葉類木材：落葉松屬的木材、云杉屬的杉木材、冷杉屬的樅木材、松屬的松樹木材或黃杉屬的木材。
【專利說明】從包括根段原木和樹皮的針葉木種或硬木中分離膳食纖維 阿拉伯半乳聚糖和含類黃酮二氫槲皮素（紫杉葉素）的阿 拉伯半乳聚糖的方法
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【技術(shù)領(lǐng)域】
[0029] 本發(fā)明涉及一種從包括根段原木和樹皮的針葉木種或硬木中分離木材提取物，即 可溶性膳食纖維阿拉伯半乳聚糖和含類黃酮二氫槲皮素（紫杉葉素）的阿拉伯半乳聚糖的 方法。

【背景技術(shù)】
[0030] 從所有的目前可得的來源中，可知通常森林生物質(zhì)，特別是木材轉(zhuǎn)化的殘留物代 表了膳食成分的重要天然來源。這些殘留物具有用作為開發(fā)能夠通過疾病預(yù)防來提高動物 和人類健康的食品增補(bǔ)劑和/或功能食品的原料的真實潛力[1]。它們也可應(yīng)用于化妝品 和藥品的開發(fā)[la，lb]。重點在于針葉木例如根段原木和樹皮轉(zhuǎn)化的殘余物，因為這些材料 代表了豐富的資源，這主要由于高度支化的多糖阿拉伯半乳聚糖[2, 3, 4, 5]。更高的阿拉伯 半乳聚糖含量通常伴隨著更高的類黃酮物質(zhì)的含量[7]。非淀粉類多糖阿拉伯半乳聚糖為 具有益生功能的、不易消化的可溶膳食纖維，其因為高度的支化結(jié)構(gòu)具有比其它多糖更慢 的發(fā)酵速度，發(fā)酵的產(chǎn)物為SCFA(短鏈脂肪酸）產(chǎn)品，主要為醋酸酯、丙酸酯和丁酸酯，氣體 (二氧化碳、氫氣和甲烷）以及細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)[8]。不吸收的多糖阿拉伯半乳聚糖被腸道菌群 活躍地發(fā)酵，并在增加有益厭氧菌例如主要為乳酸菌和雙歧桿菌中特別高效。類黃酮二氫 槲皮素（紫杉葉素）為最有效的天然抗氧化劑和抗炎性化合物之一 [10, 11]。
[0031] 阿拉伯半乳聚糖是長的、密支鏈的小分子和大分子的多糖類，其分子量為麗： 3000-120000。從不同的硬木種類中獲得的水溶性阿拉伯半乳膠糖的分子結(jié)構(gòu)已經(jīng)被深入 研究。阿拉伯半乳聚糖包括b-D-(lfi3)_吡喃半乳糖單元（b-D-(lfi3)-Galp)主鏈，其中大部 分主鏈單元在C-6[fi3, 6)-Galp-(lfi]負(fù)載有側(cè)鏈。幾乎半數(shù)的這些側(cè)鏈為b-D-(lfi6)-Galp 二聚體，大約四分之一為單一的Galp單元。參見圖1。其余的包括三個或更多個單元。阿 拉伯糖以批喃糖（Arap)和呋喃糖（Araf)兩種形式存在，連接于側(cè)鏈作為阿拉伯二糖基基 團(tuán)[b-L-Arap- (lfi3) -LAraf- (lfi]或作為末端基團(tuán)a-L-Araf，例如，單一的L-阿拉伯呋喃糖 單元或3-0-( β -L-阿拉伯批喃糖）-a-L-阿拉伯呋喃糖單元[12, 13, 14, 15]。
[0032] 類黃酮二氫榭皮素（紫杉葉素）為具有如圖2所示的結(jié)構(gòu)的化合物，以C6-C3-C6 骨架為基礎(chǔ)，所述骨架包括兩個芳環(huán)，兩個芳環(huán)通過三個C原子的鏈連接，鏈中不存在 C2-C3雙鍵，且在2位和3位具有兩個手性碳原子[16]。類黃酮結(jié)構(gòu)的A環(huán)是衍生于乙酸 酯（3 XC2)，且C環(huán)和B環(huán)源自肉桂酸衍生物（苯丙素途徑）。因此，B環(huán)可以是（2S)-或 (2R)-構(gòu)型。二氫黃酮醇二氫榭皮素（紫杉葉素）的C-3原子既具有氫原子也具有羥基，因 此為另一個非對稱中心。因此，對于每個二氫黃酮醇結(jié)構(gòu)，可能有四個立體異構(gòu)體（2R，3R)， (2R，3S)，（2S，3R)和（2S，3S)。所有的四種異構(gòu)體在自然界出現(xiàn)的二氫黃酮醇中都已被發(fā) 現(xiàn)，但（2R，3R)構(gòu)型是目前最多見的。關(guān)于圖2,二氫榭皮素通過X射線衍射研究。