专利名称：由十字花科植物制备异硫氰酸酯类的方法
技术领域：
本发明涉及以日本山萮菜(本山萮菜)、西洋山萮菜、水芹等天然十字花科植物为原料引起充分的酶反应而以高比率稳定地制备充分量的异硫氰酸酯类的方法，特别是涉及由天然十字花科植物以高比率稳定地制备不含辣味成分的充分量的异硫氰酸酯类的方法。
本发明中将含有辣味成分异硫氰酸烯丙酯的异硫氰酸酯类称为“异硫氰酸酯类(A)”，另外将不含辣味成分异硫氰酸烯丙酯的异硫氰酸酯类称为“异硫氰酸酯类(B)”。
本发明的异硫氰酸酯类(B)可以直接或者进行加工处理后用作保健食品、饮料、作为一般性食品的果汁、快餐、调味品、调味油等含有除去了难以大量摄取且刺激性强的辣味成分的异硫氰酸酯类(B)的加工食品。
其中，“除去了辣味成分”是指除去辣味成分达到食用的人几乎或者完全感觉不到辣味的程度的状态，没有必要“完全除去”。“不含辣味成分”与上述同样，没有必要“完全不含”，只要是食用的人几乎或完全感觉不到辣味的程度，即使含有也没有关系。
但是，以上述6-甲基亚硫酰基己基异硫氰酸酯为首的异硫氰酸酯类在山萮菜中作为硫代葡萄糖苷(グルコシノレ-ト)存在，为了对其进行有效利用，必须通过将山萮菜擦碎等进行细胞破坏引起硫代葡萄糖苷的分解反应。
但是通过将山萮菜擦碎会大量产生刺激性强的辣味成分异硫氰酸烯丙酯，因而不能大量摄取有效成分6-甲基亚硫酰基己基异硫氰酸酯，因此难以摄取达到能够期待获得其功能性的程度。
另外，已知水芹等十字花科植物也如上所述富含异硫氰酸酯类。但是，6-甲基亚硫酰基己基异硫氰酸酯等异硫氰酸酯类与水或乙醇等的反应性高，而且不耐热、氧等，因此在加热烹调时，6-甲基亚硫酰基己基异硫氰酸酯几乎完全消失，难以稳定且大量地供给。
为了实现上述目的，按照本发明的制备方法，特征在于，使粉碎的十字花科植物，特别是水芹在-3℃～50℃的温度下保持发生酶反应所需的充分时间，具体而言保持3分钟～72小时，进行充分的酶反应，得到充分量的异硫氰酸酯类，特别是不含辣味成分的充分量的异硫氰酸酯类(B)。
而且，为了实现上述目的，按照本发明的制备方法，特征在于，使粉碎的日本山萮菜和/或西洋山萮菜构成的十字花科植物在-3℃～50℃的温度下保持发生酶反应所需的充分时间，具体而言保持3分钟～72小时，进行充分的酶反应，生成含有辣味成分即挥发性异硫氰酸烯丙酯的异硫氰酸酯类(A)，接着对该异硫氰酸酯类(A)进行通气、干燥、蒸馏、提取或其中数种组合的工序，由上述异硫氰酸酯类(A)除去挥发性异硫氰酸烯丙酯，从而得到不含辣味成分的异硫氰酸酯类(B)。
以下，具体说明本发明。
本发明在于，以天然十字花科植物为原料，通过充分的酶反应以高比率稳定地制备充分量的异硫氰酸酯类。天然十字花科植物中有通过酶反应生成辣味成分即挥发性异硫氰酸烯丙酯的植物，以及不生成或生成较少该辣味成分的植物。作为不生成或生成较少异硫氰酸烯丙酯的十字花科植物的代表，例如水芹，另外作为生成异硫氰酸烯丙酯的十字花科植物的代表，例如日本山萮菜、西洋山萮菜等。
以不生成或较少生成异硫氰酸烯丙酯的十字花科植物为原料时，作为十字花科植物使用水芹，也可以使用其他十字花科植物作为原料。
作为这种十字花科植物，代表性的为水芹，其他十字花科植物例如卷心菜(cabbage)、花茎甘蓝(broccoli)、卷心菜芽、花椰菜(cauliflower)等。这些植物可以单独使用一种，或者2种以上组合使用。
