长链菊粉的制作方法

专利名称：长链菊粉的制作方法
技术领域：
本发明涉及长链菊粉及其从朝鲜蓟根中的制备方法，在食品和化妆制品中的应用，以及包含长链菊粉的食品和化妆制品。

背景技术：
菊粉是属于果聚糖族的多糖。由β-2-1连接的果糖分子链组成，在链的还原端端部具有α-D葡萄糖单位。在多种植物中，例如菊苣根和大丽花块茎中，都存在有经济开采量的菊粉。此外，在例如菊芋和朝鲜蓟中也已经发现菊粉的存在。不同植物物种之间的不同菊粉的平均链长度及其生理化学性质都各不相同。
当用热水从植物组织中提取菊粉时，提取液除了多聚的粗菊粉外，还含有单糖例如葡萄糖和果糖、二糖例如蔗糖和果寡糖(DP 3-10)。这些副产物(单糖、二糖和果寡糖(DP 3-10))会干扰对菊粉的进一步处理。例如，在饮食食品的生产中就不需要单糖和二糖。单糖、二糖和果寡糖(DP 3-10)的甜味会干扰在食品业的一些应用。由于其吸湿性和粘着性，在处理和储存过程中果寡糖(DP 3-10)会极大的干扰粗菊粉在食品中的使用。在对粗菊粉的进一步处理中，例如化学衍生作用，单糖、二糖和果寡糖(DP 3-10)会导致形成不能纯化的或只能以昂贵的方法纯化的不确定的产物混合物。
因此，希望提供与粗菊粉相比，单糖、二糖和果寡糖(DP 3-10)的含量更少的菊粉。
因此，本发明所基于的目标是提供具有新特性的菊粉。
提供的权利要求中确认的实施方案实现了该目标。


发明内容
本发明涉及平均聚合度DPw在54和61之间、优选的在55和60之间、特别优选的在56和57之间的菊粉。
为此并且与本发明有关的术语“在......之间”也指包括分别指出的数值边界。
与本发明有关的术语“菊粉”指由β-2-1连接的果糖分子链组成的多聚果糖。该链优选的在末端具有还原型α-D葡萄糖单位。以β-2，6-连接的果糖单位分支的程度低于5％，优选的低于2％。
与本发明有关的术语“平均聚合度DPw”(平均DP权重)指重均分子量Mw与单体分子量Mo之商。重均分子量Mw得自 其中Ni是具有分子量Mi的分子的数量。
与本发明有关的，测量“平均聚合度DPw”优选的使用下文中描述的“具有光散射和折射率检测的凝胶渗透层析法(GPC-RI-MALLS系统)”。
与本领域以前描述过的菊粉相比，本发明菊粉所表现出的意想不到的优点还在于可以被加工成乳剂，在热处理或酸处理下表现出非常高的稳定性，因此它们更适于例如特殊的工业应用或在化妆品和/或食品工业中应用。此外，包含本发明的菊粉的乳剂对剪切力表现出意想不到的高稳定性。因此，本发明的菊粉比传统的菊粉表现出更多的优点，可以在有强剪切力作用的工业处理中更好的加工。
此外，本发明的菊粉还胜在突出的优异的粘度性质和高的凝胶强度上。
与目前有利于远端结肠疾病预防的产物相比，本发明的菊粉还表现出更慢的发酵作用。
此外，本发明的菊粉表现出比目前使用的产品更强的益生效应。特别是本发明的菊粉以有利方式刺激产生双歧杆菌的同时还降低了不需要的和/或病原性的细菌。因此，本发明的菊粉适于在食品和/或药品中使用，用于预防和治疗肠道功能异常和疾病，特别是远端结肠的肠道功能异常和疾病。
最后，本发明的菊粉还赋予一些食品有益的使用性质，例如造粘、乳化能力、持水能力和碎屑形成。



图1.显示不同菊粉的摩尔质量分布分析； 图2.显示具有过量水的不同菊粉的典型熔解行为。

具体实施例方式 在另外的实施方案中，本发明的菊粉具有的DP在3-10之间的果寡糖(低果聚糖)含量低于3％，优选的低于1.5％，特别优选的低于0.7％，非常特别优选的低于0.3％。
与本发明有关的，用下述方法(见常规方法“用离子交换色谱和脉冲电流测量检测(HPAEC-PAD)分析菊粉”和“用HPAEC-PAD测定链长从DP＝3到DP＝10的菊粉低聚物在总菊粉中的百分比含量”)测量DP在3-10之间的果寡糖含量。
在另外的实施方案中，本发明的菊粉的葡萄糖含量低于2％，优选的低于1％，特别优选的低于0.5％，非常特别优选的低于0.2％。
在另外的实施方案中，本发明的菊粉的果糖含量低于2.5％，优选的低于1.5％，特别优选的低于1.0％，非常特别优选的低于0.3％。
在另外的实施方案中，本发明的菊粉的蔗糖含量低于2％，优选的低于1％，特别优选的低于0.5％，非常特别优选的低于0.3％。
在本发明的菊粉的特别有益于食品应用的实施方案中，单糖和二糖的成分低于0.5％。
除非另有陈述，所有百分比都是基于菊粉和其他物质的干混合物总重量的百分比。
与本发明有关的，用下述的光学酶促方法(常规方法“糖的测定”)测量果糖、葡萄糖和蔗糖的含量。
在另外的实施方案中，本发明的菊粉的重均分子量Mw在8740g/mol-9890g/mol之间，优选的在8910g/mol-9720g/mol之间，特别优选的在8910g/mol-9250g/mol之间。
与本发明有关的，优选的用下文中描述的方法“具有光散射和折射率检测的凝胶渗透色谱(GPC-RI-MALLS系统)”测量重均分子量Mw。
