专利名称：一种餐时血糖调节剂及其制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种以葡酸木甘露聚糖为有效成分的餐时血糖调节剂及其在糖尿病防治与保健领域的用途，以及一种葡酸木甘露聚糖的制备工艺及其用途。
背景技术：
糖尿病(Diabetes Mellitus，DM)是一种由于人体内胰岛素缺乏或相对缺乏所致的一种慢性内分泌代谢性疾病，以糖代谢紊乱为突出表现，未治疗状态下以高血糖为主要特征，并伴有蛋白质和脂肪代谢异常。未经控制的高血糖是导致糖尿病患者一系列并发症的主要因素，不仅给患者带来极大痛苦，生活质量严重下降，甚至危及生命，同时也给社会带来沉重的经济负担。糖尿病发病率高、危害大，患者往往需要终生服药。因此糖尿病药物不仅要高效、安全，还需要有较高的经济性、方便性以及顺应性等，目前尚无理想的防治药物。
餐后高血糖(postprandial hyperglycemia)是导致糖尿病患者心血管并发症发生和死亡的独立高危因素。有资料显示，控制餐后血糖的重要性不亚于空腹血糖，尤其对降低视网膜病变等并发症的贡献更大。控制餐后高血糖，已成为降低糖尿病患者血糖和并发症的的重要策略和方法[高妍，国外医学内分泌学分册，2002，22(3)145；Hermann Haller，Diabetes Research and Clinical Practice.1998，40(Suppl.)43-49]。
餐时血糖调节剂，是一类以降低餐后血糖(postprandial bloodglucose，PBG)为主要治疗目的的新型口服降血糖药物，主要包括(1)α-葡萄糖苷酶抑制剂，如阿卡波糖(Acarbose)等；(2)促胰岛素分泌剂，如瑞格列奈(Repaglinide)等。作用机制分别为减缓糖类物质的消化与吸收、刺激餐时胰岛素分泌等。由于这些药物的安全性和有效性还有待提高，因此研发更为高效、安全的新型餐时血糖调节剂是非常必要的。
餐时血糖调节剂的主要评价指标是餐后血糖[或餐后血糖升高曲线下面积(Area Under the Curve，AUC)]，而其它口服降血糖药物通常以空腹血糖(Fasting Blood Glucose，FBG)为主要评价指标。有必要指出的是，除非特别说明，否则文献中所述降血糖作用，通常是指“空腹血糖”。
所谓餐后血糖，顾名思义，是指吃饭后的血糖；而空腹血糖，通常是指禁食过夜至少8-10小时后的血糖。两者是两个独立的生理与病理指标。餐后血糖升高的原因主要与餐时摄入可消化碳水化合物(如淀粉、葡萄糖等)有关。餐后血糖通常在开始进食可消化碳水化合物后10分钟左右开始升高，餐后血糖峰值大致出现在开始进餐后0.5-1小时，正常人餐后2-3小时内血糖即可降至正常(餐前)水平。以口服葡萄糖耐量试验(OGTT)或馒头试验为例，正常人餐后2小时血糖应低于6.7mmol/L，餐后3小时血糖应当降至正常空腹血糖水平(3.9-6.1mmol/L)。相比之下，糖尿病患者餐后血糖不仅峰值较高，而且下降缓慢，如餐后2小时血糖在7.8-11.1mmol/L则判为糖耐量低下(IGT)；如餐后2小时血糖大于11.1mmol/L可直接判为糖尿病。这就是所谓的餐后高血糖，原因与餐后胰岛素分泌异常或效能低下有关。评价降低餐后血糖作用的试验，以馒头(淀粉)试验较好，因为与实际膳食以摄入淀粉(而非单糖)为主的状况较接近，也可采用模拟餐试验或OGTT，结果判定方法同OGTT。试验模型用正常或糖尿病个体均可。
葡酸木甘露聚糖(glucuronoxylomannan，GXM)是一类水溶性酸性杂多糖，其分子特征为GXM的组成至少包括甘露糖(mannose)、木糖(Xylose)和葡萄糖醛酸(glucuronic acid)等残基，主链结构为α(1，3)甘露聚糖。所谓“酸性”，与GXM中含有葡萄糖醛酸(羧基)有关。已知GXM具有多种生物活性，其中包括抗肿瘤、抗溃疡、降血脂、降(空腹)血糖、护肤美容等作用。