二氫榭皮 素用于X射線衍射分析的樣品從去離子水中結(jié)晶。二氫榭皮素的晶體C 15H1207*2. 5H20,單斜； 25°C，a為 23. 612，b 為 5. 206，c 為 25. 495A; β 103. 180，V3046. 3 A3, dcalcl. 520g ·αιΓ3, Z8， 空間群C2。根據(jù)X射線衍射數(shù)據(jù)，二氫榭皮素分子內(nèi)的雜環(huán)為具有01、C9、C4和C 3原子的 平面系統(tǒng)不對稱半椅式。B環(huán)關(guān)于雜環(huán)旋轉(zhuǎn)68°。在C2和C3原子的質(zhì)子位于反式位置， H2C2C3H3 二面角為 178°。
[0033] 硬木提取物主要存在于木射線中[2]，但也可形成細(xì)胞壁和細(xì)胞凹陷的膜層，并且 滲入細(xì)胞。例如，在落葉松木種內(nèi)，于細(xì)胞腔內(nèi)發(fā)現(xiàn)大量（高達(dá)30%)阿拉伯半乳聚糖，基 于阿拉伯糖和半乳糖的高度支化的多糖[3]。還研究了落葉松的芯材的有機(jī)可溶提取物。 所發(fā)現(xiàn)的主要類黃酮為榭皮素（類黃酮總量的11% )、二氫榭皮素（紫杉葉素）（69% )和 二氫堪非醇[17]。在表1中，越高的阿拉伯半乳聚糖含量通常伴隨著越高含量的類黃酮物 質(zhì)，例如，抗氧化劑二氫榭皮素（紫杉葉素）[18, 19, 20]。
[0034] 在1990年代初，已經(jīng)被通過傅里葉變換近紅外（FT-NIR)光譜估算了幾個涉及木 材化學(xué)的參數(shù)，即得漿率、纖維素和木質(zhì)素含量以及木材提取物[22]。此外，已有研究顯 示FT-NIR光譜也可以測定物理力學(xué)性質(zhì)，包括基本密度、機(jī)械強(qiáng)度和剛度。因此可推論， 由于影響天然耐久性的所有參數(shù)，即硬木提取物、木質(zhì)素和密度，可通過FT-NIR光譜成功 地測定，也可以快速且無破壞的預(yù)測天然耐久性的可能性。FT-NIR光譜已被證明是用來 測定硬木提取物以及木質(zhì)素含量和天然耐久性的可靠的、精確的和快速的方法。大量的樣 本可被無破壞的測量。在木粉、實木和所有的提取物的光譜中在7100CHT 1和6900CHT1之間 以及5300和5150CHT1之間發(fā)現(xiàn)兩個不同的極小值。熱水提取物和純阿拉伯半乳聚糖光譜 相似，盡管后者在6465CHT 1處和5900CHT1周圍的極小值更清晰。二氫榭皮素（紫杉葉素） 和水-乙醇提取物光譜在6044CHT1處示出不同的的極小值，在木材樣品中也很明顯。純二 氫榭皮素（紫杉葉素）在887101^6994(^1和6763CHT1的位置具有另外的極小值和極大 值，以及在6000CHT 1以下的位置具有一些更小值[24]。類黃酮二氫榭皮素（紫杉葉素） (3, 3'，4'，5, 7-五羥基黃烷酮）已知為落葉松木材內(nèi)主要的酚類化合物[23]，在6300到 5300CHT1 (1587-1887nm)的范圍內(nèi)具有強(qiáng)帶。
[0035] 在篩選大量的蔬菜副產(chǎn)物之后，從水果和其它蔬菜材料獲得了具有超常的生物抗 氧化能力的膳食纖維。這些纖維在單一的材料中聯(lián)合了膳食纖維和抗氧化劑的兩種生理性 能[25]。從硬木（主要是從興安落葉松（落葉松）、西伯利亞落葉松、俄羅斯落葉松（Larix sukaczewii)木種）中提取的膳食纖維阿拉伯半乳聚糖，即落葉松阿拉伯半乳聚糖可被定 義為包含大量的天然抗氧化劑的纖維，主要是與具有下述特定性質(zhì)的纖維基質(zhì)天然關(guān)聯(lián)的 二氫榭皮素（紫杉葉素）（參見圖4) :1.膳食纖維含量大于70%的干物質(zhì)基；2. -克的膳 食纖維落葉松阿拉伯半乳聚糖應(yīng)具有基于0RAC指數(shù)至少1000 μ mol TE/g當(dāng)量的抑制脂質(zhì) 氧化的能力，且通常為2000-3000 μ mol TE/g;3. -克的膳食纖維落葉松阿拉伯半乳聚糖 應(yīng)具有至少每克6CAP-e單位的基于細(xì)胞的抗氧化保護(hù)（CAP-e)能力以保護(hù)活細(xì)胞免于氧 化破壞，其中CAP-e值為五倍子酸當(dāng)量（GAE)單位；4.