益生元糖類組合物的製作方法

2023-06-23 06:43:26

益生元糖類組合物的製作方法
【專利摘要】本發明涉及糖類組合物在製備具有益生效果的產品中的應用，除單糖和/或二糖之外，所述組合物包含至少一種低聚半乳糖和至少一種葡聚糖作為糖類，所述葡聚糖具有α1-4和/或α1-6鍵合的葡萄糖單元的基本結構。
【專利說明】益生元糖類組合物
[0001]本發明涉及糖類的組合物，所述組合物包含低聚半乳糖和基本結構為a 1-4和/或a 1-6鍵合的葡萄糖單元的葡聚糖，所述組合物用於生產具有益生效果的食品或藥品。
[0002]食物中糖類的主要作用是為宿主生物體提供能量。但是，科學研究已經表明，一些糖類具有可支持某些生物過程的另外的功能。這些物質也用作功能性食物的基礎物質。這就是為何近年來越來越多地將此類具有益生效果的糖類(所謂的益生元)添加至食品和藥品的原因。術語益生效果描述了對(特別是大腸的)細菌定殖的影響。
[0003]益生元的特徵在於它們在小腸中不被消化，因此不會被吸收，直到它們到達大腸，在那裡它們被某些細菌選擇性消化並提供其營養。但是，益生元物質以靶向方式僅對那些對宿主生物體具有有用效果的微生物提供支持。
[0004]現在，假設腸道菌群由數百種細菌組成，其中大部分存在於大腸中。在這種情況下，目前僅已知一系列能夠在腸外被檢測出的細菌。通過諸如宏基因組分析等現代基於DNA的方法，嘗試檢測這些細菌，其中迄今為止只有很少是已知的。但是，實驗室中目前主要使用經典細菌學方法來檢測細菌的生長和來自糞便樣品的病原性細菌的抑制。
[0005]屬於糖類的一些益生元物質主要由大腸中所謂的雙歧桿菌和乳酸菌(例如嗜酸乳桿菌(Lactobacillus acidophilus))進行轉化。因此,這些細菌,特別是雙歧桿菌，t:匕其它細菌選擇性地更快生長，並且部分地抑制其它細菌的生長，特別是還部分地抑制病原性細菌的生長。將這稱為促雙歧桿菌生長作用(bifidogenic effect)。作為雙歧桿菌主導性生長的結果，討論了對宿主生物體的積極健康效果，例如抑制疾病和使健壯成長(thriving)得到提高。
[0006]通常，討論了益生元的抗病原性效果；其中包括:食物在腸中的停留時間縮短、膽固醇水平下降、血糖響應降低、骨健康(鈣吸收)改善、能量攝入減少、慢性腸炎症狀改善和發展成腸癌的風險減少。
[0007]討論了與健康相關的效果，特別是嬰兒營養方面。人母乳含有較大量的具有益生效果的糖類，所述糖類具有各種不同的分子組成(D.Newburg,Oligosaccharides in humanmilk and bacterial clonisation ；JPGN30:第 8-17 頁(2000))。
[0008]在嬰幼兒食物的製造中，在過去幾年，由長鏈的低聚果糖和低聚半乳糖組成的益生元糖類混合物自身已經在市場上創建。該混合物公開於EP1105002。在所述申請中，明確指出排除其葡萄糖單元具有a 1-4和/或a 1-6鍵的糖類/糖(參見例如第[0040]段)。該限制基於以下事實:當時可獲得的具有該結構的糖類是不可溶的。
[0009]在廣泛的臨床測試中使用了 EP1105002所述的糖類混合物，並且證明了其促雙歧桿菌生長作用(Moro G, Minoli I, Mosac M 等:Dosage_related bifidogenic effectsof galacto—and fructooligosaccharides in formula-fed term infants ；J PediatrGastroenterol Nutr34:291-295(2002))。
[0010]在關於嬰兒的臨床研究中，可以證實的是還可以通過單獨的低聚半乳糖(即，不添加長鏈的低聚果糖)來取得促雙歧桿菌生長作用(S.Fanaro, B.Marten.R.Bagna,V.Vigi, C.Fabris, L.Pena-Quintana, F.Arguelles, K.E.Scholz-Ahrens, G.Sawatzki,R.Zelenka, J.Schrezenmeir, M.de Vrese 和 E.Bertino:Galacto-oligosaccharides AreBifidogenic And Safe at Weaning:A Double-blind Randomized Multicenter Study.JPGN 48:82-88，2009)。