在另外的实施方案中，如使用凝胶渗透色谱法(GPC)所测量，本发明菊粉的平均聚合度DPn(GPC)在44-48之间，优选的在45-48之间，特别优选的在46-48之间。
与本发明有关的，优选的用下文中描述的“具有光散射和折射率检测的凝胶渗透色谱(GPC-RI-MALLS系统)”方法测量“平均聚合度DPn”。
与本发明有关的，术语“平均聚合度DPn”(平均DP数)指数均分子量Mn与结合的单体Mo的分子量(去水果糖＝162g/mol)之商。数均分子量得自 其中Ni是具有分子量Mi的分子的数量。
在另外的实施方案中，本发明的菊粉的分子量分布在1620g/mol-40 000g/mol之间，优选的在2268g/mol-32 000g/mol之间，特别优选的在2592g/mol-29 160g/mol之间。
与本发明有关的，优选的用下文中描述的“具有光散射和折射率检测的凝胶渗透色谱(GPC-RI-MALLS系统)”的方法测量分子量的分布。
还可以用全氯乙酸(PCA，等于三氯乙酸——TCA)酸水解的方法确定平均聚合度DPn。当使用该方法时，本发明的菊粉具有平均聚合度DPn(PCA)在48-56之间，优选的在48-52之间。用PCA水解的方法按下列实施例中的描述开展。
此外，本发明的目的是用本发明的菊粉制造水性糊剂，这可以通过下列过程得到将菊粉分散在水中，剪切获得的分散体至均质，将获得的产品在4-15℃储存12-24h，调节到室温后搅拌成均匀的糊剂。基于糊剂的总重量，优选的糊剂含有5-40重量％，更优选的5-30重量％，特别优选的10-20重量％菊粉。
本发明的菊粉表现出意料之外的抗酸的高酸稳定性。特别的，本发明的菊粉形成的水性糊剂表现出抗酸的高稳定性。本发明的菊粉的水性糊剂在pH4和室温下储存2周后的粘度，与粘度的初始值相比，增加不到10％。优选的，分别与粘度的初始值相比，粘度的增加少于7％，最优选的少于5％。
粘度的初始值是在菊粉分散在水中、于4-15℃储存12-24小时、调节到室温然后搅拌成均质光滑的糊剂之后糊剂所表现出来的黏度数值。关于生产糊剂的细节描述在工作实施例中。
酸稳定性的值是在下列条件下测量的室温、旋转粘度测定法(Rotovisco VT 550)、对角刀片搅拌器、128转/分、测量时间15分钟、菊粉在水中的浓度优选的是10-30％w/v(1％w/v＝10g/升)，特别优选的15％w/v。实施例中给出了对方法的详细描述。粘度的上述低增长(增稠后)有利于菊粉在酸性pH的食品中的应用。
与可以商业购买的产品相比，本发明的含水菊粉糊剂还胜在剪切稳定性上。经过15分钟的剪切后，含水菊粉糊剂的粘度值仍然高于初始值的85％，优选的高于90％，最优选的高于95％。糊剂是用前述方法获得的。剪切稳定性的值是在下列条件下确定的室温、旋转粘度测定法(RotoviscoVT 550)、对角刀片搅拌器、128转/分、测量时间15分钟、菊粉在水中的浓度优选的是15％w/v(1％ w/v＝10g/升)。实施例中给出了对方法的详细描述。在食品和化妆制品的制造业中，特别是在有搅拌的加工中，高的剪切稳定性是有利的。
与其它可商业购买的菊粉相比，本发明的菊粉突现出意料之外的高凝胶强度。菊粉在水中的浓度为20-50％(w/v)时并在90℃下溶解菊粉后再冷却到室温超过20小时后，凝胶强度为30-100N，更佳的为40-100N，最佳的为50-100N。如此获得的凝胶具有颗粒样特征(颗粒凝胶)。工作实施例中详细描述了测定凝胶强度的方法。
此外，本发明的菊粉在水中的溶解状态表现出意料之外的粘度性质。在水中浓度为30％ w/v的菊粉在90℃的测量温度和20s-1的剪切率下(CVO120HR Bohlin/Malvern rheometer，锥板几何结构)，获得的粘度为300-1000mPas，优选的400-1000mPas，更优选的500-1000mPas。测量方法的细节参考在附加实施例中的方法描述。上述值都高于目前已知菊粉预期可以达到的值。在食品应用中该相对低浓度下的高粘度值是特别有利的。
除了前述的菊粉，发明还涉及含有本发明前述菊粉以及一种以上可食用或可药用成分的组合物。代表性的组合物包括人和动物的食物、饮料、功能性食物、药品和药物组合物(包括预防性组合物和治疗性组合物)，及其中间物。
根据本发明，功能性食物指除了含有传统的营养素以外，还含有可以提供对健康有益效果的成分的食物(根据国家科学院医学研究所(USA；1994)的定义)。
提到的可食用的或可药用成分优选的选自糖(例如葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、半乳糖、麦芽糖、异麦芽酮糖)、多元醇(例如山梨醇、乳糖醇、麦芽糖醇、异麦芽酮糖醇、甘露糖醇、木糖醇)、麦芽糖糊精、增甜剂、氢化葡萄糖浆、食品和饲料添加剂、食品和饲料中间物、食品和饲料产品、可食用的液体、饮料、生物可利用的矿物源、可药用的赋形剂、有药物和治疗活性的物质、药物组合物和药物。
本发明特别优选的组合物包括共存的发明菊粉与可食用的或可药用的、生物可利用的矿物源，特别是钙和/或镁和/或铁源，例如钙、镁和铁的乳制品、盐类和复合物。
