乳铁蛋白和婴幼儿的脑健康及发育的制作方法

专利名称：乳铁蛋白和婴幼儿的脑健康及发育的制作方法
乳铁蛋白和婴幼儿的脑健康及发育概括而言，本发明涉及脑健康、脑保护和脑发育领域。本发明的一项实施方案涉及可用于治疗或预防脑发育迟缓和/或神经系统发育迟缓的组合物。可以保护脑中的神经元细胞。还可以提高认知性能。母乳被推荐给所有的婴幼儿。但是，在一些情况中，母乳喂养不足或不成功或者出于医学原因而不被建议，或者母亲选择根本不母乳喂养或不母乳喂养达数周以上的时间。 对于这些情况，已经研发了婴幼儿喂养配方食品。如今，婴幼儿喂养配方食品常用于在生命早期提供补充的或唯一来源的营养。它们可用于替代母乳或者除母乳以外来喂养婴幼儿。 因此，如今它们在组成和功能方面经常被设计成尽可能地接近母乳。近来，正在累积母乳喂养可提供长期认知优势、特别是对出生时小的婴幼儿或早产儿而言可提供长期认知优势的证据(Anderson等人，Am JClin Nutr 1999 ；70 :525-35 ； Lucas等人，Lancet 1992 ；339 :261-4)。但是，解释母乳喂养与认知发育之间的相关性的潜在机制仍然不清楚。已经启示存在于人乳中的二十二碳六烯酸(DHA)和花生四烯酸(AA)可能在观察到的作用中扮演角色。进一步的研究主张，膳食唾液酸补充改善了小猪的学习和记忆(Wang等人，2007， American Journal of Clinical Nutrition，第 85 卷，第 2 期，561-569)。已知唾液酸是人乳低聚糖和神经组织的关键组分。神经系统是一种由神经元细胞和神经胶质细胞组成的高度复杂的网络。它存在于所有哺乳动物种属中。神经系统由中枢神经系统(脑和脊髓)和周围神经系统(躯体神经系统、自律神经系统和肠神经系统)组成。中枢神经系统驱动认知功能(记忆、注意力、知觉、动作等)。它与周围神经系统一起在控制行为方面具有基础作用。神经系统在妊娠期间发育，然后在分娩后完善成成熟的功能网络。神经系统未成熟或成熟迟缓导致它所调节的重要生物功能的建立延迟。例如，这可以导致认知功能(学习能力、注意力等)的建立延迟。通常所接受的是，认识发育和认识性能对生活质量有显著影响。因此将期望可获得允许支持神经系统和脑的发育和性能的组合物。因此，本发明的目的是改进本领域的状况和提供一种基于天然成分并允许支持神经系统和脑、特别是婴幼儿如IUGR婴幼儿的神经系统和脑的发育和性能的组合物。该目的通过独立权利要求的主题得以实现。本发明人已经能够证明，乳铁蛋白、例如补充有乳铁蛋白的组合物可用于改善脑发育和认知功能。还可以证明，施用乳铁蛋白允许它增加神经元密度和神经元存活。在施用乳铁蛋白后通过MRS确定的海马区中的代谢改变意味着学习和短时记忆得到调节。施用乳铁蛋白后皮质中的代谢改变意味着长时记忆得到调节。乳铁蛋白(LF)也称作乳运铁蛋白(LTF)，它是一种球形多功能蛋白质，已知其显
3示出抗微生物活性并且是先天防御的一部分(主要是在粘液上)。乳铁蛋白例如可以在乳和乳清以及在多种粘膜分泌物如泪液和唾液中发现。照此，可以例如从乳中纯化出或者可以经重组生产乳铁蛋白。本发明涉及可获自任意来源的乳铁蛋白。来自乳或乳清的乳铁蛋白例如具有这样的优点它是获自食品级组合物的天然成分，因此可以未经进一步纯化用作食品组合物的富含级分。经重组获得的乳铁蛋白具有这样的优点可以容易地以高浓度生产它。人初乳具有相对高浓度的乳铁蛋白，其次是人乳，然后是牛乳。本发明的组合物在IUGR哺乳动物中可以是特别有效的。宫内生长受限(IUGR)是用于描述这样一种情况的术语其中胎儿或婴幼儿比孕周数所预计的小。IUGR胎儿或婴幼儿通常具有与具有相同孕龄的正常胎儿或婴幼儿相比减少至少10%的重量。例如，人的 IUGR胎儿可以如期出生(妊娠37周后)或早产出生(37周前)。