[0011 ] 但是，更長鏈的低聚果糖未證明是促雙歧桿菌的(Y.Bouhnik, L.Raskine,G.Simoneau 等:The capacity of nondigestible carbohydrates to stimulate fecalbifidobacteria in healthy humans:double_blind, randomized, paralIe 1-group,dose-response relation study ；Am.J.Cl in.Nutr.80:1658-64 (2004)) ? 僅其它細菌定殖的改變似乎與長鏈的低聚果糖的添加相關。
[0012]另外，已經表明特別是低聚果糖的添加在較大的嬰兒和成人中引起輕度脹氣。
[0013]因此，本發明的任務在於提供顯示出改善的益生效果的組合物。
[0014]對本領域技術人員而言完全令人吃驚和預料不到的是，基本結構為a 1-4和/或a 1-6鍵合的葡萄糖單元的葡聚糖可以與低聚半乳糖實質上更好地組合，以用於益生元組合物。此外，自約2002年以來這種葡聚糖可以以水溶性形式 獲得。
[0015]因此，糖類組合物在製備具有益生效果的產品中的應用是本發明的主題，所述糖類組合物包含至少一種低聚半乳糖和至少一種葡聚糖，所述葡聚糖具有a 1-4和/或a 1-6鍵合的葡萄糖單元的基本結構。優選的是，所述葡聚糖是在水中可溶的葡聚糖。
[0016]根據本發明，可溶性糖類是這樣的糖類，其在室溫下在水中形成物理意義上均勻的溶液，濃度至少為 lg/L (見R&iipps Chemie Lexikon)。
[0017]根據本發明和根據國際上應用的定義，具有益生效果的糖類或益生元是不可消化的食物成分，即，健康人的小腸不能吸收的成分，其選擇性地刺激細菌物種或有限數量的細菌物種的生長和/或活性，因此對宿主生物體具有健康促進效果(Roberfroid，M.C.:Prebiotics !preferential substrates for specific germs ? ；Am J Clin Nutr73/ 增刊):406S-409S(2001)) o
[0018]本發明的特徵在於當將低聚半乳糖與基本結構為a 1-4和/或a 1_6鍵合的葡萄糖單元的葡聚糖組合使用時，出現了顯著的協同益生效果。
[0019]本發明使用的葡聚糖是具有至少3個D-葡萄糖單體的低聚糖和/或多糖，這些單體通過糖苷鍵(本案中通過a-糖苷鍵)相互連接。它們可以單獨地分別包含在糖類組合物中，或以兩種以上的葡聚糖的混合物的形式包含在糖類組合物中。特別優選的葡聚糖是右旋糖酐(具有a -1, 4/1，2/1，3支鏈的a -1, 6_葡聚糖)、轉糖鏈球菌葡聚糖(mutans，a -1, 6-葡聚糖)、糖原(a -1, 4和a -1, 6_葡聚糖)、普魯蘭多糖(a _1，4和a -1, 6_葡聚糖)和澱粉(a -1，4和a -1, 6-葡聚糖(直鏈澱粉，支鏈澱粉))。具體而言，所述糖類組合物優選包含澱粉。
[0020]在特別優選的實施方式中，本發明使用的葡聚糖是抗性澱粉、抗性澱粉降解時出現的降解產物和/或抗性聚右旋糖。作為抗性澱粉，特別優選使用抗性麥芽糊精和/或抗性糊精。
[0021]抗性澱粉是化學組成類似於常規澱粉的物質和在將澱粉降解時出現的產物，它們通常是不可消化的，即，它們不被人消化酶降解。這意味著，抗性澱粉是不被健康人的小腸吸收的澱粉和在將澱粉降解時出現的產物，因此可歸類為纖維。
[0022]抗性澱粉可分類成四種亞型:[0023]-1型:物理方法不能獲得的澱粉(例如來自穀物和植物成分)
[0024]-2型:高結晶度的天然顆粒澱粉(例如來自香蕉)
[0025]-3型:通過回生(retrogradation)(糊化)而(蒸煮)產生的部分高結晶度澱粉
