活化的大豆豆荚纤维的制作方法
【专利说明】活化的大豆豆荚纤维
[0001 ]相关专利申请相互参考
[0002]本申请要求获得2013年3月15日提交的美国临时专利申请N〇,61/789,614的优先 权，本文通过提述并入其全部内容用于所有目的。
[0003] 背景
[0004] 现代技术的福音之一是人类的健康和长寿得到了改善，但是现代社会也促成了更 多久坐的职业的问世。在工业化和从农场转移到大都市之前，这些工作是由人的身体完成 的。
[0005] 人们在现代农业系统的开发中牢记两个相关的目标:获得尽可能高的产量和获得 尽可能尚的经济利润。食品加工的好处包括防腐、尚效的上市和分销，和提尚食物的一致 性。此外，通过防止腐败和致病微生物，它增加了许多食物的年度可得性（year Iy availability)，实现了易损易腐食物的长距离运输，使许多种类的食物能够被安全食用。 不幸的是，现代食品加工的后果之一是每克食物中比以往塞入了更多的热量。
[0006] 作为现代化的一个后果，现代社会的人们活得更长，每天摄入的热量，且更多静 坐。一个很大的风险是，代谢健康(metabolic fitness)伴随着现代化而损失。身体的每一 个细胞都具有重要的功能，它消耗能量以行使该功能。能量通过食物代谢供给，经常用热量 单位或卡路里来度量。能量平衡是指由饮食提供的总能量与全部细胞需要的总能量相匹配 的点。为了制备应对负能量平衡的时期、或者花费的总能量大于摄入的总能量的情况，能量 将被转化为脂肪并储存在脂肪细胞或脂肪中。在正能量平衡期间或者当摄入和吸收的总热 量大于在此期间被利用的总热量时，便会发生储存。代谢健康的个体是指摄入了足够满足 能量需求的热量并将多余的热量作为脂肪存储在脂肪细胞内的个体。然而，现代化往往导 致代谢健康的损伤。摄入了如此大量的热量，导致脂肪细胞超负荷，并且合成用于储存的脂 肪被囤积在其他的组织中。
[0007] 虽然将脂肪储存在脂肪细胞中是非常健康的，但是脂肪储存在任何其他器官例如 肝脏、动脉、胰腺、肌肉、骨、脑等是不健康的。现代化已经带来了用于测量脂肪供应水平和 定位脂肪积累位置的新方法的发现。一种廉价的方法是测量身高和体重来计算身体质量指 数或BMI。当BMI为约25时，似乎是代谢健康的。但是当BMI大于25时则会观察到健康的损失。 当BMI为30或更大时，则定义为肥胖。脂肪被存储在脂肪细胞之外的组织的后果正是不健康 的，并且有许多研究使用BMI作为指标来监测并关联许多病理所见，例如糖尿病和心血管疾 病。
[0008] 糖尿病影响将近2580万人，或者美国人口的8.3%，并预计在未来十年会显著上 升。在大多数情况下，糖尿病是由于在利用胰岛素为其特化功能供应能量(葡萄糖）的组织 中囤积多余脂肪所致。随着那些组织积累脂肪，而葡萄糖保留在血液中，它们对胰岛素变得 越来越不敏感。这被称为2型糖尿病(T2D)。随着越来越多的社会走上现代化道路，T2D以大 流行的速率在全球发生。在美国，糖尿病是死亡的第七大原因。除了这些惊人的死亡率数据 之外，糖尿病还带来巨大的病痛，导致高昂的医疗费用。事实上，在校准了人群、年龄和性别 差异之后，糖尿病患者的平均医疗支出是没有糖尿病的患者的2.3倍。值得注意的是，一项 2007年的估计表明，仅仅该年度，糖尿病的总体(直接和间接)估算耗费是1740亿美元。
[0009]为了更好地教育非糖尿病患者关于他们正向临床糖尿病病例发展的潜在可能，美 国疾病控制中心（CDC)和美国糖尿病协会(ADA)提出了"前驱糖尿病"的术语。通过这种方 式，医生可以鉴别具有发生糖尿病高风险的患者。那些患者的BMI通常为25-35,并且T2D与 30-45的BMI密切相关。CDC估计，有7900万年龄在20岁以上的美国人是前驱糖尿病。如果没 有干预，约11%预期会在短短3年内发展成2型糖尿病(T2D)。
