用燕麦生物碱2c增加铁的生物利用度的制作方法

背景

1.技术领域

本发明总体上涉及燕麦生物碱2c(avenanthramides2c)在增加可口服递送的组合物(例如食品和饮品)中的铁生物利用度中的用途。

背景技术：

人体中铁的平衡是由从食物和其他经肠施用的物质中吸收的量所驱动的，因为没有从体内排泄铁的机制。反过来，人体可以从经肠施用的物质中吸收的铁的量由该物质中存在的铁的生物利用度来驱动。特定物质的铁生物利用度取决于许多因素。已发现食品中常见的某些化合物是铁吸收的促进剂，从而增加了铁的生物利用度，而其他化合物则抑制铁吸收，从而降低了铁的生物利用度。

据估计，混合饮食中铁生物利用度为14％-18％，素食中铁生物利用度中为5％-12％。参见hurrellr,eglii.“ironbioavailabilityanddietaryreferencevalues.”amjclinnutr.2010；91(suppl):1461s–7s。hurrell和egli还报道了，已发现多酚抑制食物中铁的吸收，同上，第1462s页。世界卫生组织报告了相同的结论，该组织指出：“在肌醇六磷酸盐或多酚摄入量较高的地方，缺乏铁和锌的风险增加，因为在这些化合物的存在下，这两种矿物质的从食物中的生物利用度均降低。”世界卫生组织.微量营养强化食物指南.瑞士日内瓦：世界卫生组织，2006年.第141页(worldhealthorganization.guidelinesonfoodfortificationwithmicronutrients.geneva,switzerland:worldhealthorganization,2006.at141)。与bruneetal.feabsorptionandphenoliccompounds.1989；eur.j.clinnutr.43:547-558一致。

燕麦(avenasativa)是被称为燕麦生物碱的多酚化合物的来源。本领域的常规知识将提示燕麦中的多酚会抑制铁的吸收，从而降低含燕麦的食品中发现的铁的生物利用度。

技术实现要素：

本发明涉及令人惊讶的发现，即燕麦中发现的三种主要类型的燕麦生物碱之一燕麦生物碱2c是组合物中铁生物利用度以及人体中铁的生物吸收的促进剂。

在本发明的示例性实施方式中，用于增加人对铁的生物吸收的方法包括将包含有效量的燕麦生物碱2c的燕麦生物碱2c源施用至人，以增加对伴随的口服施用组合物中发现的铁的生物吸收。在另一种示例性实施方式中，燕麦生物碱2c源是燕麦。在又另一种示例性实施方式中，燕麦包含总燕麦生物碱浓度，其中燕麦生物碱2c在总燕麦生物碱浓度中的占比大于37％。在另一种示例性实施方式中，燕麦生物碱2c源包括合成的燕麦生物碱2c。在另一种示例性实施方式中，燕麦生物碱2c源是保持其全谷物状态的部分水解的燕麦粉。

在本发明的一种示例性实施方式中，组合物包含铁源和燕麦生物碱2c源，其中燕麦生物碱2c以有效量存在于该组合物中以增加该组合物中铁的生物利用度。在另一种示例性实施方式中，用至少一部分铁来强化该组合物。在再一种示例性实施方式中，该组合物包含至少一种具有天然铁含量的成分。在又另一种示例性实施方式中，燕麦生物碱2c源是燕麦。在另一种示例性实施方式中，燕麦包含总燕麦生物碱浓度，其中燕麦生物碱2c在总燕麦生物碱浓度的占比大于37％。在另一种示例性实施方式中，燕麦生物碱2c源包括合成的燕麦生物碱2c。在另一种示例性实施方式中，燕麦生物碱2c源是保持其全谷物状态的部分水解的燕麦粉。在另一种示例性实施方式中，该组合物为选自由丸剂、片剂、扁囊、胶囊、颗粒、小粒(pellet)、珠粒(bead)、粉剂、糖锭(troche)、锭剂(lozenge)和凝胶组成的组中的剂型。在另一种示例性实施方式中，该组合物是食品。在另一种示例性实施方式中，食品为选自由棒、曲奇、燕麦片、谷类、饼干、薄片、谷兰诺拉谷物团簇(granolacluster)和蛋糕组成的组的形式。在另一种示例性实施方式中，食品为饮料形式。