然而，迄今尚未发现GXM口服具有显著降低餐后血糖作用的报道，也未揭示GXM理化性质与降低餐后血糖活性的关系和作用机理。迄今仅发现GXM口服有降低“空腹血糖”作用。例如，银耳酸性多糖(Tremella fuciformis Acidic polysaccharides，TFAP)是从银耳子实体中分离提取的一种水溶性酸性杂多糖，是典型的GXM分子。Kiho T等认为，银耳酸性多糖单次口服(50-300mg/kg)对正常小鼠空腹血糖并无影响，但长期口服(0.75mg/ml)对糖尿病小鼠空腹血糖有降低作用；金耳GXM长期口服(170-300mg/kg)，对长期荷载(饮用)葡萄糖小鼠的基础(空腹)血糖也有降低作用[Kiho T，et al，YakugakuZasshi.1994，114(5)308-15；Biol.Pharm.Bull.1995，18(12)1627-9.]。提示GXM可能具有提高葡萄糖基础代谢水平的作用。但给大鼠口服Tremellastin(含40-45％GXM的金耳发酵液醇沉粗品)(100-500mg/kg)，并未发现有显著降低餐后血糖(改善OGTT)作用[Wasser SP，et al，InternationalJournal of Medicinal Mushrooms，2002，4215-227.]。
迄今在已知GXM制备工艺中，提取温度均不超过125℃(通常为100℃)，存在GXM收率较低(通常为10-30％)、生产成本较高等问题。如果将此工艺制备的GXM用于本发明所述餐时血糖调节剂，则价格较高，缺乏市场竞争力。
发明内容
本发明旨在推出一种以GXM为有效成分的餐时血糖调节剂，为糖尿病患者提供一种更优的餐后血糖调节方案，并提供一种更高效的GXM制备工艺，以降低生产成本，提高市场竞争力。
本发明所述餐时血糖调节剂，其主要特征在于1.以葡酸木甘露聚糖(GXM)为有效成分的餐时血糖调节剂，其特征在于(1)GXM的组成至少包括甘露聚糖、木糖和葡萄糖醛酸，主链结构为α(1，3)甘露聚糖；(2)口服具有降低餐后血糖作用。
2.GXM平均分子量选择范围为10-6000KD(Kilo Daltons)，较好的选择范围为100-3000KD，更优的选择范围为200-2000KD。
3.GXM的有效剂量范围通常为每人每天50-1000mg/kg(体重)，更优的选择为每人每50-500mg/kg。
4.用途(适应症)为糖尿病(餐后高血糖)。
5.本发明所述降低餐后血糖作用，其中包括改善(或提高)糖耐量作用。
6.建议进餐时服用，如餐前半小时至餐后半小时期间服用，其中优选餐前15分钟至餐后15分钟期间服用。
7.本发明所述GXM，可选自下组(a)银耳酸性多糖、金耳酸性多糖；(b)银耳子实体、孢子、菌丝体或其提取物；(c)含GXM的银耳属其它菌体或其提取物；(d)经过化学修饰的GXM衍生物或其药理上能够接受的盐类或复合物；(e)上述组份的混合物。
8.本发明所述餐时血糖调节剂产品的形式，包括药品、保健食品、功能食品、营养品或膳食补充剂(添加剂)。
9.组成上包括有效剂量的GXM，及其与药学或食品学上可以接受的载体、辅料、食品添加剂、食物或药物成分组成的组合物或复方药物。
本发明所述GXM的制备工艺及其用途，其特征在于1.GXM的提取温度高于125℃，其中优选127-180℃，更优的选择为130-150℃。
2.本发明所述GXM的原料，包括银耳属菌体或其提取物。