[0010] ADA定义的前驱糖尿病是空腹血糖水平为lOOmg/dl~125mg/dl，或者口服葡萄糖 耐量试验(〇61'1')211后的血糖水平是14〇11^/(11~12511^/(11，并且血红蛋白41(3水平是5.7%~ 6.4%。有数据支持针对前驱糖尿病的靶向治疗方案能够显著降低发展为T2D的危险。例如， 糖尿病预防计划(DPP)证实，接受了大量关于饮食、运动和行为矫正的咨询的前驱糖尿病患 者能够将发生糖尿病的危险减少58%，服用了二甲双胍的前驱糖尿病患者可以将发生糖尿 病的危险减少31 % (N Engl J Med,2002,346:393-403)。
[0011]而且，如果只是短暂地回复到正常葡萄糖调节，也会显著降低发展为糖尿病的危 险。因此，需要价格低廉、安全、有效的其他前驱糖尿病干预措施。
[0012] 在2007年底，美国国立健康研究院（NIH)发起人类微生物组计划（HMP)，并且在 2008年初，欧盟委员会和中国启动了人体肠道元基因组计划(MetaHIT)。这些大型工程运用 先进的测序和生物信息学工具来表征生活在我们体内或体表的微生物。估计有100万亿个 微生物居住在大肠内，在那里它们在食物代谢中发挥作用，将食物转换为用于细胞工作的 能量或者保存起来。了解这些微生物群体的活动如何影响人体的新陈代谢，可能会提供开 发干预措施，以预防代谢不健康和治疗肥胖和糖尿病的途径。
[0013] 例如，最近报道中国的2型糖尿病患者具有中等程度的胃肠道(GI)细菌生态失衡 (Nature，2012，490: 55-60)或异常微生物群体等特征。分析表明，那些T2D患者的GI微生物 区系合成短链脂肪酸(SCFA)的能力降低，产生硫化氢的能力增加，产生甲烷的能力增加，且 对氧化应激的防御降低。代谢不健康人群将可受益于在其饮食中添加不易吸收的抗氧化 剂。一类抗氧化剂多酚，称为异黄酮，是由大豆植物产生的，被显示可促进人类健康。例如， 在传统的基于大豆的食物中异黄酮染料木黄酮(genistein)、大豆苷元和大豆黄素有特别 高的水平。消费富含豆制品的饮食可能预防T2D。其他的异黄酮是由植物的防御机制引起 的。这些化合物被称为植物抗毒素。有三种非常相似的植物抗毒素被称作大豆抗毒素 I、大 豆抗毒素 II和大豆抗毒素 III，它们由大豆在植株暴露于土壤微生物、紫外光(UV)或重金属 时产生（J.Agric.Food Chem. ,2009,57:2614-2622)，是非常强的抗氧化剂（J.Agric，Food Chem 2010;58:11633-11638)。在前驱糖尿病患者的饮食中补充大豆抗毒素将向GI生物群 系(biome)输送抗氧化剂。不希望受限于任何理论，本文相信，改变GI生物群系中正向选择 微生物区系家族的氧化还原势能，将有利于前驱糖尿病。
[0014] 概要
[0015] 本发明提供了，除其他事项外，包含分离植物组织的组合物，其中每克植物组织中 具有高含量的大豆抗毒素。
[0016] 在一些实施方案中，分离的植物组织的大豆抗毒素含量是至少0.1，0.15,0.2， 0.25，0.3，0.35，0.4，0.45，或0.5mg每克植物组织。在一些实施方案中，该植物组织包括大 豆豆荚组织。
[0017] 在一些实施方案中，提供了包含分离的大豆豆荚组织的组合物，所述大豆豆荚组 织含有一种或多种大豆抗毒素。在一些实施方案中，大豆豆荚组织中一种或多种大豆抗毒 素的组合总含量是至少1，5,或10mg/g。
[0018] 在一些实施方案中，提供了分离的大豆豆荚，其既含有可溶性膳食纤维又含有不 溶性膳食纤维。
[0019] 在一些实施方案中，提供了被配制供口服输送的分离大豆豆荚。
[0020] 在一些实施方案中，本发明提供了含有来自大豆豆荚组织的膳食纤维的食品。在 一些实施方案中，该食品含有一种或多种大豆抗毒素。在一些实施方案中，该食品包含总量 为至少25，50，75，100，200，或250mg的大豆抗毒素。