因此，公开了增加或增强口服施用物质中的铁生物利用度的组合物和方法的许多实施方式。

附图说明

在所附权利要求中提出了被认为是本发明的特征的新颖特征。然而，参考以下示例性非限制性实施方式的以下说明，将从下文的详细描述中最好地理解本发明本身及其优选的使用模式、其他目的和优势。

图1基于体外caco-2细胞系测试模型，示出了燕麦三种主要的燕麦生物碱对人的铁生物利用度的作用。

图2说明了caco-2细胞系模型预测人中的铁生物利用度的能力。

提供以上附图仅出于说明和描述的目的，并且不旨在限定对所公开的发明的限制。在多个附图中使用相同的附图标记旨在表示相同或相似的部分。此外，当在本文中使用术语“顶部”、“底部”、“第一”、“第二”、“上部”、“下部”、“高度”、“宽度”、“长度”、“末端”、“侧面”、“水平”、“垂直”和类似术语时，应当理解，这些术语仅参考附图中所示的结构，并且仅用于方便描述特定实施方式。在已经阅读并理解了本发明的以下教导之后，对关于形成优选实施方式的部件的数量、位置、关系和尺寸的附图的延伸将被解释或将在本领域技术范围内。

具体实施方式

本发明通过说明和示例的方式引用一种或多种具体实施方式。因此，应当理解，术语、示例、附图和实施方式是说明性的，并不旨在限制本发明的范围。

已经提出了各种燕麦生物碱命名系统。dimberg系统使用针对邻氨基苯甲酸组分的数字描述符和针对伴随的苯丙素的字母描述符(对于咖啡酸为“c”；对于阿魏酸为“f”；对于邻氨基苯甲酸对香豆酸为“p”)来描述燕麦生物碱。使用dimberg系统，在燕麦中发现的三种主要的燕麦生物碱被称为燕麦生物碱2c、燕麦生物碱2p和燕麦生物碱2f。这些相同的燕麦生物碱在collins系统下被称为燕麦生物碱c，燕麦生物碱a和燕麦生物碱b。每个这些燕麦生物碱的iupac名称分别为2-[[(e)-3-(3,4-二羟基苯基)丙-2-烯酰基]氨基]-5-羟基苯甲酸、5-羟基-2-[[(e)-3-(4-羟基苯基)丙-2-烯酰基]氨基]苯甲酸和5-羟基-2-[[(e)-3-(4-羟基-3-甲氧基苯基)丙-2-烯酰基]氨基]苯甲酸。虽然这些命名系统中的任何都可以互换使用以清楚地描述燕麦生物碱化合物，但是本发明的其余部分以及最初提交的权利要求书的全文中均使用dimberg命名法。

如上文在背景技术中所描述的，在本领域中通常理解的是，当多酚与铁一起消耗时，已知多酚抑制人吸收铁的能力。本发明涉及令人惊讶的发现，即燕麦中发现的三种主要燕麦生物碱之一燕麦生物碱2c实际上促进了人中铁的生物吸收。本文在改善人中铁的生物吸收或改善组合物中铁的生物利用度方面适当地描述了本发明的改善作用。根据上下文，术语“生物吸收”和“生物利用度”可以互换使用。

图1是示出体外测试结果的图，该体外测试是为了预测燕麦生物碱2c、燕麦生物碱2p和燕麦生物碱2f对人中铁生物吸收的作用而进行的。具体地，使用了体外caco-2细胞生物测定法，可以准确地预测化合物将如何影响人中铁的生物吸收。在这些细胞中，已知是铁蛋白形式的胞内铁存储蛋白与细胞铁摄取成正比。

在实验方案中，将10μm氯化铁溶液施用至caco-2细菌细胞。将氯化铁溶液本身(作为对照)施用至细胞以及与待侧化合物一起施用至细胞，以根据通过细胞中形成的铁蛋白的量所测量的——对细胞铁摄取的灵敏且准确的测量，评估其对铁生物利用度的作用。测试方案测量细胞蛋白的总重量和细胞产生的铁蛋白的总重量，以生成铁蛋白与细胞蛋白的重量比(以每mg细胞蛋白形成的ng铁蛋白为单位)。将来自测试样品的比率与将氯化铁施用至细胞的对照样品进行比较。与对照组相比，铁蛋白值较高(ng铁蛋白/mg细胞蛋白)的测试样品表明铁生物利用度得到改善或提高，而铁蛋白值约等于(或在误差界限内)或小于对照的测试样品分别表明对铁生物利用度没有作用或抑制铁生物利用度。