3.本发明所述制备工艺生产的GXM的用途，除了本发明所述餐时血糖调节剂之外，还可用于降低空腹血糖、降血脂、减肥、抗溃疡、抗便秘，以及抗肿瘤、抗辐射、增强免疫功能(免疫调节)、抗肺炎与支气管炎、抗衰老、护肤美容、以及增稠剂等方面的用途。
本发明的创造性在于(1)降低餐后血糖作用与降低空腹血糖作用之间并非“显而易见”关系。一方面，餐后血糖的升高主要源自餐后经肠道吸收入血的葡萄糖，而空腹血糖全部来自肝脏释放入血的葡萄糖，两者的形成与调控机制不同。另一方面，根据降低餐后血糖或降低空腹血糖作用特性的不同，可以研制用途不同的降血糖药剂。
(2)GXM降低餐后血糖作用需要在特定条件下才有效。例如需要较大剂量、较高分子量(粘度)，以及与食物同服等条件，以期减缓糖类食物的消化与吸收，服用后马上即可检出效果。相比之下，文献所述GXM降低空腹血糖作用，所需剂量通常较小，服药时间通常也不会选择(推荐)在用餐期间(除非有胃肠刺激作用等限制)，而且通常需要长期服用才能逐步出现效果。总之，本发明所述GXM的用药条件和时机具有一定独特性，不是“显而易见”的。
与已有技术相比，本发明在用途、方法与后果等方面均取得突破和实质性进步(1)拓展了GXM的用途，使之可以用作餐时血糖调节剂，降低餐后血糖。(2)本发明所述餐时血糖调节剂的应用，需要GXM具有较大分子量、较大剂量，以及在进餐时服用，是在特定条件产生特定效果。(3)保健效果更优。因为GXM服用剂量较大，服药时机更佳，故除了具有降低餐后血糖作用(新发现)之外，还将具有降低空腹血糖作用(已知)；而如果仅用作降低空腹血糖药物，所需剂量较小，对餐后血糖并无明显作用。因此，GXM用作餐时血糖调节剂，对糖尿病患者将发挥更好的保护作用，应用价值更大。(4)本发明所述GXM制备工艺，提取温度高于125℃，不但可以显著提高GXM制备收率、降低生产成本，还可以制备所需分子量大小的GXM，为GXM的大剂量和广泛应用创造必要条件。
具体实施例方式
本发明药理研究表明，从银耳中提取纯化的大分子GXM，具显著降低餐后血糖(改善糖耐量)作用，而且呈剂量依赖性，其活性强弱与分子量(或粘度)的高低正相关，低分子量GXM的活性较弱；将银耳干粉加水煮沸后的悬液直接服用，降低餐后血糖作用的药效明显较低。提示，分离纯化的大分子GXM具有较强降低餐后血糖作用。长期应用GXM，还具有显著降低空腹血糖、糖化血红蛋白HbAlc和胰岛素抵抗作用，对血脂[如血清总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL)、甘油三酯(TG)]也有显著降低作用，还可显著提高血清高密度脂蛋白胆固醇(HDL)水平。
由于多糖的分子量与其粘度系数成正比，因此也可以认为粘性较大的GXM通常具有较强的降低餐后血糖活性。当然，如果粘性太大，产品的口感或食用性通常会较差。因此，在降低餐后血糖活性与产品的食用性之间应当选择一个较好的平衡区间。故此，GXM的平均分子量选择范围为10-6000KD，较好的选择范围为100-3000KD，更优的选择范围为200-2000KD。
GXM降低餐后血糖的作用机制可能与减缓碳水化物的消化与吸收有关。由于可消化碳水化合物是包括糖尿病人在内的人类的主要膳食成分之一，因此，建议糖尿病患者在用餐时服用本发明所述餐时血糖调节剂。
本发明所述GXM具有良好的安全性。以平均分子量约1000KD的GXM为例，口服给药测不出LD50。GXM组织相容性良好，口服无刺激、过敏等不良反应，也无致畸、致突变等毒性。GXM为非消化性酸性杂多糖(属于膳食纤维)，胃肠吸收率很低。故GXM对肝、肾等器官影响较小，安全性好。
本发明所述以GXM为有效成分的餐时血糖调节剂，其用途(适应症)为糖尿病(餐后高血糖)。I型和II型糖尿病患者均可以使用。