这些十字花科植物通过冷冻粉碎、趁新鲜擦碎等手段粉碎，使该粉碎物在-3℃～50℃，优选5℃～25℃的温度下，保持发生酶反应所需的充分时间，特别是3分钟～72小时，优选10分钟～10小时，进行充分的酶反应，生成充分量的异硫氰酸酯类。该酶反应优选在密封容器中进行。该异硫氰酸酯类不含辣味成分即挥发性的异硫氰酸烯丙酯，具体为下述异硫氰酸酯类(B)，即ω-甲基亚硫酰基烷基异硫氰酸酯、ω-甲硫基烷基异硫氰酸酯(烷基的碳原子数均为5～8)等。
以生成异硫氰酸烯丙酯的原料即日本山萮菜和/或西洋山萮菜(也包括这些植物的根茎、茎、根、叶等)作为原料时，将作为原料的日本山萮菜和/或西洋山萮菜(以下简称为“山萮菜”)通过冷冻粉碎、趁新鲜擦碎等手段粉碎，使该山萮菜粉碎物在-3℃～50℃，优选5℃～25℃的温度下，保持发生酶反应所需的充分时间，特别是3分钟～72小时，优选10分钟～10小时，进行充分的酶反应，生成异硫氰酸酯类(A)。该酶反应在密封容器中进行，山萮菜在容器中所占的体积比为10％以上时，由于自身生成的异硫氰酸烯丙酯的杀菌效果，粉碎物自身的菌数减少，因此在食品的卫生方面优选。另外，进行该酶反应时，作为反应助剂也可以使用调节至pH2～10的水溶液。
另外，ω-甲基亚硫酰基烷基异硫氰酸酯等的发生速度比异硫氰酸烯丙酯慢，如果不经过异硫氰酸烯丙酯达到最大量的1.5倍以上的保温时间，优选1.5倍～2.5倍的时间，则不能达到最大量，因此发生上述酶反应所需的充分时间如上所述为3分钟～72小时。
得到的异硫氰酸酯类(A)中除以6-甲基亚硫酰基己基异硫氰酸酯为首的异硫氰酸酯类，同时也含有刺激性强的辣味成分异硫氰酸烯丙酯。由于该异硫氰酸烯丙酯具有高挥发性，因此酶反应结束后，通过使容器中的空气流通或用真空泵抽吸等工序，或者通过干燥、蒸馏、萃取等工序，甚至是其中数种组合的工序，减少或除去挥发性强的异硫氰酸烯丙酯，以高比率稳定地生成不含异硫氰酸烯丙酯的异硫氰酸酯类(B)。
作为上述通气的方法，可以采用酶反应结束后使容器中的空气流通，或用真空泵抽吸等方法，作为干燥方法可以采用加热干燥、减压干燥等，作为蒸馏方法可以采用常压蒸馏、减压蒸馏、水蒸气蒸馏等，另外作为萃取方法，可以采用用戊烷、己烷、庚烷、辛烷、环己烷等溶剂中的一种或多种进行萃取的方法，通过这些方法能够由异硫氰酸酯类(A)除去辣味成分异硫氰酸烯丙酯。
另外，作为上述溶剂使用水、乙醇、甲醇、丙酮、乙酸乙酯、乙醚、二氯乙烷、二氯甲烷等的一种或多种，萃取上述异硫氰酸酯类(A)，接着对得到的萃取液采用蒸馏或色谱法，也能够从异硫氰酸酯类(A)中除去辣味成分异硫氰酸烯丙酯。上述色谱法包括硅胶柱色谱法、反相色谱法、液滴反流色谱法、高效液相色谱法等。
而且，也采用利用水、乙醇、丙酮等亲水性溶剂萃取上述含有异硫氰酸烯丙酯的异硫氰酸酯类(A)后，进行蒸馏，对于得到的萃取液接着用乙酸乙酯、乙醚、二氯甲烷、二氯乙烷等疏水性溶剂萃取的二步萃取工序。采用这种二步提取，能够防止用疏水性溶剂萃取时发生乳化，从而提高不含辣味成分的异硫氰酸酯类(B)的收率和纯度。
作为不含生成的异硫氰酸烯丙酯的异硫氰酸酯类(B)，具体例如ω-甲基亚硫酰基烷基异硫氰酸酯(烷基的碳原子数5～8)、ω-甲硫基烷基异硫氰酸酯(烷基的碳原子数5～8)等。
作为ω-甲基亚硫酰基烷基异硫氰酸酯(烷基的碳原子数5～8)，为5-甲基亚硫酰基戊基异硫氰酸酯、6-甲基亚硫酰基己基异硫氰酸酯、7-甲基亚硫酰基庚基异硫氰酸酯和8-甲基亚硫酰基辛基异硫氰酸酯。这些物质可以单独生成一种，或者2种以上一起生成。其中特别有效的异硫氰酸酯为6-甲基亚硫酰基己基异硫氰酸酯。