抗氧化能力必須是固有性質(zhì)，從材料 的天然成分（消化液中可溶）中提取而不是通過添加抗氧化劑或通過先前的化學(xué)處理或酶 處理。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0036] 在一個總的方面，本發(fā)明涉及將從包括根段原木和樹皮的針葉木種或硬木中分離 可溶性膳食益生質(zhì)纖維阿拉伯半乳聚糖以及分離含類黃酮二氫榭皮素（紫杉葉素）的阿拉 伯半乳聚糖相結(jié)合的方法。因此，本發(fā)明的目的在于：i)為有用的阿拉伯半乳聚糖物質(zhì)提 供實際有用的來源；和ii)改進(jìn)機(jī)械木制品的生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)效益，即在本發(fā)明之前僅用 于能源生產(chǎn)和其它非提取目的的副產(chǎn)品被賦予了作為可溶性膳食益生質(zhì)纖維阿拉伯半乳 聚糖以及含類黃酮二氫榭皮素（紫杉葉素）的阿拉伯半乳聚糖的來源的新型應(yīng)用。
[0037] 因此，在其總的方面，本發(fā)明涉及一種從包括樹干的下部部分（被稱作為根段原 木和樹皮）中分離阿拉伯半乳聚糖和含類黃酮二氫槲皮素（紫杉葉素）的阿拉伯半乳聚糖 的方法。所述方法包括以下步驟：
[0038] a)用極性溶液提取
[0039] i)通過將根段原木碎裂或細(xì)分成木屑而獲得的顆粒減小的木屑部分，或
[0040] ii)作為在機(jī)械木制品的精加工中的殘余物而獲得的、樹皮的干燥軟木部分或粉 末狀樹皮；以及
[0041] b)回收所述提取物，
[0042] 其中，所述木材為選自由下列木材所組成的組中的針葉木材：
[0043]-落葉松屬的木材；
[0044] -云杉屬的杉木材；
[0045] -冷杉屬的揪木材；
[0046] -松屬的松樹木材；
[0047] -黃杉屬的木材，
[0048] 或所述木材為硬木。
[0049] 從所有上述屬中分離的主要物質(zhì)是阿拉伯半乳聚糖和含類黃酮二氫槲皮素（紫 杉葉素）的阿拉伯半乳聚糖，其中后者的含量不小于5%且高達(dá)50%，優(yōu)選為5% -10%、 10% -15%和 15% -20%。
[0050] 上述的方面、優(yōu)點和特征僅僅是代表性的實施例。應(yīng)當(dāng)理解的是，它們不能被認(rèn)為 是對由權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的限制。在下面的描述中，并且結(jié)合附圖和權(quán)利要求書， 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將變得明顯。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0051] 本發(fā)明通過示例性而非限制性的方式來描述，對于附圖中的數(shù)字，相似的附圖標(biāo) 記表示相同或相應(yīng)的部件，并且其中：
[0052] 圖1示出了阿拉伯半乳聚糖成分單元（來源：硬木）；
[0053] 圖2示出了二氫榭皮素分子的空間結(jié)構(gòu)；
[0054] 圖3示出了列舉不同年齡的興安落葉松（落葉松）的木材的提取物的量的表1;
[0055] 圖4-15分別示出了包含5%的二氫榭皮素（紫杉葉素）的落葉松阿拉伯半乳聚糖 和包含10%的二氫榭皮素（紫杉葉素）的落葉松阿拉伯半乳聚糖的HPLC色譜圖和列表數(shù) 據(jù)；具體地：
[0056] 圖4示出了源自LAG5在λ (UV) 288nm的HPLC色譜圖；
[0057] 圖5示出了 DHQ-峰在λ (UV) 288nm的UV色譜圖；
[0058] 圖6示出了源自LAG5在λ (UV) 254nm的HPLC色譜圖；
[0059] 圖7示出了列舉LAG5在λ (UV) 340nm的HPLC數(shù)據(jù)的表2 ;
[0060] 圖8示出了源自LAG5在λ (UV) 340nm的HPLC色譜圖；