如图1所示，在所有燕麦生物碱浓度非常低的情况下，测量的对铁生物利用度的作用很小甚至可以忽略。但是，在浓度为5μm时，可见燕麦生物碱2c表现出铁生物利用度大幅增加，大于对照值的两倍。此外，当燕麦生物碱2c的浓度增加到20μm时，铁蛋白的形成比5μm样品增加了大于1.5倍(或大于对照值的3.5倍)。将燕麦生物碱2c浓度增加至30μm，铁蛋白值回落至在10μm下测量的比率，但仍高于在10μm和5μm下测量的值，并且远高于对照。

鉴于先前有关于多酚如何影响铁的生物利用度的文献，这种作用特别令人惊讶。本领域技术人员通常假设多酚没有作用或实际上抑制了非血红素铁生物利用度。考虑到在相同的测试条件下测试的其他两种燕麦生物碱-2p和2f-表现出对铁生物利用度的可忽略的或零作用，这也是令人惊讶的。

图2是将使用上述caco-2细胞生物测定测量的铁吸收比与在人中测量的铁吸收比进行比较的图。吸收比定义为测试样品的绝对值除以对照样品的绝对值。尤其是，caco-2中吸收比的自然对数对比人中吸收比的自然对数的图显示出优异的线性拟合，其斜率约为0.6401。换句话说，能够在人中的吸收比与caco-2中的吸收比之间进行转换的方程式如下：ln(人中的吸收比)＝0.6401×ln(caco-2中的吸收比)。参见yuns,habichtjp,millerdd,glahnrp.aninvitrodigestion/caco-2cellculturesystemaccuratelypredictstheeffectsofascorbicacidandpolyphenoliccompoundsonironbioavailabilityinhumans.jnutr2004；134:2717–21。

上述caco-2测试的令人惊讶的发现形成了本文所述的本发明的实施方式的基础的一部分。从一般意义来说，该发现表明，口服施用或可口服递送的物质中包含燕麦生物碱2c源与铁源将增加铁的生物利用度，从而使用较少的总铁摄入来改善人体中平衡铁水平的能力。

实现铁生物利用度改善的一种方式是提供食品或产品饮料形式的可口服递送的组合物，该组合物包含作为其成分或组分的有效增加铁生物利用度的量的燕麦生物碱2c源。在一种实施方式中，燕麦生物碱2c源是由具有天然高水平的燕麦生物碱2c的燕麦制成的基于燕麦的成分(例如燕麦粉)。

图1中显示的caco-2结果表明，在一种实施方式中，可口服递送的组合物中燕麦生物碱2c的有效量的一个示例可以为从每mg铁2.8mg燕麦生物碱2c至每mg铁16.8mg燕麦生物碱2c的范围。这些量是基于caco-2模型中的燕麦生物碱2c与铁的摩尔比以及燕麦生物碱2c与铁的分子量来计算的。caco-2模型还表明，在一种实施方式中，在每mg铁约11.2mg燕麦生物碱2c的情况下会发现对铁生物利用度的最大作用。这些示例有效量从最广泛的意义上讲并不限制本发明，因为取决于可口服递送的组合物中其他铁生物利用度促进剂或抑制剂的存在或不存在，其他量可以是有效的。

燕麦中存在的每种特定的燕麦生物碱的水平会根据包括燕麦的品种和生长条件的许多因素而有很大差异。测量了109个燕麦样品中的燕麦生物碱含量，以确定燕麦选择是否会成为使用燕麦生物碱2c提高铁生物利用度的可行选项。

下表提供了该测试的总结。

表1：燕麦中燕麦生物碱测量的总结

表1显示了对109个燕麦样品进行的燕麦生物碱分析的总结，所述燕麦样品代表了遍布北美和英国各地的大约33个燕麦品种。如其中所见，在不同的燕麦样品之间，燕麦生物碱的浓度可以有很大的差异。进一步地，计算了燕麦生物碱2c对总燕麦生物碱浓度的百分比贡献。在109个样品中，燕麦生物碱2c对总燕麦生物碱浓度的平均值和中值百分比贡献为37％。最小值和最大值百分比贡献分别为11％和70％。