本发明人已经发现，乳铁蛋白或富含乳铁蛋白的组合物可用于保护神经元细胞免于变性。这种变性可以例如在应激之后。乳铁蛋白被发现可以促进脑中的神经元存活和/ 或限制或防止脑中的神经元死亡。在婴幼儿中，乳铁蛋白和/或本发明的含有乳铁蛋白的组合物可用于保护中枢神经系统免于在神经元发育期间发生的任意应激，并且因此可用于限制和/或阻止应激诱导的神经元生长迟缓和相关的认知功能障碍。对于本发明的目的，术语“婴幼儿”包括」L童且包含年龄在0-14岁的对象。小于1月龄的人类婴幼儿是新生儿或初生婴儿。术语“新生儿”包括早产婴儿、过熟婴儿和足月新生儿。在达到1岁或开始行走时，婴幼儿也称作“幼儿”(一般是12-36个月)。乳铁蛋白和/或本发明的组合物可以施用于例如-已经经历宫内生长迟缓的早产或如期出生的婴幼儿，所述宫内生长迟缓可以在妊娠期间的任意不良事件(母亲吸烟、母亲用药、胎盘质量低、异常胎盘定位、母亲和胎儿营养不良等)后发生，-无任何宫内生长迟缓的早产婴幼儿，-极低/低出生体重婴幼儿，-IUGR 婴幼儿-在例如出生时低氧缺血或任意其它不良事件后显示出脑生长迟缓的初生婴儿和儿童，-显示出认知功能障碍、迟缓的初生婴儿和儿童。因此，乳铁蛋白或本发明的组合物可施用于婴幼儿和/或处于妊娠和/或泌乳期的母亲。因此，本发明的一项实施方案是富含乳铁蛋白的可摄入组合物。富含指将乳铁蛋白加入到组合物中，从而使所得的组合物的乳铁蛋白含量高于未添加乳铁蛋白的组合物的乳铁蛋白含量，或者指组合物以浓缩组合物中天然乳铁蛋白含量的方式被处理。乳铁蛋白还可以作为纯化合物被提供。
或者，乳铁蛋白可以作为富含乳铁蛋白的级分、例如富含乳铁蛋白的乳或乳清级分被提供。作为乳或乳清来源，可以使用例如牛乳、人乳、羊乳、骆驼乳、马乳和/或驴乳。也可以使用初乳。在治疗应用中，组合物以足以至少部分地治愈或阻止障碍和/或其并发症症状的量被施用。足以达到该目的的量被定义为“治疗有效剂量”。有效用于该目的的量将取决于本领域技术人员已知的众多因素，例如障碍的严重性和患者的体重和总体状态。在预防应用中，本发明的组合物以足以至少部分地减少障碍发生风险的量施用于易患特定障碍或在其它方面处于特定障碍风险中的患者。该量被定义为“预防有效剂量”。同样，精确量取决于众多的患者具体因素如患者健康状态和体重。乳铁蛋白可以在本发明的框架内以治疗有效剂量和/或预防有效剂量被施用。典型的富含乳铁蛋白的组合物可以包含至少1. 6g/L的量的乳铁蛋白。例如，本发明的组合物可以含有至少0. 75% (w/w)、优选至少(w/w)浓度的乳铁蛋白。在一项实施方案中，本发明的组合物意欲以相当于摄入至少0.25g乳铁蛋白、优选至少0. 5g乳铁蛋白、更优选至少Ig乳铁蛋白/天/kg体重的量施用。例如，对于妊娠和/或泌乳的母亲而言，组合物可以以相当于摄入至少Ig乳铁蛋白/kg体重/天的量被消耗。对于儿童而言，组合物还可以以相当于摄入至少200mg乳铁蛋白/kg体重/天的
量被消耗。乳铁蛋白可以以至少0. Olg/lOOkcal、优选至少0. lg/100kcal的浓度存在于组合物中。例如，乳铁蛋白可以以约0.01g-100g、优选0. lg-50g、甚至更优选2g-25g/100kcal 组合物的范围存在于组合物中。乳铁蛋白还可以与其它化合物如例如唾液酸和/或铁联合使用。特别优选的含有乳铁蛋白的组合物可以另外含有其量为100mg/100g(w/w)至 1000mg/100g(w/w)组合物、例如 500mg/100g(w/w)至 650mg/100g(w/w)组合物的唾液酸。本发明的组合物可以例如包含至少约0. 001重量的唾液酸。在本发明的其它实施方案中，组合物可以包含至少约0. 005重量或至少约0. 01重量的唾液酸。