作为ω-甲硫基烷基异硫氰酸酯(碳原子数5～8)，为5-甲硫基戊基异硫氰酸酯、6-甲硫基己基异硫氰酸酯、7-甲硫基庚基异硫氰酸酯和8-甲硫基辛基异硫氰酸酯。这些物质也可以单独生成一种，或者2种以上一起生成。
这样制备的不含异硫氰酸烯丙酯的异硫氰酸酯类(B)可以直接，或者进行发酵处理，进一步浓缩、粉末化或与食用油混合，接受作为健康意向的加工处理，作为食品或饮料利用，或者作为一般性食品的果汁、快餐、调味品、调味油等利用。作为保健食品，除了一般食品的形态以外，也包括片剂或胶囊等形态。另外，如上述水芹那样不含异硫氰酸烯丙酯的异硫氰酸酯类，也与该异硫氰酸酯类(B)同样接受上述加工处理，与上述同样用作保健食品或饮料、作为一般食品的果汁、快餐、调味品、调味油等加工食品。
如果详细叙述上述加工处理，则除了常规的加工处理，例如与小麦粉混合烤制的工序、与饮料混合的工序之外，也可以采用干燥处理、发酵处理、提取处理等。干燥处理为通气干燥、热风干燥、减压干燥、冷冻干燥、真空干燥、喷雾干燥等，另外发酵处理是作为微生物使用曲霉菌、乳酸菌和酵母菌中一种或多种的发酵处理，提取处理是使用选自丙酮、乙酸乙酯、乙醚、乙醇、甲醇、二氯甲烷、二氯乙烷、己烷和水中的一种或多种溶剂，由不含异硫氰酸烯丙酯的异硫氰酸酯类(B)提取有效成分的处理。这时，该提取液可以直接作为加工食品，或者浓缩，进一步粉末化，进而与食用油混合制成加工食品。
上述加工处理得到的加工食品是保健食品或饮料，或者作为一般食品的果汁、快餐、调味品、调味油等等。
对于将该片剂粉碎得到的试样采用高效液相色谱法(HPLC)进行分析，结果含有6-甲基亚硫酰基己基异硫氰酸酯3.0mg/g，得到与将通常的山萮菜擦碎后食用时相比具有约10倍的6-甲基亚硫酰基己基异硫氰酸酯含量的天然食品材料。而且，没有检测出辣味成分异硫氰酸烯丙酯，在感官试验的评价中也没有感到任何刺激性，作为食品材料是良好的材料。
其次，按照下述方法分析辣味的产生量。硫脲化法将上述试样1g加入蒸馏水200ml中，安装水蒸气蒸馏装置，水蒸气蒸馏辣味成分异硫氰酸烯丙酯。蒸馏液接收在氨与乙醇的1∶1混合液4ml中，继续蒸馏直到蒸馏液达到约100ml。在该阶段异硫氰酸烯丙酯与氨反应，形成烯丙基硫脲。将得到的蒸馏液增量至200ml，在237nm的波长下测定吸光度。由另外制作的标准曲线计算出烯丙基硫脲的量，进而由此计算出试样中的异硫氰酸烯丙酯量。该方法是比较迅速的分析方法。采用这种分析，没有从上述试样中检测出异硫氰酸烯丙酯。GC分析法向上述试样20g中加入十一烷酸乙酯0.3mg/ml溶液100μl作为内标，用乙醚30ml萃取2次。得到的萃取液用芒硝脱水后，浓缩至1ml。接着采用GC(气相色谱法)分析得到的浓缩液，分析计算出异硫氰酸酯类相对于内标物的峰面积。另外将异硫氰酸酯类的标准品溶解于一定量的乙醚1ml中，与上述同样加入内标溶液，进行GC分析，计算出相对于内标物的峰面积，制作标准曲线，能够高精度地定量试样中的异硫氰酸酯类。添加内标物的内标法是用于校正实验操作误差的一般方法。该分析方法缺乏迅速性，是适于精密实验的方法。采用这种分析方法，没有从上述试样中检测出异硫氰酸烯丙酯。
得到的粉末中含有6-甲基亚硫酰基己基异硫氰酸酯2.7mg/g，得到含有高浓度的6-甲基亚硫酰基己基异硫氰酸酯的食品材料。
表1
由表1可知，通过在-3℃以上的温度下放置，能够提高6-甲基亚硫酰基己基异硫氰酸酯的浓度。另外，由表1可知，辣味成分异硫氰酸烯丙酯的比率随温度上升挥发而降低，因而刺激小，能够摄取更多的6-甲基亚硫酰基己基异硫氰酸酯成分。