因此，可以说，燕麦生物碱2c对总燕麦生物碱浓度的百分比贡献大于37％的任何燕麦样品的燕麦生物碱2c含量是高的。因此，在本发明的一种实施方式中，组合物包含使用燕麦的基于燕麦的成分，该组合物以有效增加组合物中铁生物利用度的量包含的燕麦生物碱2c对总燕麦生物碱浓度的百分比贡献大于37％。

在另一种实施方式中，代替选择具有高水平燕麦生物碱2c的燕麦以包含在组合物中或作为选择具有高水平燕麦生物碱2c的燕麦以包含在组合物中的补充，可以对燕麦进行改性以使已经存在于燕麦中的燕麦生物碱2c比当燕麦为天然形式时更生物可及(bioaccesible)。例如，已经发现，当全谷物燕麦通过酶促水解而被部分水解同时保持其原始全谷物特征时，燕麦中存在的燕麦生物碱2c的生物可及性提高了约2％至15％。

通过反相高效液相色谱(hplc)测量对照和测试燕麦粉样品中生物可及的燕麦生物碱的量。提取加工过的燕麦粉，干燥，然后重悬于80％乙醇中。使用配备有二极管阵列检测器的色谱柱，通过hplc来分析等分试样。通过将获得的峰面积与标准曲线的峰面积进行比较，可以量化与燕麦生物碱2c、2p和2f对应的峰。

在2008年11月4日提交的美国专利申请第12/264,399号中找到以及在2013年11月5日的美国专利第8,574,644号中发布了包含保持其全谷物状态的水解淀粉的燕麦粉的制备方法的示例，其内容作为示例明确地通过引用全部内容并入本文。

通常，在一种实施方式中，可以根据以下方法制备包含保持其全谷物状态的水解淀粉的燕麦粉：将全燕麦粉在连续混合器中用水、蒸汽和α-淀粉酶进行调理，并加热到约165°f的温度。混合物的含水量可以为28％至32％。然后将调理的混合物在商业规模的双螺杆挤出机中挤出，并将混合物的温度进一步升高至约285°f以使酶失活。然后使挤出的面团形成小粒，干燥至含水量低于10％，然后磨成颗粒，以生产保持其全谷物状态的可溶燕麦粉。

在一些实施方式中，可溶性全燕麦粉在整个加工过程(例如淀粉水解、制粒、干燥和/或研磨)中维持作为全谷物的身份标准。“全谷物”或“作为全谷物的身份标准”是指“由完整的、磨碎的或片状的颖果组成的燕麦粒，所述完整的、磨碎的或片状的颖果的主要解剖成分——淀粉胚乳、胚芽和麸皮——存在的相对比例与完整颖果中存在的相对比例大约相同。”(参见aac国际于1999年批准的“全谷物”定义(aac’sdefinitionof“wholegrains,”)，可从http://www.aaccnet.org/initiatives/definitions/pages/wholegrain.aspx获得(最后可访问时间2016年2月11日))。进一步地，如果主要营养素(即淀粉、脂肪、蛋白质、膳食纤维、β-葡聚糖和糖)在部分水解的燕麦和原始燕麦中以相同的相对比例存在，则可以假设加工后的燕麦保持其全谷物状态。但是，由于在全谷物燕麦产品中，全谷物中淀粉(例如支链淀粉)的平均分子量差异很大，因此，如果总淀粉含量保持不变，则淀粉部分从较高分子量向较低分子量转变不会改变全谷物状态。因此，在本发明的一种实施方式中，用于增加铁生物利用度的组合物包含基于燕麦的成分，例如被部分水解但是保持全谷物状态的燕麦粉。

在另一种实施方式中，可以使用多种不同的方法以纯净的形式(术语“纯净的”应理解为包括对杂质等的正常生产公差)生产燕麦生物碱2c。例如，可以将为此目的而特别改造的细菌细胞(例如大肠杆菌细胞)用于生产燕麦生物碱2c。可替代地，可以使用利用例如3,4-二羟基肉桂酸和5-羟基邻氨基苯甲酸作为前体反应物的合成有机化学方法来生产燕麦生物碱2c。