[0061] 圖9示出了列舉LAG5在λ (UV) 340nm的HPLC數(shù)據(jù)的表3 ;
[0062] 圖10示出了源自LAG 10在λ (UV) 288nm的HPLC色譜圖；
[0063] 圖11示出了 DHQ-峰在λ (UV) 288nm的UV色譜圖；
[0064] 圖12示出了源自LAG10在λ (UV) 254nm的HPLC色譜圖；
[0065] 圖13示出了列舉LAG10在λ (UV) 254nm的HPLC數(shù)據(jù)的表4 ;
[0066] 圖14示出了源自LAG 10在λ (UV) 340nm的HPLC色譜圖；
[0067] 圖15示出了列舉LAG10在λ (UV) 340nm的HPLC數(shù)據(jù)的表5 ;
[0068] 圖16示出了在從木材中分離阿拉伯半乳聚糖以及含類黃酮二氫槲皮素（紫杉葉 素）的阿拉伯半乳聚糖的過程中所利用的系統(tǒng)的示意圖。

【具體實施方式】
[0069] 術(shù)語"多糖"應(yīng)被理解為涵蓋阿拉伯半乳聚糖以及含類黃酮二氫榭皮素（紫杉葉 素）的阿拉伯半乳聚糖，所述阿拉伯半乳聚糖為長的、高度支鏈的低分子量和高分子量的 多糖類，其分子量為3, 000-120, 000道爾頓，其中多糖含量為高于70%干物質(zhì)基礎(chǔ)。術(shù)語 "類黃酮"應(yīng)被理解為涵蓋二氫榭皮素（紫杉葉素），二氫黃酮醇類基于C6-C3-C6骨架，所 述骨架包括通過三個C原子的連接子連接的兩個芳環(huán)，且連接子中不存在C2-C3雙鍵，在2 位和3位具有兩個手性碳原子。
[0070] 所有這些組主要為能夠用極性溶劑，即親水性溶劑來提取的親水性物質(zhì)。
[0071] 術(shù)語"根段原木"應(yīng)當(dāng)被理解為包括在樹干的下部部分，其從土壤表面向上延伸最 多1米。
[0072] 術(shù)語"樹皮"應(yīng)當(dāng)被理解為包括"維管形成層的外部的組織"，即莖的最外層和木本 植物的根。
[0073] "顆粒減小的木屑部分"是指通過篩分或研磨至旨在用于機(jī)械木制品的制造過程 中的優(yōu)選尺度的木屑而得到的被棄部分。除了根段原木之外，該木屑部分包括相當(dāng)數(shù)量的 "正常的木材"，即該木材能夠在機(jī)械木制品的制造過程中使用并且被用作材料，在該木材 被細(xì)分為木屑之后，優(yōu)選具有平均長度為約5mm至約20mm，并且平均寬度為約3mm至10mm。 顆粒減小的樹皮部分包括能夠在機(jī)械木制品的制造過程中使用的、樹皮的干燥軟木部分或 粉末狀樹皮。
[0074] 盡管能夠利用顆粒減小的木屑部分和樹皮的干燥軟木部分或粉末狀樹皮來提取 諸如多糖物質(zhì)以及多糖和類黃酮物質(zhì)，例如二氫榭皮素（紫杉葉素），然而可能優(yōu)選的是首 先將所述材料分為根段原木部分和樹皮部分，并且將這些部分用于各個部分提取。"根段原 木部分"指的是能夠被用于得到機(jī)械木制品的過程的"正常的木材"。"樹皮的干燥軟木部 分或粉末狀樹皮"指的是能夠用于機(jī)械木制品的制造過程中的材料。對部分的分離能夠直 接由材料進(jìn)行，并且在其被細(xì)分至木屑或粉末狀階段之前，可首先進(jìn)行精磨。
[0075] 作為原木加工的廢料或副產(chǎn)品得到的"根段原木"和"樹皮"包含切割，打滑，利用 整棵樹（包含樹皮、樹枝和樹冠）的原地處理。所利用的材料可以進(jìn)一步被碎裂或粉末化， 并且用于清潔電能或熱的生產(chǎn)。
[0076] "極性溶劑"可以是單一極性試劑，或者為兩種或更多種極性試劑的混合物，其中 所述極性試劑的介電常數(shù)在25°C下測定大于3?？商峒暗淖鳛闃O性溶劑的實例可僅為純 水，并且可為水和醇的混合物，諸如水和乙醇。
[0077] 可使用干燥的木材或木材原材料用于提取。
[0078] 盡管提取可被物理地整合至制造機(jī)械木制品期間的木材的利用中，然而可替代 地，提取也可作為單獨的過程來進(jìn)行，這是因為根段原木和樹皮，特別是根段原木的顆粒減 小的木屑部分以及樹皮的干燥軟木部分或粉末狀樹皮能夠容易地運(yùn)輸并儲存以用于后續(xù) 處理。