[0021] 在一些实施方案中，本发明提供了含有一种或多种大豆抗毒素的粉。在一些实施 方案中，所述粉用大豆豆荚组织制成。在一些实施方案中，所述粉包含一种或多种大豆抗毒 素，其组合总含量为至少1，2.5，5，7.5，10，或15mg大豆抗毒素每克粉。
[0022] 本发明进一步提供了用于治疗患有或者易患超重或肥胖的受试者的方法。在一些 实施方案中，该方法包括向受试者口服施用如本文所述的组合物或食品。
[0023] 本发明进一步提供了用于治疗患有或者容易患有糖尿病或前驱糖尿病的受试者 的方法。在一些实施方案中，该方法包括向受试者口服施用如本文所述的组合物或食品。
[0024] 本发明进一步提供了用于改变受试者的胃肠道微生物组的方法，其中该受试者的 胃肠道微生物组包括处理脂肪和蛋白质的第一细菌群体，和发酵糖并产生短链脂肪酸增加 的第二细菌群体。在一些实施方案中，该方法包括向受试者施用包含有效量的一种或多种 大豆抗毒素的组合物，以改变胃肠道中第一细菌群体和第二细菌群体的相对丰度。
[0025] 在一些实施方案中，该第一群体包括瘤胃球菌科(Ruminococcaceae)，第二群体包 括Blautia菌属。
[0026] 在一些实施方案中，提供了用于调整受试者的微生物区系分类单元(microbiota taxa)中Blautia水平的方法。在一些实施方案中，受试者被鉴定为具有低于2，3，4，或5%丰 度的Blautia水平，并且需要用有效量的一种或多种大豆抗毒素治疗以便将Blautia水平增 加到至少10%，15%，20%，25%，或30%丰度。在一些实施方案中，被鉴定为需要治疗的受 试者被给予包含一种或多种大豆抗毒素的组合物以增加 Blautia的水平。
[0027] 在一些实施方案中，提供了用于治疗胃肠道生态失衡的方法，包括向受试者口服 施用有效量的包含一种或多种大豆抗毒素的组合物的步骤。
[0028] 本发明进一步提供了制造包含大豆豆荚膳食纤维和一种或多种大豆抗毒素的粉 的方法。在一些实施方案中，该方法包括如下步骤:获得大豆豆荚组织，切片或切碎该大豆 豆荚组织，干燥该大豆豆荚组织，和将大豆豆荚组织粉碎成粉。在一些实施方案中，该方法 包括向该大豆豆荚组织中添加一种或多种大豆抗毒素。在一些实施方案中，该方法包括将 大豆豆荚组织暴露于紫外线辐射。
[0029] 本发明的其它特征、目的和优点将在下面的详细说明中变得显而易见。然而应当 理解，这些详细说明虽然指示了本发明的实施方案，但是仅仅是作为举例说明提供的，并没 有限制性。本领域技术人员根据详细说明可以显见在本发明范围内的各种改变和修饰。
[0030] 附图简述
[0031] 下面的附图仅仅是出于举例说明的目的提供的，并不意图有限制意义。
[0032]图1显示了示例说明在ZDSD/Peo大鼠中施用大豆抗毒素(30和90mg/kg，p. ο.)之后 血浆大豆抗毒素水平的示例结果。数值代表每个时间点和剂量下3只不同大鼠的平均值± 标准误。
[0033]图2显示了示例说明在施用葡萄糖（2g/kg，p.o.，在0时间）之后前驱糖尿病ZDSD/ Pco大鼠血糖水平的示例结果。大豆抗毒素在口服葡萄糖耐量试验开始之前Ih施用（30和 90mg/kg，p.o .)。每一个符号代表8只大鼠血糖的平均值土标准误。在60min，大豆抗毒素处 理的动物的血糖水平显著低于溶媒处理大鼠，大豆抗毒素组的曲线下面积显著小于溶媒处 理大鼠的积分面积。
[0034]图3显示了示例说明胰岛素介导的3T3-L1脂肪细胞的葡萄糖摄取的示例结果。细 胞在37°C暴露于胰岛素30min，随后与[3H]-2-脱氧葡萄糖温育IOmin。在使用SigmaPiot通 过4参数logistic方程计算时，使葡萄糖摄取增加50%的有效浓度(EC 5q)是1.92nM。这些数 据是经过标准化的6次实验的平均值，标准化是通过计算与基础cpm葡萄糖摄取相比的百分 比cpm葡萄糖摄取。符号代表平均值±标准误，线条代表使用4参数logistic方程对数据的 最佳拟合。