关于服用剂量的选择，不同分子量范围的GXM组分服用剂量可以有所差别，如较低分子量GXM组分用药剂量可以相对较大些，而高分子量组分剂量可以较小些。另外，根据病人、病情、以及防治进程等不同情况和需要，剂量也可有所调整与变化。
关于本发明所述以GXM为有效成分的餐时血糖调节剂的用法，建议糖尿病患者在进餐时服用，通常每3次即可，尤其应在食用主食(可利用碳水化合物)较多时服用。所谓“进餐时”，通常指餐前半小时至餐后半小时期间，其中优选餐前15分钟至餐后15分钟期间。目的是使药剂与食物混合，并在食物消化吸收期间发挥作用。其中所述的用法，包括给糖尿病病患者使用一段时期有效量的GXM直到不再需要使用为止。可以单独应用，也可以与其它降血糖药物联合用药。如果联合用药，可以减少其它药物的用药量。
银耳[Tremella fuciformis(Berk.)]是GXM的重要来源。银耳又称白木耳(Silver ear)，属于真菌门(Eumycota)异隔担子菌亚纲(Heterobasidiae)银耳科(Tremellaceae)银耳属(Tremella)，是一种非常珍贵的胶质食用菌，不仅是人们餐桌上的珍品，也是祖国医药学中一种久负盛名的药用菌。中医药认为，银耳甘平无毒，具有滋阴、润肺、养胃、生津止咳等作用。银耳子实体呈胶质，干燥后会脱水形成角状皱褶的形状，可以长期保存，干品中碳水化合物含量可达60-70％。银耳酸性多糖是银耳中的主要多糖组分，是典型的GXM分子，其主链结构为α(1，3)甘露聚糖，结构相对稳定；侧连至少含有木糖和葡萄糖醛酸等残基，随制备条件以及品种的不同可能存在一定差异。自然状态的银耳GXM分子量分布较宽，从几万至数百万均有，但大分子组分较多。GXM的含量、组成、结构与分子量等的检测可采用多糖的常规分析方法。
本发明所述GXM，可选自银耳酸性多糖、金耳酸性多糖。也可选自含GXM的银耳属菌体(Biomass)或其提取物，尤其是银耳子实体、孢子、菌丝体或其提取物。当然，银耳属菌体或其提取物并非都含有(丰富)GXM，原因与所用菌体品种、培养和纯化方法等存在差异有关，需要检测分析才能确认。例如，虽然银耳子实体或其水提物通常含较多GXM；但不同实验室制备的金耳[Tremellaaurantialba(or.mesenterica)]子实体、菌丝体或发酵液(胞外)多糖，有些检测并不是GXM。
GXM含有葡萄糖醛酸(羧基)，可以进行化学修饰制备GXM衍生物，或与金属等阳离子结合制备盐或复合物。故本发明所述GXM，包括经过化学修饰的GXM衍生物或其药理上能够接受的盐类或复合物。
本发明所述GXM制备工艺，其特征在于提取温度在125℃以上，其中优选127-180℃，更优的选择为130-150℃。
研究结果显示，提取温度是GXM制备中的关键因素。在125以上温度时，银耳的水解速度和GXM工艺收率显著增加，其中温度越高水解速度越快。通过适度水解，可以破坏银耳组织中GXM与几丁质、蛋白质等的连接，提高GXM的释放溶出率，这就是本发明所述GXM制备工艺具有较高收率的重要原因。优选130-150℃，是因为水解速度适中、更有利于质量控制。GXM提取液可经离心、取澄清液醇沉和(或)超滤等步骤纯化，然后制成GXM干粉。在提取液中加入酸(或碱)等促水解剂，虽然可以加速水解、降低提取温度，但加入这些化学添加剂的缺点也是显而易见的，最好不加。
本发明所述GXM制备工艺的优点在于，不仅可以提高GXM的收率(可达40-50％)，降低生产成本，还可以制备所需分子量的GXM组分。
本发明所述餐时血糖调节剂所用GXM，可以是含量较高的纯品，也可以是含量较低的GXM制品或含GXM的原料，如银耳菌体或其提取物。以高纯度GXM制备的餐时血糖调节剂，通常具有体积小、品质高、有利于产品质量控制等优点。