[0079] 多糖和類黃酮物質(zhì)在根段原木和樹皮中的量差別很大，并且取決于每一種所考慮 的合格的木材材料和所使用的木材物種。因此，源自提取階段的提取物可以含有相當(dāng)濃度 的多糖和類黃酮物質(zhì)，并因此根據(jù)目的可以被用于得到無須進(jìn)一步純化的粗多糖和含有類 黃酮的多糖產(chǎn)物。
[0080] 在需要進(jìn)一步純化的情況下，待使用的方法特別取決于物質(zhì)純度的所需程度。有 用的純化方法的實例可為提及色譜和/或結(jié)晶。
[0081] 通過本發(fā)明的方法進(jìn)行分離的重要多糖物質(zhì)可以提到阿拉伯半乳聚糖，其為長 的、高度支鏈的低分子量和高分子量的多糖類別，其分子量為MW為3000-120000 ;以及包括 類黃酮二氫槲皮素（紫杉葉素）的阿拉伯半乳聚糖，其中，基于干物質(zhì)，阿拉伯半乳聚糖的 含量高于70%。阿拉伯半乳聚糖包括13-〇-(^3)-吡喃半乳糖的單元〇3-〇-(^3)-6 &1?) 的主鏈，其中大部分主鏈單元在C-6具有側(cè)鏈[fi3,6)-Galp-(lfi]。幾乎半數(shù)的這些側(cè)鏈為 b-D-(lfi6)-Galp二聚體,大約四分之一為單一 Galp單元。參見圖1。其余的包括三個或更 多個單元。阿拉伯糖以吡喃糖（Arap)和呋喃糖（Araf)兩種形式存在，連接于側(cè)鏈作為阿拉 伯二糖基基團(tuán)[b-L-Arap- (lfi3) -LAraf- (lfi]或作為末端基團(tuán)a-L-Araf，例如，單一的L-阿 拉伯呋喃糖單元或3-0-( β-L-阿拉伯吡喃糖）-a-L-阿拉伯呋喃糖單元。二氫榭皮素（紫 杉葉素）為具有下述分子結(jié)構(gòu)的類黃酮化合物，以C6-C3-C6骨架為基礎(chǔ)，所述骨架包括通 過三個C原子的鏈連接的兩個芳環(huán)，其中三個C原子的鏈中不存在C2-C3雙鍵，且在2位和 3位具有兩個手性碳原子。類黃酮結(jié)構(gòu)的A環(huán)衍生于乙酸酯（3 XC2)且C環(huán)和B環(huán)源自肉 桂酸衍生物（苯丙素途徑）。因此，B環(huán)可以是（2S)-或（2R)-構(gòu)型。二氫黃酮醇二氫榭皮 素（紫杉葉素）的C-3原子既具有氫原子也具有羥基，因此為另一個非對稱中心。因此，對 于每個二氫黃酮醇結(jié)構(gòu)可能有四個立體異構(gòu)體，（2R，3R)，（2R，3S)，（2S，3R)和（2S，3S)。所 有的四種異構(gòu)體在自然界出現(xiàn)的二氫黃酮醇中都已被發(fā)現(xiàn)，但（2R，3R)構(gòu)型是目前最多見 的。
[0082] 與利用其它來源相比，從根段原木和樹皮中分離多糖物質(zhì)以及多糖物質(zhì)和類黃酮 二氫槲皮素（紫杉葉素）是非常有利的。在這些"根段原木部分"和"樹皮的干燥軟木部分 或粉末狀樹皮"中，多糖和類黃酮物質(zhì)的濃度是正常木材中的2至20倍。許多這些物質(zhì)根 本不能存在于正常的木材中。因此，根據(jù)該方法所獲得的提取物的約20%?70%可以為多 糖試劑，這暗示包含類黃酮試劑的多糖試劑。另一個有趣的特征是某種物質(zhì)可以作為物質(zhì) 的衍生的多糖組的主導(dǎo)化合物。例如，阿拉伯半乳聚糖為所述多糖的90-98%，二氫槲皮素 (紫杉葉素）為源自落葉松木材根段原木的類黃酮的約75-85%。
[0083] 因此，本發(fā)明提供了一種用于在提取物中以高濃度獲得所需的多糖物質(zhì)或包含類 黃酮二氫槲皮素（紫杉葉素）的多糖物質(zhì)的獨特方法。根據(jù)該優(yōu)點，用于提取的木材材料 是迄今為止被認(rèn)為僅用于能量來源的木材部分的材料。
[0084] 分離方法
[0085]為了說明的目的，在此通過示例的方式來描述從落葉松樹木的木材中分離多糖， 即阿拉伯半乳聚糖和多糖，即含類黃酮二氫槲皮素（紫杉葉素）的阿拉伯半乳聚糖，但是該 方法可以容易地適用于從其它纖維植物材料（諸如其他類型的針葉樹木）中分離化合物。 在處理之前，可選地，利用本領(lǐng)域中可用的方法，使得例如源自落葉松屬的纖維植物材料 (諸如木材或樹皮）尺寸到達(dá)優(yōu)選的尺度。在典型的系統(tǒng)中，木材材料根段原木和樹皮必須 進(jìn)行切割并且研磨，或通過本領(lǐng)域已知的機(jī)器以使得原料木材材料被粉碎成木材顆粒。落 葉松木材顆粒的優(yōu)選尺寸取決于用于處理木材顆粒的設(shè)備的類型。隨后原料木材顆粒被送 入進(jìn)料斗用于儲存直至需要該木材顆粒需要進(jìn)行下一步驟。