如前所述，本发明的目标是提供这样的菊粉，即在食物中应用时具有突出的有益性质，其中根据本发明，术语食物和食品是等效的。此外，本发明因此也涉及含有前述菊粉的食物和膳食补充剂。根据本发明，术语食物包括分别给人的食物和给动物的食物和饲料。膳食补充剂包括给人和动物的膳食补充剂。
特别优选的，食物选自乳品、酸奶、冰淇淋、基于乳品的思慕(smoothies)、鲜奶油(dairy toppings)、布丁、奶昔、蛋奶糕、奶酪、营养棒、能量棒、早餐棒、蜜饯、烤面包、薄脆饼干、曲奇饼干、饼干、谷物片(grain chip)、什锦干果(trail mix)、冰茶冲剂(iced tea mix)、果汁思慕、体重控制饮料(weight management drink)、即饮型饮料、运动饮料、耐力饮料、补充粉混合饮料(supplement powdered drink mix)、婴幼儿配方食品、高钙橙汁、面包、牛角面包、谷类食品、面食制品、面包涂抹料、无糖糖果和巧克力、钙糖嚼片、肉制品、蛋黄酱、沙拉调料、果仁奶油、冷冻主菜、调味汁、汤和即食餐。
在发明的一个实施方案中，食物是用挤压处理制造的食品，例如谷类。
在本发明的另一个方面，是关于含有前述菊粉的化妆制品。特别优选的化妆制品是乳剂，特别是用于皮肤和脸部的乳剂。
在本发明的另一个方面，是关于前述菊粉作为食物、功能性食物和化妆制品中补充剂的用途。特别的，用途还涉及上述所有特定的食物和化妆制品。
在另一个方面，本发明涉及发明的菊粉在制备药物组合物或药品中的用途。
发明的菊粉在食物、功能性食物、药物组合物或药品中可有益的用于改变或调节在人、哺乳动物或其他脊椎动物的结肠、特别是在结肠远端部分的细菌群落组成。
发明的菊粉也可以用于在食物、功能性食物、药物组合物或药品中，改变或调节菊粉在人、哺乳动物或其他脊椎动物的结肠、特别是在结肠远端部分的发酵模式。
最后，发明的菊粉可以用于食物、功能性食物、药物组合物或药品，产生以下有益的效果膳食纤维效果、调节肠道功能、益生作用和/或致双歧作用、增加矿物质例如钙、镁和铁的吸收、骨矿物质密度增加、骨矿物质含量增加、峰值骨量增加、改善骨结构、减少骨矿物质密度损失、减少骨结构损失、调节脂类代谢、刺激免疫系统、预防癌症和降低癌症风险、预防结肠癌、降低结肠癌的风险以及预防乳腺癌。
下文将通过实施例举例说明该发明，但并非用于限制一般的发明概念。
实施例 常规方法 1.菊粉纯化和分级分离 使用1kg直径为0.5-5.0cm的一年龄的朝鲜蓟根用于制备。原料每份200g与500ml水在匀化器中(Waring Blender，VWR International GmbH产，Darmstadt，Germany)85℃下匀化。用金属容器收集得到的匀浆，85℃水浴，抽提体积增加到5l水，从原料中抽提的菊粉在80-85℃搅拌45分钟。热的提取液用125μm筛过滤。滤饼转移到棉布中并榨干。榨出的溶液与滤液混合(总共约5升)。
通过石灰澄清法和二氧化碳饱和纯化去除粗菊粉提取液中的非糖类。在预石灰澄清中，通过与Ca(OH)2搅拌，调整原料提取液的pH为11.2。保持提取液在该pH下30分钟，提取液的温度为65℃。对于主要的石灰澄清法，通过添加Ca(OH)2使pH升高到>12，在85℃搅拌提取液30-45分钟。为了使沉淀的混浊物更容易过滤，在首次二氧化碳饱和步骤中通过快速通入CO2使提取液的pH降低到pH＝10.8。在该步骤中温度约为65℃。形成的沉淀物通过离心(2800g，10分钟)除去。在第二次二氧化碳饱和步骤中，通过通入CO2使上清液的pH降低到pH＝8.9。形成的沉淀物用离心(2800g，10分钟)法从抽提物中去除，再用真空抽滤漏斗通过滤纸过滤(Schleicher & Schuell，订货号10311614)。
在批量加工中，伴随着搅拌通过逐渐添加10-15％(w/v)离子交换剂(混合床树脂TMD8，Sigma，订货号M8157)使抽提液脱色。在用30μm筛过滤除去离子交换剂后，用KOH调整溶液到pH＝7.0。对于选择性浓缩更长链的菊粉多聚物(DP>10)，溶液中加入纯乙醇到终浓度为40％(v/v)，充分混合并在8℃孵育过夜。离心(2800g，10分钟)沉降菊粉沉淀。菊粉沉淀用1.6升80％(v/v)乙醇清洗两遍。在95℃水浴中将清洗后的菊粉溶解在1升水中，悬浮物用30μm筛过滤除去，菊粉溶液冰冻在-80℃。然后通过冷冻干燥(Alpha 1-4，Christ产，Germany)去掉水份，分离出干燥的菊粉粉末。
2.测定果聚糖 2.1果聚糖分析规程 可以使用“果聚糖分析规程”试剂盒(Megazyme International IrelandLtd产，Wicklow，Ireland)测定样品的果聚糖含量。该分析的原则是基于使果聚糖水解为其还原性单体葡萄糖和果糖，并在显色后用所谓的“PAHBAH方法”(方法的细节见后述)对上述还原糖(葡萄糖、果糖)含量进行光度学确定(波长＝410nm)。