用HPLC对该油进行分析，结果确认含有0.604mg/ml的6-甲基亚硫酰基己基异硫氰酸酯，没有检测出异硫氰酸烯丙酯。6-甲基亚硫酰基己基异硫氰酸酯的含量为通常的山萮菜的约2倍，得到减少了辣味成分的食用材料。
接着，向该浓缩液中加入乙酸乙酯0.5升，在常温下搅拌30分钟进行提取。进行这种操作共计2次，得到乙酸乙酯提取液0.9升。乙酸乙酯提取液用芒硝脱水后，用蒸发器减压浓缩，得到乙酸乙酯提取物16g。
另外，也进行了与该实验不同的由日本山萮菜直接用乙酸乙酯提取的实验。也就是说，将冷冻粉碎日本山萮菜1kg在25℃下保温3小时后，用乙酸乙酯2升提取2次。将得到的乙酸乙酯提取液1.2升用芒硝脱水后，用蒸发器减压浓缩，得到乙酸乙酯提取物8g。
测定这些实验中各提取物的收率以及得到的提取物中6-甲基亚硫酰基己基异硫氰酸酯含量，结果如表2所示。
表2
由表2的结果可知，用亲水性溶剂丙酮提取后用乙酸乙酯提取的方法在收率方面，6-甲基亚硫酰基己基异硫氰酸酯含量，即纯度方面，胜于直接用疏水性溶剂乙酸乙酯提取。其主要原因是直接用乙酸乙酯提取时发生乳化，收率降低。
另外，还可以得知与仅用丙酮提取的场合相比，进一步用乙酸乙酯提取能够提高6-甲基亚硫酰基己基异硫氰酸酯的含量。另外，浓缩丙酮提取液时由于辣味成分挥发，得到的丙酮提取物和进一步用乙酸乙酯提取得到的乙酸乙酯提取物中辣味成分减少到感觉不到辣味的程度。
表4
由表4可知，与表3的结果相比，各异硫氰酸酯达到最大量的时间变长，这是由于在冷冻保存过程中山萮菜中的酶失活，生成异硫氰酸酯的能力降低。但是，即使这种场合下，6-甲基亚硫酰基己基异硫氰酸酯的产量与使用保存时间短的原料的场合相比也没有很大差异。
对该干燥粉末进行感官评价，结果几乎感觉不到辣味。这是由于通过己烷提取除去了异硫氰酸烯丙酯。接着用乙醚提取该干燥粉末，用气相色谱法进行分析，结果每1g干燥粉末含有6-甲基亚硫酰基己基异硫氰酸酯3.3mg。
向该干燥粉末0.5g中加入水2ml，用乙醚提取，用气相色谱法进行分析，结果每1g干燥粉末含有6-甲基亚硫酰基己基异硫氰酸酯10.9mg。
用乙醚提取该发酵物，用气相色谱法进行分析，结果每1g中含有6-甲基亚硫酰基己基异硫氰酸酯0.18mg。
用乙醚提取该干燥粉末，用气相色谱法进行分析，结果每1g干燥粉末中含有7-甲基亚硫酰基庚基异硫氰酸酯1.1mg。发明效果如上所述，按照本发明的制备方法，以天然的十字花科植物，特别是水芹作为原料，通过一定的酶反应，能够以高比率稳定地制备不含辣味成分的充分量的异硫氰酸酯类(B)。
而且，按照本发明的制备方法，以日本山萮菜和/或西洋山萮菜构成的十字花科植物作为原料，首先生成异硫氰酸酯类(A)(含有辣味成分即挥发性的异硫氰酸烯丙酯)，接着通过通气或抽吸由该异硫氰酸酯类(A)除去上述异硫氰酸烯丙酯制得不含辣味成分的异硫氰酸酯类(B)，因此能够以高比率稳定地制备不含辣味成分的异硫氰酸酯类。
通过对按照上述制备方法得到的不含辣味成分的异硫氰酸酯类以及除去了异硫氰酸烯丙酯的异硫氰酸酯类(B)实施干燥、发酵、提取等加工处理，可以用作保健食品、饮料等，以及作为一般食品的果汁、快餐、调味品、调味油等含有除去了辣味成分的异硫氰酸酯类的各种加工食品。
权利要求