[0086] 經(jīng)合適篩分和研磨制備的木材顆粒易于被加工，它們從進(jìn)料斗經(jīng)由斜槽12運(yùn)送 到提取器單元10。參見圖16。提取器單元10是本領(lǐng)域所熟知的，通常包含入口和出口，用 于水平控制的水平面檢測器，以及用于可選地混合所制備的溶劑混合物和木材顆粒的溶劑 預(yù)處理入口。溶劑混合物預(yù)處理用于解凍或軟化木材顆粒，以便降低在后續(xù)加工步驟中從 木材顆粒中得到滲析液所需要的能量。
[0087] 用于獲得所需要的多糖物質(zhì)或阿拉伯半乳聚糖和含二氫槲皮素（紫杉葉素）的阿 拉伯半乳聚糖的方法優(yōu)選在使用能量加熱溶劑混合物的真空系統(tǒng)中進(jìn)行所述提取，兩種或 更多種極性試劑的混合物與木材顆粒接觸，從而從木材顆粒中提取多糖物質(zhì)?？梢詢?yōu)化下 列的提取條件：固/液比、提取時間、提取溫度和真空度。被認(rèn)為是優(yōu)化的條件為：固/液 比為1:2到1:20,優(yōu)選的為1:4、1:6和1:12 ;在38°C?40°C的溫度下進(jìn)行提取，使用水和 /或水-乙醇混合物作為溶劑。
[0088] 提取溶劑試劑在真空下的沸點低于其在正常的空氣壓力下的沸點。因此，在25°C 至最高40°C的較低溫度下進(jìn)行提取。這對于防止熱敏性化合物二氫槲皮素（紫杉葉素）的 降解是有益的。同時，溶劑試劑在較低的溫度下（例如，最佳范圍為30°C至38°C)能夠保持 沸騰和回流。有利的是，將木材材料與溶劑試劑相混合并且從木材材料中提取化合物。此 夕卜，提取系統(tǒng)中的空氣大部分被泵出，從而由于在提取過程中存在較少的氧氣，避免或減少 了熱敏性化合物的氧化。
[0089] 真空度和提取溫度的程度對阿拉伯半乳聚糖和含類黃酮二氫槲皮素（紫杉葉素） 的阿拉伯半乳聚糖的提取率具有明顯的影響。真空度可以根據(jù)30°C至38°C的提取溫度來 調(diào)節(jié)，使得在該溫度下溶劑試劑具有更高的性能，并且足以使溶劑連續(xù)地回流。此外，在預(yù) 提取階段中溶劑與木材顆粒的混合將導(dǎo)致多糖物質(zhì)的較高提取率。
[0090] 在真空系統(tǒng)中固-液提取的原理是：當(dāng)固體材料與溶劑進(jìn)行接觸時，在固體木材 顆粒中能夠溶解在混合物中的成分，諸如阿拉伯半乳聚糖和含類黃酮二氫槲皮素（紫杉葉 素）的阿拉伯半乳聚糖移動至溶劑試劑中。因此，在真空下的木材材料的溶劑提取導(dǎo)致可 溶性活性成分傳質(zhì)至溶劑試劑中，并且這在濃度梯度下發(fā)生。由于活性成分阿拉伯半乳聚 糖和含類黃酮二氫槲皮素（紫杉葉素）的阿拉伯半乳聚糖的傳質(zhì)還取決于其在溶劑中的溶 解度，因此加熱該溶劑混合物能夠提高傳質(zhì)。
[0091] 對于提取，根據(jù)所需要的阿拉伯半乳聚糖和含類黃酮二氫槲皮素（紫杉葉素）的 阿拉伯半乳聚糖的類型，來選擇溶劑或溶劑混合物。在此，極性是重要的考慮因素。用乙醇 或乙醇/水混合物來提取極性較大的類黃酮二氫槲皮素（紫杉葉素），而水溶性的阿拉伯半 乳聚糖主要由水和水-乙醇混合物提取。大多數(shù)的含多糖材料的提取仍然在真空系統(tǒng)下通 過簡單直接的溶劑提取來進(jìn)行。
[0092] 上述過程所得到的滲析液或提取物通常含有纖維素顆粒。因此，篩選步驟是必要 的。通過提取器的內(nèi)置的假底將提取物滴入至儲存罐16而使得如此得到的提取物從漿渣 (耗盡的木材材料）中分離出來，其中假底上覆蓋有本領(lǐng)域的篩選設(shè)備14。漿渣保留在假 底并且提取物被容納在儲存罐16中。將提取物從儲存罐泵入過濾機(jī)18中以除去提取物中 的纖維素顆粒。然后篩選后的提取物被送入添加有純凈水的提取物儲存罐20。然后將提取 物在被輸送通過幕分離器22之前在真空下進(jìn)一步加熱。這次分離的滲透物包含重量分?jǐn)?shù) 10-12%的阿拉伯半乳聚糖。然后該稀溶液被送入真空蒸發(fā)器24。目前的工藝水平為謹(jǐn)慎 的真空蒸發(fā)，其中蒸發(fā)溫度不超過45°C。相對于蒸發(fā)時間，溫度對于此步驟的質(zhì)量是特別重 要，特別是當(dāng)提取物包含熱易分解的物質(zhì)，例如，類黃酮二氫槲皮素（紫杉葉素）時。