制备本发明所述餐时血糖调节剂的例子，包括将符合质量要求的GXM干粉与无糖甜味剂按适当比例混合均匀，定量分装后密封制作袋装制剂。制备复方药物或组合物的例子，包括将有效剂量的GXM和其它药物或营养素成分按比例混合、制成所需剂型。总之，制备这些剂型的方法在药剂学或食品学中是已知和常规的，该领域的技术人员根据需要可以理解和实施，在此不必赘述。产品的生产应当符合国家相应的卫生、安全与技术规范要求。
以下是本发明的实施例，该叙述的目的是为了更好地说明本发明如何实施及其效果。目的仅在于说明，而并不以任何形式限制本发明。
实施例1GXM分离纯化将市售银耳子实体(干)粉碎成微粉。在反应罐中按20∶1(w/w)重量比加入自来水和银耳粉，搅拌下密闭加热至140℃并维持3小时，尔后停止加热。冷却后放气、开罐放料，离心取上清液，搅拌下加入4倍体积95％食用乙醇沉淀之，离心取沉淀物，加10倍重量的水溶解，离心取澄清液超滤(截留分子量为10KD)浓缩，重复超滤洗涤数次，将浓缩液喷雾干燥，制成GXM干粉。
以银耳菌株发酵液制备GXM的工艺也可参照该法进行。采用不同的提取温度、时间与pH值等条件水解银耳，可以获得不同分子量的GXM组分。其中加酸调低pH值，如加柠檬酸调pH3，可以加快水解速度，故可适当降低提取温度。
结果参见表1。
表1、银耳水解条件与制备GXM分子量的关系
总糖含量分析可采用常规“酚-硫酸”法[Dubis M，et al，AnalChem.1956，28350]，葡萄糖醛酸含量测定可采用间羟联苯法[郭欣等，中国生化药物杂志，2004，25(2)100]。经检验，GXM干粉呈乳白色，水溶性良好。GXM含量不低于90％，平均分子量约1×106Daltons，收率约45％(w/w)。GXM的多糖组成包括甘露糖、木糖和葡萄糖醛酸等，主链结构为线性α(1，3)甘露聚糖，木糖和葡萄糖醛酸等残基分布于侧链。
实施例2制备GXM冲剂按处方设计要求，将符合质量标准的GXM干粉与甜味剂粉(如甜菊糖)按100∶1(w/w)比例混匀，然后按每袋含5g GXM定量分装于复合铝箔袋中，密封后可得餐时血糖调节剂产品。若制备原味GXM冲剂，可不加甜味剂等辅料。如果制备GXM复合维生素冲剂，可按处方要求加入所需维生素。
产品生产过程应按国家药品或食品的有关规范要求进行。对于药物或食品生产领域的专业技术人员来说，该制剂工艺过程属于常规技术。
实施例3GXM对小鼠餐后血糖的影响取正常昆明种小白鼠50只(雄性)，体重20±2g/只。随机分组，每组10只。将小鼠禁食(自由饮水)过夜，次日尾部采血测空腹血糖(FBG)，尔后分别灌胃给予食物0.40ml。对照组食物为12.5％(W/v)精粉悬液(淀粉已加热糊化)，剂量相当于2.5g/kg；GXM试验组的食物组成为GXM+12.5％(W/v)精粉。GXM设高、中、低分子量三种(HMW、MMW、LMW)。检测灌胃进食后0.5、1、2小时的血糖。血糖检测仪为SmartScan(美国强生出品)。
结果表2、GXM对正常小鼠餐后血糖的影响
(注*，p＜0.05；**，p＜0.01；***，p＜0.001)附
图1、GXM及其分子量对小鼠餐后血糖的影响。显示GXM降低餐后血糖作用对剂量和分子量的依赖性。
结果显示(1)高分子量GXM(HMW GXM)降低餐后血糖活性强于较低分子量GXM。
(2)GXM降低餐后血糖活性呈现明显的剂量依赖性，HMWGXM0.5g/kg剂量降低餐后血糖作用明显弱于1g/kg。
(3)由于降低餐后血糖与降低糖耐量试验方法相近，故可以认为GXM也具有降低糖耐量作用。
实施例4GXM降低人体餐后血糖试验健康志愿者体重70kg，试验前禁食过夜。对照餐200ml水+140g精粉馒头(约含80g淀粉)；试验餐200ml水(溶入设计量的GXM)+140g精粉馒头。对照餐、试验餐均5分钟内吃完。分别检测用餐前后的血糖值。血糖检测仪为SmartScan(美国强生公司出品)。