1.由十字花科植物制备异硫氰酸酯类的方法，其特征在于，使粉碎的日本山萮菜和/或西洋山萮菜构成的十字花科植物在-3℃～50℃的温度下保持发生酶反应所需的充分时间，生成含有辣味成分异硫氰酸烯丙酯的异硫氰酸酯类，接着对所述异硫氰酸酯类进行干燥、蒸馏、提取或其中数种组合的工序，由上述异硫氰酸酯类除去异硫氰酸烯丙酯，得到不含辣味成分的异硫氰酸酯类。
2.如权利要求1所述的由十字花科植物制备异硫氰酸酯类的方法，其中，发生酶反应所需的充分时间为3分钟～72小时。
3.如权利要求1所述的由十字花科植物制备异硫氰酸酯类的方法，其中，用选自戊烷、己烷、庚烷、辛烷和环己烷的一种或多种溶剂提取含有异硫氰酸烯丙酯的异硫氰酸酯类，得到不含辣味成分的异硫氰酸酯类。
4.如权利要求1所述的由十字花科植物制备异硫氰酸酯类的方法，其中，用选自水、乙醇、甲醇、丙酮、乙酸乙酯、乙醚、二氯乙烷和二氯甲烷的一种或多种溶剂提取上述含有异硫氰酸烯丙酯的异硫氰酸酯类，接着对得到的提取液采用蒸馏或色谱法，由上述异硫氰酸酯类除去异硫氰酸烯丙酯。
5.如权利要求1所述的由十字花科植物制备异硫氰酸酯类的方法，其中，用选自水、乙醇和丙酮的亲水性溶剂提取上述含有异硫氰酸烯丙酯的异硫氰酸酯类后，进行蒸馏，接着用选自乙酸乙酯、乙醚、二氯甲烷和二氯乙烷的疏水性溶剂提取，得到不含辣味成分的异硫氰酸酯类。
6.如权利要求1所述的由十字花科植物制备异硫氰酸酯类的方法，其中，对于得到的不含辣味成分的异硫氰酸酯类进行发酵处理，得到加工食品。
7.如权利要求6所述的由十字花科植物制备异硫氰酸酯类的方法，其中，上述发酵处理是利用选自曲霉菌、乳酸菌和酵母菌的一种或多种微生物进行的。
8.如权利要求1所述的由十字花科植物制备异硫氰酸酯类的方法，其中，得到的不含辣味成分的异硫氰酸酯类直接，或者浓缩、粉末化或与食用油混合制成加工食品。
9.如权利要求1所述的由十字花科植物制备异硫氰酸酯类的方法，其中，不含辣味成分的异硫氰酸酯类是6-甲基亚硫酰基己基异硫氰酸酯。
10.如权利要求1所述的由十字花科植物制备异硫氰酸酯类的方法，其中，不含辣味成分的异硫氰酸酯类是选自5-甲基亚硫酰基戊基异硫氰酸酯、7-甲基亚硫酰基庚基异硫氰酸酯和8-甲基亚硫酰基辛基异硫氰酸酯的一种或多种。
11.如权利要求1所述的由十字花科植物制备异硫氰酸酯类的方法，其中，不含辣味成分的异硫氰酸酯类是选自5-甲硫基戊基异硫氰酸酯、6-甲硫基己基异硫氰酸酯、7-甲硫基庚基异硫氰酸酯和8-甲硫基辛基异硫氰酸酯的一种或多种。
12.由十字花科植物制备异硫氰酸酯类的方法，其特征在于，使粉碎的水芹构成的十字花科植物在-3℃～50℃的温度下保持发生酶反应所需的充分时间，得到不含辣味成分的充分量的异硫氰酸酯类。
13.如权利要求12所述的由十字花科植物制备异硫氰酸酯类的方法，其中，发生酶反应所需的充分时间为3分钟～72小时。
14.如权利要求12所述的由十字花科植物制备异硫氰酸酯类的方法，其中，对于得到的不含辣味成分的异硫氰酸酯类进行干燥、发酵或提取处理，得到加工食品。
全文摘要
本发明公开了一种由十字花科植物制备异硫氰酸酯类的方法，其中，以日本山萮菜、西洋山萮菜、水芹等天然十字花科植物作为原料，在－3℃～50℃下发生充分地酶反应，以高比率稳定地制备充分量的异硫氰酸酯类，特别是由这些天然十字花科植物以高比率稳定地制备不含辣味成分的充分量的异硫氰酸酯类。
文档编号A23L1/30GK1405316SQ0214166
公开日2003年3月26日 申请日期2002年9月10日 优先权日2001年9月10日
发明者村田充良, 奥西勲, 鹈饲优慈, 小林伯生 申请人:新功能食品创作技术研究组合