[0093] 濃縮提取物進(jìn)一步被輸送到真空腔干燥器26中，以生產(chǎn)從溶劑中分離的固體膏 狀物。從真空蒸發(fā)器24和真空腔干燥器26中回收的溶劑被循環(huán)到提取器中用于下一批 次的木材材料。蒸發(fā)器的提取物包含50-60%的阿拉伯半乳聚糖物質(zhì)。由此獲得的濃縮的 提取物直接被用于接下來的加工，即用于分離阿拉伯半乳聚糖和/或含類黃酮二氫槲皮素 (紫杉葉素）的阿拉伯半乳聚糖。
[0094] 可選地，該濃縮的提取物在噴霧干燥或冷凍干燥之前可被輸送通過離子交換步驟 以進(jìn)一步純化液體，或可被脫色；進(jìn)一步的加工以脫去顏色、氣味和味道。通過任選地用 40-45%的氫氧化鉀和30-35%的過氧化氫溶液處理產(chǎn)品來完成所述脫色；不同濃度的氫 氧化鈣可替代氫氧化鉀。在脫色處理后，將所述產(chǎn)品通過冷卻水來冷卻。在冷卻后，溶液中 大塊的阿拉伯半乳聚糖物質(zhì)的濃度為40-45%。該產(chǎn)品在脫色和冷卻后可以進(jìn)入續(xù)的幾種 生產(chǎn)線之一 ：1)可直接噴霧或冷凍結(jié)塊；2)可被輸送穿過活性炭過濾器，然后噴霧和冷凍 結(jié)塊；3)在噴霧和冷凍結(jié)塊之前，可被輸送穿過活性炭過濾器和離子交換步驟；或4)可被 直接經(jīng)過離子交換步驟、噴霧或冷凍干燥步驟，然后結(jié)塊。
[0095] 噴霧干燥：過濾后的提取物經(jīng)歷高壓泵以可控的進(jìn)料速度和溫度進(jìn)行噴霧干燥， 獲得干粉。所期望的產(chǎn)品顆粒尺寸是通過控制腔的內(nèi)部溫度和改變泵的壓力來獲得的。
[0096] 液體濃縮提取物也可在兩個步驟濃縮，優(yōu)選地利用例如Gulf結(jié)晶器通過冷凍進(jìn) 行濃縮。在第一階段之后，該提取物為可用泵吸的漿料形式，其被離心以提供含約40 %總固 體物的濃縮液，隨后在第二階段中被進(jìn)一步濃縮至含約50%總固體物的濃縮液。如下所述 的，隨后冷凍阿拉伯半乳聚糖提取物。將冷凍的產(chǎn)物打碎并研磨至0. 1mm?0. 2mm的粒度。 在冷凍干燥之后，粉末聚集在合適的聚集腔中。聚集的密度高達(dá)〇. 7g/cm3的粉末在惰性氣 氛中可被包裝在氣密容器中。
[0097] 優(yōu)選地，在受控條件下進(jìn)行濃縮的提取物的干燥，從而使得成品具有合適的密度 和顏色。將提取物冷凍成固體，例如，在冷卻的金屬帶上，優(yōu)選以10_40mm的厚度散布。優(yōu) 選地，冷卻通過兩個步驟來實現(xiàn)，例如，在包括具有不同溫度的兩段的帶上進(jìn)行。因此，在第 一階段中，所述帶的第一段可被冷卻至-12°C至-29°C的溫度，而第二段可以在更低的溫度 下，例如，在-40°C至-70°C之間。通常，優(yōu)選的是，在整個冷卻帶階段的停留時間不少于約 7分鐘，并且可能長達(dá)25分鐘。
[0098] 在所述帶的末端，提取物作為連續(xù)的剛性片材被除去，其隨后可被打碎成適用于 研磨的碎片。這些碎片例如可被研磨至在優(yōu)選范圍內(nèi)的粒度。經(jīng)研磨的顆粒隨后在常規(guī)的 柜中冷凍干燥，其負(fù)載在板上直至例如達(dá)到25mm厚度的層。冰晶體的升華在高真空下進(jìn)行 約150到175微米，且通常持續(xù)約7小時。此后，產(chǎn)品可以包裝成所需要的。在修改的方法 中，冰凍提取物可以以平板或塊狀的形式被冰凍干燥，其隨后被研磨至所期望的顆粒尺寸 < 100 μ m。該方法能夠生產(chǎn)增加數(shù)量的非常精細(xì)顆粒。獲得干燥的粉末，其具有< 100 μ m 的精細(xì)粉顆粒的白色到淺米色的外觀，并且具有〇. 3-0. 7g/cm3的密度。