或者或另外，含有乳铁蛋白的组合物可以含有铁，其量为约lmg/100g(w/w)至 50mg/100g(w/w)组合物，例如 10mg/100g(w/w)至 30mg/100g(w/w)组合物。 一种含有乳铁蛋白的组合物可以含有例如约85aiig/100g (w/w)的唾液酸和 22mg/100g(w/w)的铁。本发明的含有乳铁蛋白的组合物可以具有30kcal/100g至lOOOkcal/lOOg组合物、优选50kcal/100g至450kcal/100g组合物的热密度。它可以例如具有约400kcal/100g 的热密度。对组合物的性质没有特别限制。优选用于口服或经肠施用的组合物。组合物可以例如选自食品、动物食品、药物组合物、营养配制物、营养保健品、饮料、食品添加剂和婴幼儿喂养配方食品。在本发明的一项典型实施方案中，组合物将含有蛋白质源、脂质源和碳水化合物源。例如，这类组合物可以包含约2-6g/100kcal的蛋白质、约1. 5-3g/100kcal的脂质和/或约1. 7-12g/100kcal的碳水化合物。如果组合物是液体，则其能量密度可以为60至75kCal/100ml。如果组合物是固体，则其能量密度可以为60至75kcal/100g。蛋白质的类型不被认为是本发明的关键。因此，例如，可以使用基于乳清、酪蛋白及其混合物的蛋白质源。当涉及乳清蛋白时，可以使用酸乳清(acid whey)或甜乳清或其混合物以及α-乳清蛋白和β-乳球蛋白，无论何种比例都是预期的。乳清蛋白可以是改性的甜乳清。甜乳清是乳酪制造的可容易获得的副产品，经常用于制备基于牛乳的婴幼儿配方食品。但是，甜乳清包括不被期望地富含苏氨酸且色氨酸含量贫瘠的组分，其称为酪蛋白糖巨肽(CGMP)。从甜乳清中除去CGMP导致蛋白质的苏氨酸含量接近于人乳的苏氨酸含量。这种改性的甜乳清然后可以用它具有低含量的那些氨基酸(主要是组氨酸和色氨酸) 进行补充。从甜乳清中除去CGMP的方法在EP 880902中有记载，基于这种改性的甜乳清的婴幼儿配方食品在W001/11990中有记载。蛋白质可以是完整的或水解的或者完整及水解蛋白质的混合物。可以期望提供部分水解的蛋白质(水解度为2-20% )，例如对于据信处于发生牛乳过敏风险的对象而言。如果需要水解蛋白质，则水解方法可以酌情按照本领域已知的那样进行。例如，乳清蛋白水解物可以通过如EP 322589中所述以两步步骤使乳清级分进行酶促水解来制备。就广泛水解的蛋白质而言，可以使用Alcalase 2. 4L(EC 940459)、 然后使用Neutrase 0.5L(可获自Novo Nordisk Ferment AG)、然后使用胰酶制剂于55°C 使乳清蛋白进行三重水解。如果用作原料的乳清级分基本上不含乳糖，则发现蛋白质在水解过程中遭受少得多的赖氨酸阻塞(lysine blockage)。这使得赖氨酸阻断程度从约15% 重量的总赖氨酸降低至低于约10%重量的赖氨酸；例如约7%重量的赖氨酸，其大大改善了蛋白质源的营养质量。本发明的组合物可以含有碳水化合物源。可以使用任意的碳水化合物源，例如乳糖、蔗糖、麦芽糖糊精合剂、淀粉及其混合物。 本发明的组合物可以含有脂质源。脂质源可以是任意脂质。优选的脂肪源包括乳月旨、棕榈油酸甘油酯(palm olein)、高油酸的葵花油和高油酸的红花油。必需脂肪酸亚油酸和α-亚麻酸也可以作为少量的含有高量的预制花生四烯酸和二十二碳六烯酸的油如鱼油或微生物油被添加。脂质源优选具有约5 1至约15 1、例如约8 1至约10 1 的η-6与η-3脂肪酸之比。本发明的组合物还可以含有被认为是每日膳食中必需的和营养显著量的所有维生素和矿物质。已经对一些维生素和矿物质建立了最低需求。