第一步，用特殊的酶蔗糖酶将提取液中存在的蔗糖水解成葡萄糖和果糖。然后，用高度纯化的酶β-淀粉酶、支链淀粉酶和麦芽糖酶的混合物将提取液中的淀粉和麦芽糖糊精降解为葡萄糖。然后，用碱性的硼氢化物溶液处理产生的还原糖，使其还原为糖醇后从溶液中除去。加入稀释的乙酸中和溶液，去掉多余的硼氢化物。然后用纯化的果聚糖酶(外切菊粉酶)将果聚糖水解为果糖和葡萄糖，用PAHBAH方法测定产生的单糖含量。
“果聚糖分析规程”试剂盒中的化学制剂和溶液 1.含有蔗糖酶(酵母)50U、β-淀粉酶(蜡状芽孢杆菌B.cereus)500U、支链淀粉酶(肺炎克雷伯氏菌K.pneumoniae)100U和麦芽糖酶(酵母)1000U的冻干粉末，溶解在22ml 0.1M pH6.5的马来酸钠缓冲液中(在下文中作为“酶1”)用于测量。
2.含有果聚糖酶(外切菊粉酶)8000U的冷冻干燥粉末，溶解在22ml0.1M pH4.5的醋酸钠缓冲液中(在下文中作为“酶2”)用于测量。
3.溶解在0.2％苯甲酸中的标准果糖溶液(1.5mg果糖/ml)。
4.果聚糖对照粉末 具有已知果聚糖含量的大丽花果聚糖，与α-纤维素共同冷冻干燥。
试剂盒中没有的溶液 I.PAHBAH试剂 溶液A10g的PAHBAH(ρ-羟苯甲酸酰肼，Sigma订货号H-9882)放在250ml烧杯中，加入60ml蒸馏水，边搅拌边向悬浮液中加入10ml浓盐酸。将溶液补充到200ml，室温储藏。
溶液B将24.9g柠檬酸三钠、其次是2.20g氯化钙、最后是40g氢氧化钠边搅拌边逐步溶解到500ml蒸馏水中。在加入氢氧化钠后，溶液可以呈乳状，但用水补充到2l后变得澄清。溶液储藏在室温。
在使用前，向180ml溶液B中加入20ml溶液A，充分混合(＝PAHBAH试剂)。溶液必须储藏在冰上，4小时内使用。
II.50mM氢氧化钠溶液 III.碱性硼氢化钠溶液 在50mM氢氧化钠中的10mg/ml硼氢化钠(Sigma，订货号S-9125) IV.100mM乙酸 检测方法 1.(A)果聚糖对照 于95℃加热块中用1ml双蒸水提取20mg果聚糖对照粉末30分钟。离心后(13,000×g，5分钟)，将上清液转移到新的反应容器中，将沉淀再次加入到1ml蒸馏水中，在95℃加热块中抽提30分钟。经过再次离心(见上)以后，取出上清液与第一次的上清液混合。
(B)纯化的果聚糖/菊粉 用2ml双蒸水在95℃加热块中抽提20mg1小时。离心后(13,000×g，5分钟)，上清液转移到新的反应容器中用于测量。
2. 200μl样品与200μl酶1混合，在40℃孵育60分钟(孵育时间比megazyme规程延长了30分钟)。
3.加入200μl碱性硼氢化钠溶液，溶液充分混合并在40℃孵育30分钟，从而实现还原糖向糖醇的完全转化。
4.去掉多余的硼氢化物，加入500μl的100mM乙酸并充分混合调整溶液到pH＝4.5。
5.来自纯化的果聚糖/菊粉(非果聚糖对照)的提取液用双蒸水1:5稀释。然后取来自该混合物和果聚糖对照的溶液各100μl，与100μl的pH＝4.5、100mM醋酸钠缓冲液混合。
6. 200μl溶液与100μl酶2混合，在40℃孵育60分钟(孵育时间比megazyme试剂盒延长40分钟，从而实现果聚糖的完全水解)。
7.用果糖标准样品作为另一样品。试剂盒中的200μl标准果糖溶液用900μl的pH＝4.5、100mM醋酸钠缓冲液处理并混合。再取4×200μl的该混合物与100μl的pH＝4.5、100mM醋酸钠缓冲液混合。
8.所有样品和附加的空白样品(300μl的pH＝4.5、100mM醋酸钠缓冲液)与5ml的PAHBAH试剂混合，在沸水浴中精确的孵育6分钟。
9.立刻在冷水(10-15℃)中冷却样品约5分钟。
10.用分光光度计在410nm波长测量所有溶液对于空白样品的吸收。
根据下列公式进行计算 果聚糖(％w/w)＝ΔE×F×5×VEx×1.1/0.2×100/W×1/1000×162/180 ΔE ＝样品对于空白样品测量的PAHBAH吸收 F＝将果糖吸收转换成每μg果糖的系数(54.5μg果糖/吸收) 5＝将200μl变成1ml孵育体积的系数 VEx ＝精确体积 1.1/0.2 ＝来自1.1ml酶促消化物中的0.2ml W＝精确的样品重量，单位为mg 100/W＝表示果聚糖是初始重量(W)的％的系数 1/1000 ＝μg转化成mg 162/180 ＝将测量的游离果糖转换成结合在果聚糖中的脱水果糖的系数 2.2通过外切菊粉酶水解测定果聚糖 1％(w/v)的材料用双蒸水在95℃抽提30分钟，然后用水(见上述)1:25稀释。对于外切菊粉酶消化(100μl)，50μl的抽提液在含有25U外切菊粉酶(Megazyme International Ireland Ltd，Wicklow，Ireland，商品号E-EXO1)的pH5.6 0.1M醋酸钠中于40℃孵育3小时。在95℃孵育10分钟终止反应。按“糖测定”方法中的描述光度学测定释放的葡萄糖和果糖。通过加合葡萄糖和果糖的含量，以及算入系数162/180(将测量的游离己糖换算成果聚糖中结合的己糖)测定果聚糖含量。
