[发明专利]从生物材料中释放细胞内物质

说明书

相关申请的相互参照

本申请是1999年4月12日提交的待批美国专利申请No.09/290,483的部分继续申请，而后者则是1997年7月18日提交的现在已经放弃的美国专利申请No.08/897,015的继续申请，这两个申请都是属于查尔斯·A·阿诺德(Charles A.Arnold)，并且两者的题目都是“把材料粉碎成小颗粒的装置和方法”。

发明背景

本申请涉及从植物、真菌、动物和细菌的细胞释放和提取细胞内物质的方法。

许多植物、动物、细菌和真菌在其细胞内包括有用的物质。这些物质可以用于药品、营养保健品、洗剂及类似物。其它的可能有农业或者工业上的应用。例如，在卡法植株的细胞内有小的卡法内酯颗粒，卡法内酯有神经活性。太平洋岛民种植卡法植物并且用剁碎的卡法根片做成镇静茶，卡法根含有5-15％干重的卡法内酯。一种用卡法植物制造的粉末以胶囊的形式当作营养品出售。然而，由于卡法植株细胞膜质壁的强度，难于提取卡法内酯的颗粒。

所有的植物和真菌细胞壁主要是细胞膜质组成的，细胞膜质一般是长的交联的细丝的形状。这种为植物和真菌提供机械支撑的细胞壁必然非常地坚实并且不易通过机械或者化学的手段打开或者破碎。

一个破开细胞壁以释放内部物质的方法是研磨植物或者真菌材料。但是，许多细胞壁仅在研磨时压扁而基本上不被破开。许多所需要得到的物质保留在压扁的细胞壁内。研磨植物或者真菌材料把细胞的所有的物质都混合在一起，包括细胞膜质，这使之难于从不需要的残渣分离有用的物质。研磨产品是不纯的一产品保留所有的研磨之前在碎料中的不纯物。因为每种植物样品可含有不同含量的不纯物或者无活性的成分，研磨产品的预期应用上的有效性可有很大的差异。

另一个打开细胞膜质细胞壁以提取细胞内物质的方法是采用分解细胞膜质壁的化学物品。所述的化学物品可包括溶剂或者酸，它们可污染细胞内的所需要的物质。可能需要附加的处理去除这些化学药品，这对提取过程增加了成本。化学药品还可能改变所需要的细胞内物质，使之弱化、无用、甚至会有害。

有些取自细胞内的物质可以通过在热水或者开水中浸泡植物或者真菌材料提取，就像用卡法做茶那样。这种工艺把大部分需要的物质留在了细胞内。植物或者真菌材料受到高温也可能会破坏所需要的物质，使之与细胞内的其它物质反应，或者以其它的方式降低其有效性。

发明内容

一个方面，本发明提供了一种机械地从具有带细胞壁的细胞的物质材料释放细胞内物质的方法。此方法包括使生物材料受到快速交替的增压和减压，增压和减压可包括振动波，并且用压力的增加和减少打开细胞壁。这从细胞释放细胞内物质并且产生一种含有细胞壁碎片和细胞内物质的异质的混合物。据认为快速地交替压力引起超过细胞间链接的弹性极限，破坏这些链接并且把细胞相互分离。也超过细胞壁的弹性极限，引起细胞壁破裂、撕开、胀破、或者以其它的方式打开并且进一步破碎，从而释放细胞内物质。这种方法对于从有主要地由细胞膜质形成的细胞壁的植物和真菌释放细胞内物质特别有用。

在此方法的其它特征中，随着压力增加和减少从细胞释放的水和挥发物被蒸发掉，从而混合物含的水成分和挥发成分含量低于生物材料的这些成分。快速的压力增加和减少还可以加热生物材料，从而产生温度高于初始的环境温度的混合物，这取决于材料和工作的条件。

用于使生物材料受到压力改变的磨机可以包括一个壳，此壳的特征在于：一个包括一个适用于把生物材料引进到此壳内的入口的第一端；一个包括一个适用于取出混合物的出口的第二端；以及纵向延伸的内侧，这些内侧于相遇处形成内角。一个在此壳内的转子组件的特征在于：一个在第一和第二端之间纵向地穿过所述的壳延伸的转轴，以及多个转子，耦连于所述的轴用于与之一起转动。所述多个转子的每个转子包括一个转子板，转子板有一个周边，形成多个顶点并且在转子板的侧面形成叶片，这些叶片大致从各自的顶点径向地延伸。在多个转子的相邻地放置的转子对之间放置一个小孔板。每个小孔板从壳的内侧向内伸向一个中心孔，中心孔提供了围绕轴的小孔。每个中心孔小于相应的转子对的转子板。周边间隔构件或者说柱位于每个转子的近端。这些构件从壳的角向内伸向转子，从而在转子组件转动时叶片紧贴所述构件通过。