任选存在于婴幼儿配方食品中的矿物质、维生素和其它营养物的实例包括维生素Α、维生素Bi、维生素Β2、维生素Β6、维生素Β12、维生素Ε、维生素K、维生素C、维生素D、叶酸、肌醇、烟酸、生物素、泛酸、胆碱、钙、 磷、碘、铁、镁、铜、锌、锰、氯、钾、钠、硒、铬、钼、牛磺酸和L-肉碱。矿物质通常以盐的形式加入。特定矿物质和其它维生素的存在和量将根据多种因素的不同而改变，例如组合物所被施用的人或动物的年龄、体重和情况。组合物还可以包含至少一种益生菌株。益生菌(probiotic)是对宿主的健康或安康具有有益作用的微生物细胞制备物或微生物细胞组分。适宜的益生菌株包括可以以商标 LGG 从芬兰的 Valio Oy 获得的鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus) ATCC 53103、 鼠李糖乳杆菌 CGMCC 1. 3724、副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)CNCM 1-2116、 可从BioGaia AB获得的罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)ATCC 55730和罗伊氏乳杆菌DSM 17938、特别由丹麦的Christian Hansen公司以商标肋12销售的乳双歧杆菌 (Bifidobacterium lactis)CNCM 1-3446 和由日本的 Morinaga MilkIndustry Co. Ltd.以商标BB536销售的长双歧杆菌(Bifidobacterium longum)ATCC BAA-999。如果存在益生菌的话，其量同样优选作为人或动物年龄的函数而改变。一般而言，益生菌含量可以随着婴幼儿年龄的增加而增加，例如从IO3至1012cfu/g配方食品、更优选IO4至108cfu/g配方食品 (干重)。组合物还可以含有0. 3-10%量的至少一种益生元(prebiotic)。益生元是一种不可消化的食物成分，其通过选择性地刺激结肠中的一种或有限数目的细菌的生长和/或活性来有益地影响宿主并由此改善宿主健康。这类成分不可消化的含义是它们在胃或小肠中不被分解和吸收，由此完整地通过结肠，在那里它们被有益细菌选择性地发酵。益生元的实例包括一些低聚糖，例如低聚果糖(F0Q和低聚半乳糖(GOS)。可以使用益生元的组合， 例如90%GOS与10%短链低聚果糖，例如以商标Raftilose 销售的产品；或ιο%菊糖，例如以商标Raftiline 销售的产品。特别优选的益生元是低聚半乳糖、N-乙酰化低聚糖和唾液酰化低聚糖的混合物，其中N-乙酰化低聚糖占低聚糖混合物的0. 5-4.0%，低聚半乳糖占低聚糖混合物的 92. 0-98. 5%，唾液酰化低聚糖占低聚糖混合物的1. 0-4. 0%。该混合物在下文中称作 “CM0S-G0S”。以干物质为基础，用于本发明的组合物优选含有2. 5-15. Owt % CM0S-G0S，条件是该组合物包含至少0. 02wt%的N-乙酰化低聚糖、至少2. Owt %的低聚半乳糖和至少 0. (Mwt %的唾液酰化低聚糖。适宜的N-乙酰化低聚糖包括 GalNAc α l,3Gal β l，4GlciPGal3 l，6GalNAca 1， 3Gal β l，4Glc。N-乙酰化低聚糖可以通过氨基葡糖苷酶和/或氨基半乳糖苷酶对N-乙酰基-葡萄糖和/或N-乙酰基半乳糖的作用来制备。同样，N-乙酰基-半乳糖基转移酶和/ 或N-乙酰基-糖基转移酶可用于该目的。N-乙酰化低聚糖还可以通过采用各自的酶(重组或天然)的发酵技术和/或微生物发酵来生产。在后一种情况中，微生物可以表达其天然的酶和底物或者可以工程化以产生各自的底物和酶。可以使用单一微生物培养物或混合培养物。可以从由聚合度(DP) = 1向前的任意聚合度(DP)开始，通过受体底物启动N-乙酰化低聚糖形成。