3.糖测定(葡萄糖、果糖和蔗糖) 通过酶促分析NAD+(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)向NADH(还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)的转化作用测定葡萄糖、果糖和蔗糖的含量。在还原反应中烟酰胺环丧失了芳香族特征，因此吸收光谱改变。可以用光度测定法检测吸收光谱的改变。
通过己糖激酶和腺苷三磷酸(ATP)将葡萄糖和果糖转化成6-磷酸葡萄糖和6-磷酸果糖。再通过6-磷酸葡萄糖脱氢酶将6-磷酸葡萄糖氧化成6-磷酸葡萄糖酸。NAD+在该反应中被还原成NADH，形成的NADH总量用光度测定法测量。形成的NADH与抽提液中存在的葡萄糖的比例为1:1，因此可以用NADH的摩尔消光系数(6.3l mmol-1cm-1)根据Lambert-Beer定律从NADH的含量计算出葡萄糖的含量。
在6-磷酸葡萄糖的氧化作用完成后，溶液中以同样方式产生的6-磷酸果糖由磷酸葡萄糖异构酶转化成6-磷酸葡萄糖，再氧化成6-磷酸葡萄糖酸。果糖和形成的NADH的量的比例也是1:1。按葡萄糖中描述的方法从形成的NADH总量计算果糖含量。
然后，用蔗糖酶(Megazyme产)将提取液中存在的蔗糖分解成葡萄糖和果糖。上述酶通过依赖NAD+的反应将释放的葡萄糖和果糖分子转化成6-磷酸葡萄糖酸。一分子蔗糖转化成6-磷酸葡萄糖酸产生2分子NADH。形成的NADH的量同样用光度测量法测量，用NADH的摩尔消光系数计算蔗糖含量。
4.分子量分布分析 4.1有光散射和折射率检测的凝胶渗透色谱(GPC-RI-MALLS系统) 菊粉/果聚糖以0.5％(w/v)的浓度溶解在水中。溶液在95℃加热10分钟。用下列仪器分析聚合物PL120凝胶色谱(Polymer Laboratories，Germany)、Midas自动采样器(Spark，Holland)、配备有λ0＝690nm以及角范围从14.9°到162.9°的16道检测器以及K5流动室并且组合有粘性-折射率检测器η-1002(WGE Dr.Bures GmbH & Co KG，Germany)的DAWN-EOS光散射检测仪(Wyatt Technology Santa Barbara，USA)。在下列柱上分级分离聚合物TSK前置柱、TSK6000PW、TSK3000PW(TosohBioScience GmbH Stuttgart，Germany)。注射100μl溶液。在30℃的温度下进行分级分离，流速为0.8ml/分钟，洗脱剂为0.3M NaNO3。用Astra4.90.08程序(Wyatt Technology Santa Barbara，USA)分析样品在GPC-RI-MALLS-MALLS中的分子量分布。
4.2用PCA水解测定菊粉的DPn 菊粉用全氯乙酸(PCA)完全水解。从所产生果糖和所产生葡萄糖的比值测定菊粉样品的平均链长数(DPn)。
样品制备 精确称量50.0+/-5.0mg菊粉于1ml烧瓶中。加入700μl的H2Obidest溶解。然后，搅动样品使样品材料尽可能地脱离容器底部，然后置于沸水浴中(～99℃)。孵育期间，每30秒搅动烧瓶一次。孵育后，样品冷却到室温后再加入H2Obidest到1ml刻度标记。样品溶液的菊粉浓度为5.0+/-0.5％。保留200μl冰冻到-20℃用于测定水解前的糖。在糖测量前，在室温下解冻、混合该样品，在95℃加热块中1400转/分搅动溶解5分钟，4000转/分离心2分钟。
水解和样品回收 250μl的～5％菊粉溶液已经制备在250μl 18％PCA(菊粉终浓度2.5％，PCA9％)中。替代的，900μl的5％菊粉溶液已经制备在100μl5％PCA(菊粉终浓度4.5％，PCA 0.5％)中。在4000转/分混合并离心水解混合物1分钟。然后，将水解混合物置于37℃，或者56℃的加热器(加热块)上。在不同的时间点，再次混合水解产物并在4000转/分离心1分钟后，回收100μl样品并立刻加入水性NaOH的中和混合物进行中和。用pH指示剂(pH试纸)检测中和的样品的pH值。回收样品的时间点是50分钟、2小时、3小时、4小时和24小时。所有已中和的样品都冷冻在-20℃。在测量糖以前，室温下解冻、混合这些样品并在4000转/分离心2分钟。用10μl中和的水解产物加90μl H2Obidest制成用于测量果糖的1:10稀释液。
糖的测量 为了测定所有样品中在水解作用中释放出来的果糖和葡萄糖，使用光度学的葡萄糖和果糖测量方法。在水解作用前的样品中，除了葡萄糖和果糖外还测量了蔗糖。测量在微量滴定板中使用SPECTRAmax光度计(Molecular Devices)重复测定。所有使用的酶溶液都在测量缓冲液中制备，测量缓冲液包含50mM咪唑-HCl pH 6.9、2.5mM MgCl2、1mM ATP和0.4mM NADP。在340nm观察NADP向NADPH的转化。