[0026]-4型:化學改性澱粉
[0027]正在討論這些所謂的纖維的積極作用，特別是短鏈脂肪酸的形成而引起的積極作用，所述短鏈脂肪酸為由相應的細菌在大腸中產生的主要代謝終產物。它們是代謝物乙酸酯(鹽)、丙酸酯(鹽)和丁酸酯(鹽)(D.L.Topping 和 P.M.Clifton:Short-chainfatty acids and human colonic function:Roles of resistant starch and non-starchpolysaccharides ；Physiol.Rev.81:1031-1064(2001))。特別是丁酸酯(鹽)對腸功能(特別是對腸細胞的發育)具有積極作用，原因在於其主要用作宿主生物體的能量底物。這些脂肪酸特別對於腸黏膜的連續再生是必需的。另外，所產生的丁酸酯(鹽)抑制癌細胞的細胞分裂。因此，可以通過腸道菌群產生此類短鏈脂肪酸的益生元糖類對於宿主生物體有較高價值。
[0028]抗性澱粉的製備例如描述於W02008/080630。在所述文獻中，可以發現關於抗性澱粉的分子結構、關於確認方法和單獨用作益生元食物成分的其它信息。
[0029]不限制一般性的原則下，C*Actistar(由 Cerestar 製造)、Novelose、HI_MAIZE260或H1-MAIZE1043(由National Starch製造)是目前市場上所述抗性澱粉的典型產品。
[0030]最近，在市場上還提供水溶性抗性麥芽糊精。它們通常不限制地包括，例如產品Nutriose-FB和Nutriose-FM (由Roquette製造，聚合度DP為約> 10)以及產品Fibersol-2 (由ADM/Matsutani製造)。另外，現在市場上也可獲得水溶性抗性糊精/聚右旋糖。它們包括產品Lites`se、Litesse-Two和Litesse-Ultra(由Danisco製造)以及產品STA-LITE (由Tate&Lyle製造)(聚合度DP都為約≥12)。
[0031]例如在EP0910359中描述了改性抗性澱粉在改善消化道的微生物定殖中的應用。因此，抗性澱粉的益生效果本身是公知的。在例如W02005/056023中還描述了糖類與抗性澱粉組合用作益生元及其組合產品。但是，之前尚未描述在使用低聚半乳糖和抗性澱粉的本發明的組合時的特別有效的益生效果。
[0032]除了 EP1105002中的低聚半乳糖與低聚果糖的前述益生元組合之外，在W02006/134409中描述了低聚果糖與多種其它糖類(例如普通(非抗性)澱粉及其水解物、不消化性聚右旋糖、低聚半乳糖和其它物質)的益生元組合，其中通常總是必須存在一種或多種低聚果糖作為成分。
[0033]但是在優選實施方式中，根據本發明的糖類組合物不包含低聚果糖。
[0034]如果將在基本結構中葡萄糖單元以a 1-4和/或a 1-6鍵連接的糖類與低聚半乳糖組合，令人驚奇的是，實現了實質上顯著的促雙歧桿菌生長作用，這意味著即使通過在食品或藥品中添加更少量的本發明的組合物，也能實現僅在實質上更高濃度的單獨各物質(低聚半乳糖或抗性澱粉/麥芽糊精/糊精)下才能夠實現的效果。
[0035]此外，與低聚半乳糖和低聚果糖的組合相反，在用本發明的組合物(即，低聚半乳糖與抗性澱粉和/或聚右旋糖的組合)治療的受試對象，特別是嬰兒中，能夠觀察到脹氣程度顯著降低。
[0036]在這種情況下，聚右旋糖最可能特異性地刺激雙歧桿菌，而不是乳桿菌(H.M.Probert, J.H.A.Apajalahti, N.Rautonen, J.Stowell 和 G.R.Gibson:Polydextrose,lactitol, and frueto~oIigosaccharide fermentation by colonic bacteriain a three-stage continuous culture system ；Appl.Environ.Microbiol.70:4505-4511 (2004))，並且以靶向方式抑制類菌體(bacteroid)物種。