另一种选项是将游离或与低聚糖(例如乳果糖)结合的酮基-己糖(例如果糖)化学转化为N-乙酰基己糖胺或含有N-乙酰基己糖胺的低聚糖，如feodnigg，T.M.； Stutz, Α. E. (1999) Angew. Chem. Int. Ed. 38 :827-828 中所述。适宜的低聚半乳糖包括Gal β l，6Gal，Gal β l,6Gal β l,4GlcGal β l,6Gal β 1， 6Glc、Gal β l,3Gal β l，3Glc、Gal β l,3Gal β l，4Glc、Gal β l,6Gal β l,6Gal β l，4Glc、 Gal β l,6Gal β 1, 3Gal β l,4GlcGal β 1, 3Gal β l,6Gal β l,4Glc, Gal β l,3Gal β 1， 3Gal β l，4Glc、Gal β l，4Gal β l，4Glc 禾Π Gal β l，4Gal β l，4Gal β l，4Glc。合成的低聚半乳糖如 Gal β l，6Gal β l，4Glc Gal β 1，6Gal β 1，6Glc、Gal β 1，3Gal β 1，4Glc、 Gal β l，6Gal β l，6Gal β l，4Glc、Gal β l，6Gal β l，3Gal β l，4Glc 禾口 Gal β l，3Gal β 1， 6Gal3 l，4Glc、Gal β l，4Gal3 l，4Glc 和 Gal β l，4Gal3 l，4Gal3 l，4Glc 及其混合物可以以商标Vivinal 和Elix，or 自商业途径获得。低聚糖的其它供应商有Dextra Laboratories、Sigma-Aldrich Chemie GmbH 禾口 Kyowa Hakko Kogyo Co.，Ltd0 或者，特异性的糖基转移酶如半乳糖基转移酶可用于生产天然低聚糖。适宜的唾液酰化低聚糖包括NeuAc α 2，3Gal β 1，4Glc 和 NeuAc α 2，6Gal β 1， 4Glc。可以通过色谱或过滤技术从天然来源如动物乳中分离出这些唾液酰化低聚糖。或者， 它们还可以通过采用特异性的唾液酸转移酶的生物技术、经由基于酶的发酵技术(重组或天然酶)或经由微生物发酵技术来生产。在后一种情况中，微生物可以表达其天然酶和底物或者可以被工程化以产生各自的底物和酶。可以使用单一微生物培养物或混合培养物。 可以从由聚合度(DP) = 1向前的任意聚合度(DP)开始，通过受体底物启动唾液酰基低聚糖形成。组合物还可以任选含有其它可具有有益作用的物质如核苷酸、核苷等。用于本发明的组合物如婴幼儿配方食品可以以任意适宜的方式来制备。例如，可以通过将蛋白质源、碳水化合物源和脂肪源以适当的比例混合来制备婴幼儿配方食品。如果使用乳化剂，可以将其包括在混合物中。在此时可以添加维生素和矿物质，但是它们通常稍后被添加以避免热降解。任意的亲脂性的维生素、乳化剂等可以在混合前被溶于脂质源中。然后可以混入水、优选已经进行了反渗透的水以形成液体混合物。然后可以将液体混合物进行热处理以减少细菌负荷。例如，可以将液体混合物快速加热至约80°C至约110°C 温度达约5秒至约5分钟。这可以通过注入蒸汽或热交换器如片式热交换器来进行。然后可以将液体混合物冷却至约60°C至约85°C，例如通过瞬时冷却进行。然后可以将液体混合物进行勻化，例如以两个阶段、在第一阶段以约7MPa至约40MPa和在第二阶段以约2MPa 至约HMI^a进行。然后可以将勻化混合物进一步冷却以加入任意的热敏感性组分，例如维生素和矿物质。此时方便地使勻化混合物的PH和固体含量合乎标准。将勻化混合物转入适宜的干燥仪器如喷雾干燥器或冷冻干燥器中并转化成粉末。该粉末应具有低于约5%重量的含水量。如果期望加入益生菌的话，可以例如按照任意适宜的方法来培养并对于添加入婴幼儿配方食品而言通过冷冻干燥或喷雾干燥来制备它们。或者，可以从专业供应商如 Christian Hansen和Morinaga获得细菌制备物，它们已经被制备成适于添加入食品如婴幼儿配方食品的形式。可以通过干混合将该细菌制备物加入到粉末状婴幼儿配方食品中。