为了测量水解前的糖，使用未稀释的5％菊粉溶液。10μl该溶液加至200μl测量缓冲液。通过加入2μl己糖激酶(来自酵母，0.3U/μl)和6-磷酸葡萄糖脱氢酶(来自酵母，0.14U/μl)的混合物测量葡萄糖。在葡萄糖完全转化后，加入2μl磷酸葡萄糖异构酶(来自酵母，0.14U/μl)测定果糖。一旦果糖的转化完全，再加入2μl β-果糖苷酶(3U/μl)裂解现存的蔗糖。
使用在前文第3项(糖的测定)内描述的方法测量葡萄糖和果糖。
计算 在计算中，以摩尔消光系数6.23l＊mmol-1＊cm-1作为计算NADP向NADPH转化的基础。水解产物中的葡萄糖和果糖的浓度减去水解前已经存在的葡萄糖和果糖的浓度。同样的，从水解前样品中存在的蔗糖中水解释放的葡萄糖和果糖也要从中减去。由此获得在菊粉的水解过程中产生的果糖和葡萄糖的浓度。因此，可以根据下列公式计算数均链长度(DPn) DPn＝(c果糖/c葡萄糖)+1 在这里，假设每个菊粉分子只有一个末端葡萄糖。
作为水解作用完全度的对照，通过所产生葡萄糖和果糖的浓度和所应用菊粉质量间接测定回收率。
5.用离子交换色谱和带有脉冲电流检测(HPAEC-PAD)分析菊粉 用阴离子交换色谱分级分离菊粉多聚体的混合物，并用DIONEX系统(GP50梯度泵、AS50自动采样器、585型柱式加热炉、ED50检测器、CarboPac PA-100前置柱、CarboPac PA-100分离柱，DIONEXCorporation产，Germany)进行脉冲安培检测。柱式加热炉的温度为30℃。洗脱剂A为150mM NaOH，洗脱剂B为在150mM NaOH中的1M醋酸钠。流速为1ml/分钟。
用双蒸水制备0.5-2％(w/v)菊粉溶液，并在95℃孵育到菊粉完全溶解为止。
ED50检测器波形具有下列组成 时间(秒) 电势(V) 0.00 0.05 0.28 0.05 积分开始 0.48 0.05 积分结束 0.49 0.65 0.60 0.65 0.61 -0.96 0.72 -0.96 0.73 0.05 下列梯度用于最大程度的分级分离菊粉多聚体 梯度1时间(分钟) 洗脱剂A(％) 洗脱剂B(％) (90分钟) 0100 0 5100 0 40 7228 70 5545 75 0 100 80 0 100 85 100 0 90 100 0 用DIONEX Chromeleon(6.6版)软件分析色谱图。
6.用HPAEC-PAD确定链长在DP＝3到DP＝10的菊粉低聚物在总菊粉中的百分比含量 用改变了检测器设置和不同的盐梯度的阴离子交换色谱和安培检测法(见方法6)测定具有链长在DP3到DP10间的菊粉多聚体的比例。
用纯化的朝鲜蓟菊粉制备2％(w/v)水溶液。每次阴离子交换色谱用梯度2分离100μl该溶液，未启用ED50检测器，并在走柱后收集独立的寡果聚糖。用2％强度的菊粉溶液进行四次分离。
梯度2时间(分钟) 洗脱剂A(％) 洗脱剂B(％) (50分钟) 0 100 0 5 100 0 35 76 24 37 0100 42 0100 45 100 0 50 100 0 收集的级分用乙酸(pH＝7)中和，再在批量加工中与阴离子交换剂(TMD8混合床树脂，Sigma，订货号M8157)室温孵育5分钟并振荡去掉盐分。通过离心和0.2μm筛(ultrafree-MC，amicon，订货号UFC3 0LG 25)过滤去掉溶液中的阴离子交换剂。
在真空浓缩器中冷冻和浓缩级分至冻干。四次走样的相应级分混合在总体积250μl的去离子水中。
为了测定不同低聚物的比例，用外切菊粉酶将单个的级分水解成葡萄糖和果糖。根据需要稀释级分。100μl的级分溶液用0.25U的外切菊粉酶(Megazyme，订货号E-EXO1)在37℃消化3小时。在95℃孵育10分钟终止反应。冷却后，过滤溶液(ultrafree-MC，amicon，订货号UFC3 0LG 25)。150μl的滤液用离子交换色谱分级分离，其使用梯度2并带有下列波形的检测器 时间(秒) 电势(V) 0.000.05 0.200.05 积分开始 0.400.05 积分结束 0.410.75 0.600.75 0.61-0.15 1.00-0.15 用6μM-30μM浓度范围的葡萄糖和标准果糖溶液校准HPAEC-PAD系统。级分中释放的葡萄糖和果糖的浓度在该校准的辅助下测定(单位μmol/l)。
为了计算在总菊粉中的DP3-DP10的寡聚物的百分比含量，用相应寡聚物释放的总葡萄糖和果糖除以纯化的朝鲜蓟菊粉(2％强度溶液)的重量。
7.测定水含量 用AQUA 40.00 Karl-Fischer滴定器(analytikjena AG产)测定水含量。用Hydranal-Coulomat AG(

，订货号34836)作为阳极电解液。用水含量为15.61-15.71％的酒石酸二钠二水合物(