[0037]本發明的低聚半乳糖是水溶性的、具有3~9個單糖單元，優選具有3~6個單糖單元的低聚糖糖類，其中主要是半乳糖特別是D-半乳糖作為單糖存在。因此，低聚半乳糖優選是三、四、五或六糖的低聚糖。它們可以各自單獨地包含在糖類組合物中，或以兩種以上的低聚半乳糖的混合物的形式包含在糖類組合物中。尤其是優選使用a-低聚半乳糖或
低聚半乳糖。特別是，優選使用(6-低聚半乳糖。
[0038]在工業規模上使用(6-半乳糖苷酶通過所謂的轉糖苷反應來生產低聚半乳糖(也稱為G0S)。因此，通常也將它們稱為轉低聚半乳糖(trans-galactooligosaccharides)(T0S, TG0S)。不限制一般性的原則下，本發明使用的低聚半乳糖例如具有以下分子結構:
[0039]a-D-葡萄糖-(1-4)-D-半乳糖[_(1-6) - P _D_ 半乳糖]n，其中 n = I ~4
[0040]通過貿易可獲得的產品Oligomate(Yakult)和 Vivinal-GOS (D0M0/Frieslandfoods)是本發明的低聚半乳糖的實例。
[0041]本發明的益生元糖類組合物的優選混合物包含50%重量~95%重量的低聚半乳糖和5%重量~50%重量的a 1-4和/或a 1-6鍵合的葡聚糖。特別優選80%重量~90%重量的低聚半乳糖和20%重量~10%重量的具有a 1-4和/或a 1-6鍵合的葡萄糖單元的葡聚糖的組合物。
[0042]也可將改性單體用於本發明使用的糖類。例如，可以對所述低聚半乳糖或所述葡聚糖進行酶促改性。作為選擇，還可以進行技術改性。此外，單體或構成其的單元也可被-0S03H和/或-OPO3H基團改性。
[0043]在6~8月齡的240個嬰兒中，以4g/L的濃度在臨床研究中測試了與作為嬰兒配方產品(infant formula)成分的100%的低聚半乳糖或100%的抗性麥芽糊精相比的由80%重量的低聚半乳糖(Vivinal-G0S，D0M0/Frieslandfoods)和20%重量的抗性麥芽糊精(Nutriose-FM, Roquette)組成的本發明的組合物。關於細菌的確認量的結果(每克糞便
中的細菌數量的對數值)示於下表中:
[0044]
【權利要求】
1.糖類組合物在製備具有益生效果的產品中的應用，除單糖和/或二糖之外，所述組合物包含至少一種低聚半乳糖和至少一種葡聚糖作為糖類，所述葡聚糖具有a 1-4和/或a 1-6鍵合的葡萄糖單元的基本結構。
2.如權利要求1所述的組合物的應用，其特徵在於，所述葡聚糖具有水溶性。
3.如權利要求1或2所述的組合物的應用，其特徵在於，所述葡聚糖是抗性澱粉、抗性澱粉降解時出現的降解產物和/或抗性聚右旋糖。
4.如權利要求3所述的組合物的應用，其特徵在於，所述抗性澱粉是抗性麥芽糊精和/或抗性糊精。
5.如權利要求1?4中任一項所述的組合物的應用，其特徵在於，所述組合物不包含任何低聚果糖。
6.如權利要求1?5中任一項所述的組合物的應用，其特徵在於，所述組合物不包含任何其它的低聚糖。
7.如權利要求1?6中任一項所述的組合物的應用，其特徵在於，所述組合物包含50%重量?95%重量的低聚半乳糖和5%重量?50%重量的葡聚糖。
8.如權利要求7所述的組合物的應用，其特徵在於，所述組合物包含80%重量?90%重量的低聚半乳糖和10%重量?20%重量的葡聚糖。
9.如權利要求1?8中任一項所述的組合物的應用，其特徵在於，所述組合物還包含一種或多種選自包含蛋白質、脂肪、糖類、礦物質、微量元素和維生素的組中的成分。
10.如權利要求1?9中任一項所述的組合物的應用，其特徵在於，所述產品是食品或藥品。
11.如權利要求10所述的組合物的應用，其特徵在於，所述食品是嬰兒配方產品。
【文檔編號】A23L1/30GK103533851SQ201280009663
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年2月14日 優先權日:2011年2月25日
【發明者】京特·薩瓦特茲奇, R·澤倫卡 申請人:德意志牛奶公司