可以在该方法的任意阶段加入乳铁蛋白，但是优选在加热步骤后加入。组合物包含蛋白质源，其可以以1.4至100g/100kcal、优选1.4至6. 0g/100kcal 组合物的范围存在。由于乳铁蛋白是蛋白质，所以它应当被视为是蛋白质源的一部分。已知乳清蛋白提供了多种健康益处。例如，它易于消化。乳清中的蛋白质级分(在乳清内总干燥固体的约10% )包含数种蛋白质级分，例如β-乳球蛋白、α-乳清蛋白、牛血清清蛋白和免疫球蛋白。在一项实施方案中，至少50 %、优选至少75 %、甚至更优选至少 85%重量的蛋白质源是乳清蛋白。如果存在脂质源，其可以构成组合物总能量的30至55%。碳水化合物源可以构成组合物总能量的35至65%。还可以将唾液酸加入到本发明的组合物中。唾液酸是神经氨酸(一种具有9-碳骨架的单糖)的N-或0-取代的衍生物的通用术语。任意唾液酸可用于本发明的目的。但是，如果唾液酸具有下式结构则是优选的
权利要求
1.可摄入组合物，包含浓度为至少0.lg/100kcal组合物的乳铁蛋白。
2.权利要求1的组合物，其中该组合物选自食品、动物食品、药物组合物、营养配制物、 营养保健品、饮料、食品添加剂、婴幼儿喂养配方食品。
3.上述权利要求任一项的组合物，其中乳铁蛋白作为富含乳铁蛋白的乳或乳清级分被提供。
4.上述权利要求任一项的组合物，包含蛋白质源、脂质源和碳水化合物源。
5.上述权利要求任一项的组合物，其中蛋白质源以1.4至4.0g/100卡组合物的量存在。
6.上述权利要求任一项的组合物，其中50%重量以上的蛋白质源是乳清蛋白。
7.上述权利要求任一项的组合物，其中脂质源构成组合物总能量的30至55%和/或碳水化合物源构成组合物总能量的35至65%。
8.上述权利要求任一项的组合物，其中乳铁蛋白以约0.01g-100g、优选0.lg_50g、甚至更优选2g-25g/100kcal的浓度存在。
9.上述权利要求任一项的组合物，还包含至少约70mg/L的总唾液酸、以总脂肪酸重量计至少约0.1%的ω-3脂肪酸和/或以总脂肪酸重量计至少约0.25% ω-6脂肪酸。
10.上述权利要求任一项的组合物，其中组合物意欲以相当于摄入至少0.Olg乳铁蛋白/kg体重/天的量施用。
11.用于治疗和/或预防脑发育迟缓和/或神经系统发育迟缓的乳铁蛋白或上述权利要求任一项的组合物。
12.用于修复脑发育迟缓和/或神经系统发育迟缓和/或用于保护脑中的神经元细胞的乳铁蛋白或上述权利要求任一项的组合物。
13.用于治疗或预防视觉发育迟缓、神经移行迟缓和/或认识发育迟缓的乳铁蛋白或上述权利要求任一项的组合物。
14.用于治疗或预防学习能力受损、精神行为受损、记忆力受损或注意广度降低的乳铁蛋白上述权利要求任一项的或组合物。
15.乳铁蛋白或权利要求11-14任一项的组合物，其中组合物被施用于处于妊娠中的母亲、处于泌乳中的母亲、早产或如期出生的婴儿、婴幼儿、幼儿、儿童和/或青少年。
全文摘要
概括而言，本发明涉及脑发育和脑健康领域。本发明的一项实施方案涉及可用于治疗或预防脑发育迟缓和/或神经系统发育迟缓的组合物。还可以提高认知性能。
文档编号A23J1/20GK102458450SQ201080031300
公开日2012年5月16日 申请日期2010年5月7日 优先权日2009年5月12日
发明者B·王, J·施密特, M·福雷 申请人:雀巢产品技术援助有限公司