，订货号32323)作为参比物。称10-20mg样品到5ml样品瓶(N20-5DIN，Machery-Nagel，订货号702 04.36)中，瓶子用crimped cap(N20 TS/oA，Machery-Nagel，订货号702 815)封闭，用Karl-Fischer滴定器测定样品的水含量。
8.制备菊粉糊剂 通过在30秒阶段持续添加菊粉，用IKA RW16基本搅拌器(IKAWerke GmbH und Co.KG，79219 Staufen，Germany)在6-7档驱动小搅拌器(三环、2cm宽、8.6cm长)将10.5g菊粉(干物质)分散到150ml玻璃烧杯中的59.5ml水或pH4.0的柠檬酸盐缓冲液中。然后，将悬浮液转移到250ml的测量量筒(直径35mm、高160mm)中，用Ultra-Turrax T25(T25基本型分散器)(IKA Werke GmbH und Co.KG，79219 Staufen，Germany)在24000转/分剪切3分钟。容器的内容物不冷却。再将菊粉糊剂转移到100ml玻璃烧杯中，盖上玻璃盖，储存在13℃冰箱中过夜。在之后的每一步测量前，菊粉糊剂都先在室温放置1小时。然后用长桨叶搅拌器(2叶搅拌桨叶在1cm厚的轴上；桨叶宽1.4cm、桨叶长5.9cm)，在IKA RW16基本型搅拌器(IKA Werke GmbH und Co.KG，79219 Staufen，Germany)100转/分驱动下，搅拌5分钟直到光滑。在此之后，立刻将糊剂转移到各自的测量容器中。
9.测定菊粉糊剂的剪切稳定性 用Rotovisko VT550粘度计(以前为Thermo Haake GmbH，现在为Thermo Electron GmbH，63303 Dreieich产，Germany)在20-22℃测量温度下，在测量杯(直径42mm；高度93mm)中用转速128转/分的斜桨式搅拌器测量含水菊粉糊剂的剪切稳定性。出于该目的，在Rotovisko中搅拌菊粉糊剂15分钟，并在搅拌周期的开始(曲线最高点)和结束时测量每种条件下的糊剂粘度。然后计算搅拌处理结束时的粘度(Visc2)与开始时的粘度(Visc1)间的关系，从而测定剪切稳定性 剪切稳定性[％]＝Visc2/Visc1＊100 10.确定菊粉糊剂的酸稳定性 制备在pH4的柠檬酸缓冲液中的菊粉糊剂用于测定酸稳定性。测定在酸性基质中的稳定性与测定剪切稳定性类似，即，在20-22℃的测量温度下使用Rotovisko VT550粘度计，在测量杯(直径42mm；高度93mm)中使用128转/分转速的斜桨式搅拌器。菊粉糊剂在Rotovisko中搅拌15分钟，在搅拌周期的开始和结束时测量每种条件下的糊剂的粘度。然后计算搅拌处理结束时的粘度(Visc2)与开始时的粘度(Visc1)间的关系，从而测定酸稳定性 酸稳定性[％]＝Visc2/Visc1＊100 11.确定菊粉糊剂的热稳定性 用DSR流变仪(以前为Bohlin Instruments GmbH，75181 Pforzheim，Germany；自10/2004后为Malvern Instruments GmbH，71083Herrenberg，Germany)按下列设定测定菊粉糊剂的热稳定性 测量系统 锥(4°)/板 速率 0.1Hz 应变 0.001 初始压力 0.6Pa 温度范围 30℃-90℃(1℃/分钟) 将凝胶粘性小于2Pas时的温度定义为菊粉糊剂的溶解温度。
12.菊粉的差示扫描量热法 称每份3g的菊粉(干物质)到50ml刻度的聚丙烯瓶中(30.0×115mm，Greiner产，订货号227261)。每份粉末加入18ml双蒸水，振荡。所有悬浮液都放在水浴(95℃)中振荡若干次溶解。20分钟后凭视力确定所有的悬浮液都已经完全溶解。然后，根据聚丙烯管的刻度将溶液补充到20ml形成15％强度溶液(w/v)。
然后，立刻将热溶液全部放入Petri培养皿中(100×20mm，Greiner产，订货号664102)，在37℃开盖干燥2天。然后，将获得的干燥材料转移到研钵中研磨2-3分钟。然后在配有附加器的锤磨机中(Retsch的MM300)使该粉末成为均匀分布的颗粒，包括直径20mm的钢球以30赫兹的频率研磨30秒。然后，将粉末转移到可封闭的容器中用于DSC测量。
用自动的Karl-Fischer滴定器测定样品的水含量(见常规方法7)。
对于DSC测量，称约10mg菊粉干物质到不锈钢盘中(体积50μl)，测定精确的重量，加入30μl蒸馏水。然后密封盘。用空的不锈钢盘作为参比。在有自动采样器的DSC装置中(Perkin Elmer；Diamond)从10-160℃加热样品，加热速率为10℃/分钟。用PYRIS7.0软件程序进行数据分析(Perkin Elmer，63110 Rodgau-Jügesheim，Germany)。在本条件下，测定T0(起始)和自由焓dH。
13.测定粘度 90℃的菊粉溶液粘度对浓度 用相应体积的蒸馏水(重量每体积)补足菊粉量产生菊粉的水性悬浮液。在持续搅拌下得到的悬浮液在95℃水浴中加热溶解。