结果表3、GXM及其分子量对人餐后血糖的影响
附图2、GXM对人餐后血糖的影响。显示GXM降低人餐后血糖作用对剂量的依赖性。
结果显示(1)GXM降低餐后血糖活性的强弱与分子量大小正相关。
(2)GXM降低餐后血糖活性具有剂量依赖性，与剂量大小正相关。
(3)5g银耳粉的降低餐后血糖活性仅相当于1g大分子GXM，按照银耳粉中含有50-60％GXM计算，药效明显较低。再加上银耳粉溶解性差，食用的便捷性、口感等均差于纯化精制的GXM。
因此，纯化的大分子GXM是本发明的较好选择。
由于GXM的分子量、浓度(剂量)大小均与GXM的粘度大小正相关，提示粘度较大的GXM降低餐后血糖活性较强。而粘度增加可能是延缓或减少碳水化合物消化与吸收的机制之一。相比之下，纯化的GXM活性强于原料(粗品)，可能与GXM溶出效率更高、杂质干扰少等因素有关。
以上尽管我们描述了本发明的实施方案与效果，显然并不意味着仅限于此。实际上，本发明的实施方案可以进行许多改变以充分利用本发明的用途和方法而不超出本发明的范围和精神。因此应该理解，本发明的保护范围应当由所附权利要求书来限定，而不是由以实施例方式表示的特定实施方案来限定。
权利要求
1.以葡酸木甘露聚糖(GXM)为有效成分的餐时血糖调节剂，其特征在于(1)GXM的组成至少包括甘露聚糖、木糖和葡萄糖醛酸，主链结构为α(1，3)甘露聚糖；(2)口服具有降低餐后血糖作用。
2.如权利要求1所述的用途，其特征在于，GXM的分子量选择范围为10-6000KD，较好的选择范围为100-3000KD，更优的选择范围为200-2000KD。
3.如权利要求1所述的用途，其特征在于，GXM的有效剂量范围通常为每人每天50-1000mg/kg(体重)，更优的选择为每人每天50-500mg/kg。
4.如权利要求1所述的用途，其特征在于，适应症为糖尿病(餐后高血糖)。
5.如权利要求1所述的用途，其特征在于，建议进餐时服用，如餐前半小时至餐后半小时期间服用，其中优选餐前15分钟至餐后15分钟期间服用。
6.如权利要求1所述的用途，其特征在于，本发明所述GXM可选自下组(a)银耳酸性多糖、金耳酸性多糖；(b)银耳子实体、孢子、菌丝体或其提取物；(c)含GXM的银耳属其它菌体或其提取物；(d)经过化学修饰的GXM衍生物或其药理上能够接受的盐类或复合物；(e)上述组份的混合物。
7.如权利要求1所述的用途，其特征在于，产品的形式包括药品、保健食品、功能食品、营养品或膳食补充剂(添加剂)。
8.如权利要求1、4、7所述的用途，其特征在于，产品在组成上包括有效剂量的GXM，可以与药学或食品学上可以接受的载体、辅料、食品添加剂、食物或药物成分组成组合物或复方药物。
9.一种GXM制备工艺及其用途，其特征在于，GXM提取温度在125℃以上，其中优选127-180℃，更优的选择为130-150℃。
10.如权利要求9所述GXM的用途，除了用于制备本发明所述餐时血糖调节剂之外，还可用于降低空腹血糖、降血脂、减肥、抗溃疡、抗便秘，以及抗肿瘤、抗辐射、增强免疫功能(免疫调节)、抗肺炎与支气管炎、抗衰老、护肤美容、以及增稠剂等方面的用途。
全文摘要
本发明涉及一种以葡酸木甘露聚糖为有效成分的餐时血糖调节剂及其在糖尿病防治与保健领域的用途。除此而外，本发明还涉及一种葡酸木甘露聚糖制备工艺及其用途，除了可用于制备本发明所述餐时血糖调节剂(降低餐后血糖)之外，还可用于降低空腹血糖、降血脂、减肥、抗溃疡、抗便秘等用途。
文档编号A61P1/00GK1947722SQ20051003050
公开日2007年4月18日 申请日期2005年10月13日 优先权日2005年10月13日
发明者王京杭 申请人:王京杭