从本发明可以理解，燕麦生物碱2c高的成分可以与几乎任何含铁的食品或饮品组合以增加铁生物利用度。在一种实施方式中，本发明组合物中的铁可以源自组合物中所使用的成分。在另一种实施方式中，用铁强化组合物，例如使用电解铁、富马酸亚铁/硫酸亚铁、双甘氨酸螯合物或nafeedta中的一种或组合来强化。在另一种实施方式中，该组合物同时包含天然铁源和强化铁源。

在不脱离本发明的精神或基本特征的情况下，本发明可以以其他具体形式来体现。因此，本发明的实施方式在所有方面都应被认为是说明性的而非限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求书而不是前述说明来确定。因此，旨在将所有落入权利要求的等同物的含义和范围内的改变包括在内。此外，方法步骤的列举并不表示步骤的执行的特定顺序。因此，除非特定权利要求另有明确陈述，否则可以按照不同于叙述的顺序来执行这些方法步骤。鉴于前述内容，因此，通过一个或多个各个方面、实施方式和/或具体特征或子组分，本发明旨在带来一种或多种优势，这些优势从说明书来看将是明显的。

另外的描述

提供以下段落作为对所公开发明的各种实施方式的进一步描述。

在第一实施方式中，用于增加人中铁的生物吸收的方法包括将包含有效量的燕麦生物碱2c的燕麦生物碱2c源施用至人，以增加对伴随的口服施用组合物中存在的铁的生物吸收。

在根据本文公开的任何其他实施方式、实施方式的组合或实施方式的子组合的第二实施方式中，燕麦生物碱2c源是燕麦。

在根据本文公开的任何其他实施方式、实施方式的组合或实施方式的子组合的第三实施方式中，燕麦包含总燕麦生物碱浓度，其中燕麦生物碱2c在总燕麦生物碱浓度中的占比大于37％。

在根据本文公开的任何其他实施方式、实施方式的组合或实施方式的子组合的第四实施方式中，燕麦生物碱2c源包括合成燕麦生物碱2c。

在根据本文公开的任何其他实施方式、实施方式的组合或实施方式的子组合的第五实施方式中，燕麦生物碱2c源是保持其全谷物状态的部分水解的燕麦粉。

在第六实施方式中，组合物包含铁源和燕麦生物碱2c源，其中燕麦生物碱2c以有效量存在于该组合物中以增加该组合物中铁的生物利用度。

在根据本文公开的任何其他实施方式、实施方式的组合或实施方式的子组合的第七实施方式中，用至少一部分铁来强化该组合物。

在根据本文公开的任何其他实施方式、实施方式的组合或实施方式的子组合的第八实施方式中，该组合物包含至少一种具有天然铁含量的成分。

在根据本文公开的任何其他实施方式、实施方式的组合或实施方式的子组合的第八实施方式中，燕麦生物碱2c源是燕麦。

在根据本文公开的任何其他实施方式、实施方式的组合或实施方式的子组合的第十实施方式中，燕麦包含总燕麦生物碱浓度，其中燕麦生物碱2c在总燕麦生物碱浓度中的占比大于37％。

在根据本文公开的任何其他实施方式、实施方式的组合或实施方式的子组合的第十一实施方式中，燕麦生物碱2c源包括合成燕麦生物碱2c。

在根据本文公开的任何其他实施方式、实施方式的组合或实施方式的子组合的第十二实施方式中，燕麦生物碱2c源是保持其全谷物状态的部分水解的燕麦粉。

在根据本文公开的任何其他实施方式、实施方式的组合或实施方式的子组合的第十三实施方式中，该组合物为选自由丸剂、片剂、扁囊、胶囊、颗粒、小粒、珠粒、粉剂、糖锭、锭剂和凝胶组成的组中的剂型。

在根据本文公开的任何其他实施方式、实施方式的组合或实施方式的子组合的第十四实施方式中，该组合物是食品。

在根据本文公开的任何其他实施方式、实施方式的组合或实施方式的子组合的第十五实施方式中，食品的形式选自由棒、曲奇、燕麦片、谷类、饼干、薄片、谷兰诺拉谷物团簇和蛋糕组成的组。

在根据本文公开的任何其他实施方式、实施方式的组合或实施方式的子组合的第十六实施方式中，食品为饮料形式。