[0035]图4显示了示例说明胰岛素、大豆抗毒素、和胰岛素与大豆抗毒素的组合促进3T3-Ll脂肪细胞的葡萄糖摄取的示例结果。使脂肪细胞暴露于胰岛素、大豆抗毒素、或胰岛素及 大豆抗毒素两者，历时3h。这些数据是经过标准化的3次实验的平均值，标准化是通过计算 与基础cpm葡萄糖摄取相比的百分比cpm葡萄糖摄取。符号代表平均值±标准误。所有具有 不同字母的胰岛素刺激的葡萄糖摄取平均值均有显著差异(P〈〇.05)。
[0036]图5显示了示例说明大豆抗毒素介导的3T3-L1脂肪细胞葡萄糖摄取的示例结果。 细胞在37°(3暴露于大豆抗毒素4511^11，随后用[3!1]-2-脱氧葡萄糖温育1〇1^11(^(： 5()是2.40± 0.3μΜ，最大摄取是2.04±0.24倍(通过4参数logistic方程计算）。这些数据是3次实验的 平均值，其通过计算与基础cpm葡萄糖摄取相比的百分比cpm葡萄糖摄取进行标准化。符号 代表平均值土标准误，线条代表使用4参数logistic方程对数据的最佳拟合。
[0037]图6显示了示例说明大豆抗毒素刺激3T3-L1脂肪细胞中葡萄糖转运子GLUTl和 GLUT4表达的示例结果。两个基因的mRNA水平通过实时PCR测量，并与RPL32mRNA水平相对显 示。细胞暴露于大豆抗毒素3h，从细胞分离mRNA，合成cDNA，并通过实时PCR定量基因表达。 符号代表平均值±标准误。
[0038]图7显示了示例说明每日施用大豆抗毒素混合物(b I end) (90mg/kg，p. 〇 .)到11天 可降低前驱糖尿病大鼠的脂肪量的示例结果。脂肪量通过定量NMR测量。
[0039]图8显示了示例说明每日施用大豆抗毒素混合物(90mg/kg，p. 〇.)到11天可降低前 驱糖尿病大鼠的血浆瘦素并有提高血浆GLP-I的趋势的示例结果。在研究结束时通过ELISA 测量躯干血中的血浆激素。
[0040] 图9显示了示例说明每日施用大豆抗毒素混合物(90mg/kg，P. O.)到11天可增加前 驱糖尿病大鼠的血浆胰岛素的示例结果。在研究结束时通过ELISA测量躯干血中的血浆胰 岛素，血浆葡萄糖通过血糖仪测量。
[0041] 图10所示的HPCL色谱示例结果显示了在暴露于紫外线-B辐射2分钟之后温育0-72 小时后大豆粉中存在的化合物。
[0042] 图11显示了示例说明在将大豆豆荚切成Imm厚横截面并暴露于紫外线-B辐射2分 钟之后0-96小时后大豆豆荚的大豆抗毒素含量的示例结果。
[0043] 定义
[0044] 为了使本发明更容易理解，下面首先对某些术语进行定义。下列和其它术语的额 外定义在整个说明书中提出。
[0045] 近似或约：如本文所使用的，术语"近似"或"约"在应用于一个或多个感兴趣的数 值时是指与所述参考数值相近的数值。在某些实施方案中，除非另外指出或者从内容中可 以显见，否则术语"近似"或"约"是指在所述参考数值的任一方向上（大于或小于）处于 25% ,20% ,19% ,18% ,17% ,16% ,15% ,14% ,13% ,12% ,11% ,10% ,9%,8%,7%,6%, 5%，4%，3%，2%，1%或更小的数值范围（除非所述数字超过可能值的>100%)。
[0046] 改善(Amelioration):如本文所使用的，术语"改善"是指状态的防止、减少或减 轻，或者受试者的状态的改进。改善包括，但不仅限于，疾病状况的完全恢复或完全预防。
[0047] 相当的（Comparable):如本文所用的，术语"相当的"是指与测试系统、条件设置、 效果或结果充分相似从而允许进行科学合理比较的系统、条件设置、效果或结果。本领域的 普通技术人员会认识并理解哪些系统、条件设置、效果或结果与本文所述的任何特定测试 系统、条件设置、效果或结果是"相当的"。
[0048]关联:如本文所使用的，术语"关联"是指"显示具有相关性"的普通含义。本领域