[0099] 在前面的說明書中，參照本發(fā)明的具體的示例性實施方式對本發(fā)明進(jìn)行了描述。 然而，明顯的是，在不脫離如在下文權(quán)利要求中所提出的本發(fā)明的更寬的精神和范圍下，可 以對本發(fā)明進(jìn)行各種更改和改變。相應(yīng)地，說明書和附圖應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是解釋說明的實施方 式而不是限制性意義。
【權(quán)利要求】
1. 從包括根段原木和樹皮的木材中分離阿拉伯半乳聚糖和含類黃酮二氫槲皮素（紫 杉葉素）的阿拉伯半乳聚糖的方法，所述方法包括以下步驟： a) 從極性溶劑和木材顆粒的組合中提取提取物，所述木材顆粒包括i)和ii)中的至少 一種： i) 通過將所述根段原木細(xì)分成木屑而獲得的顆粒減小的木屑部分，和 ii) 作為在機(jī)械木制品的精加工中的殘余物而獲得的、所述樹皮的干燥軟木部分或粉 末狀樹皮；以及 b) 回收作為所述提取步驟的結(jié)果而得到的所述提取物， 其中，所述木材為針葉硬木或選自由下列木材所組成的組中的針葉木材：落葉松屬的 木材、云杉屬的杉木材、冷杉屬的揪木材、松屬的松樹木材或黃杉屬的木材，并且 其中，提取和回收的所述步驟從任意所述屬中生產(chǎn)分離的最初物質(zhì)，所述分離的最初 物質(zhì)是阿拉伯半乳聚糖和含二氫槲皮素（紫杉葉素）的阿拉伯半乳聚糖，基于干物質(zhì)，所述 阿拉伯半乳聚糖的含量為高于70%，并且所述二氫槲皮素（紫杉葉素）是在5%?50%范 圍內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述二氫槲皮素（紫杉葉素）的所述含量是在 5% -10%范圍內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述二氫槲皮素（紫杉葉素）的所述含量是在 10% -15%范圍內(nèi)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述二氫槲皮素（紫杉葉素）的所述含量是在 15% -20%范圍內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述提取步驟是通過純有機(jī)溶劑或有機(jī)溶劑的 含水混合物來進(jìn)行的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述極性溶劑為乙醇。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，水被用作為所述溶劑。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，提取和回收的所述步驟進(jìn)一步包括連續(xù)的熱真 空提取的步驟。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述硬木包括落葉松屬植物的木材或樹皮。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述提取步驟中獲得的提取物以預(yù)浸漬的混 合量與最新鮮的植物材料接觸。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述提取步驟期間的反應(yīng)溫度是在約 250°C?40°C范圍內(nèi)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括對回收的提取物冰凍干燥的步驟。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述硬木為落葉松木材。
【文檔編號】C07H1/08GK104203983SQ201280071512
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月17日
【發(fā)明者】謝爾蓋·菲利波夫, 伊戈爾·博戈羅多夫 申請人:弗拉維特普雷有限公司