用CVO 120HR Bohlin/Malvern流变仪进行测量，在椎板系统CP4°/40mm上使用等温的(90℃)粘度测量模式。用10/秒的剪切速率作为预剪切60秒，加10秒驰豫时间。用剪切率模式的对数扫描类型步骤测量剪切。起始剪切率为20/秒，终剪切率为30/秒，上升波型为20秒持续时间和10秒积分时间。在20s-1的剪切率处采集数据。
14.测定凝胶强度和粘弹性性能 在Haake Rotovisco VT 550粘度计的测量杯MV中装入70g 10-25重量％菊粉(蒸馏)水悬浮液。之后，置入桨叶搅拌器并设置成预加热(90℃，温套)装置。然后，在128转/分搅拌下加热15分钟。
15分钟后，将其转移到由底部和两个彼此叠置并用胶带(宽度19mm)固定的丙烯酸玻璃柱面环(每个20mm高，30mm直径)组成的容器中。样品在容器中装到低于最高沿约5mm的水平，不留气泡。然后，容器用铝箔密封并置于室温(23℃)过夜。
在室温(23℃)储存约20小时后，用Texture Analyser TA XT2测量凝胶的强度。为了在光滑的、没有干燥的表面测量凝胶强度，首先去掉将容器的两个柱面环绑在一起的胶带。然后用刀片沿着环之间切开凝胶，从而在凝胶的下部分呈现出光滑的表面。
用Texture Analyser TA XT2通过平面转环(24.5mm直径)穿透到凝胶中(深度1mm)测量凝胶强度。Texture Analyser的设置如下 测量原则 沿压力的方向施力 前速度 2mm/秒 测试速度 2mm/秒 触发值 0.01N 返回速度 2mm/秒 距离 1mm Calotte一次渗透的最大值用牛顿给出。
冷却到25℃以后的粘弹性行为 根据在粘度测定(见前述)中已描述的方法制备不同浓度的水性菊粉溶液，然后冷却。通过自动温控将冷却速率一直保持在1K每分钟。到达25℃后立即开始频率扫描。使用CVO 120HR Bohlin/Malvern流变仪的等温(25℃)振动模式在椎板系统CP4°/40mm上进行测量。不施加预剪切力。用10秒持续时间的对数扫描类型步骤测量应力。在上升过程中，起始频率为0.100Hz，终频率为5,000Hz0/sec。应力从σ＝0.100Pa开始自动调整为γ＝0.010(假设形变)。
15.发酵研究 粪便样品 参考下列淘汰标准挑选10名粪便样品的捐赠人 ·在最近6个月内没有用抗生素治疗 ·除口服避孕药外，未进行任何种类药物的持续治疗 ·在捐赠前一周没有不适 ·在捐赠前一周没有腹泻症状 ·没有特殊的治疗餐的营养 ·没有出于减重目的特别选择食物 在开始实验前1小时内采集实验用的粪便样品。精确称量4g粪便样品，用N2/CO2(80/20，v/v)曝气的Wilkins-Chalgren厌氧性(WCA)培养基1:10稀释。为了均化，将样品装入StomacherTM Lab Blender袋内并用StomacherTM Lab Blender的最大速度处理。根据样品稠度，所需时间在1-10分钟内。
在无菌条件下将1ml稀释和均化的粪便样品分别接种到Hungate培养管中，并与预装的培养基混合。管内含有9ml用N2/CO2(80/20，v/v)曝气的WCA培养基，在加入稀释的粪便样品后，WCA培养基中有待评估的碳水化合物根据单体计算，其终浓度为10mM。以上述方法制备的培养物在37℃孵育24小时。在孵育开始前和下列分析24小时后分别取4ml的样品。
样品的预处理 从Hungate管中取出的样品分别分装到两个2ml的反应管，在8000×g离心10分钟。轻轻倒出上清液并冰冻在-20℃直到参数评估。沉降的细胞重悬浮在1.5ml 1×PBS中，用三个3mm玻璃珠强力混合，并在300×g离心1分钟去掉粗颗粒。然后，1ml上清液混合3ml多聚甲醛溶液在4℃孵育3小时。然后，在8000×g离心1ml悬浮液3分钟，沉淀与300μl的1×PBS混合并在加入300μl乙醇(纯)后储存在-20℃。
测定细胞滴度 根据Thiel和Blaut(Thiel，R.，Blaut，M.(2005)Microbiol.Meth.61，369-379)的规程进行分析用FISH显微镜测定的细胞滴度。
用于测定细胞数目的探针 用自动FISH显微镜的方法分析样品中存在的细胞。为了测定总细胞数，使用探针混合物EUB-mix(EUB 338Amann等人，1990，Appl.Environ.Microbiol.56，1919-1925；EUB 785，EUB 1055和EUB 1088Lee等人，1993，Mar.Ecol.Prog.Ser.101，193-201；EUB 927Giovannoni等人，1988，J.Bacteriol.170，720-726)。由于预期的低细胞滴度，人工计数探针Lab158(Harmsen等人，1999 Microb.Ecol.Health Dis.113-12)测定的乳酸杆菌。
检测H2-产物 使用配有HP-19091P-MS4分子筛-5A毛细管柱(膜厚度30m×0.32mm×12μm)和热导率检测仪的HP 6890系列II型气相色谱检测氢。载气N2的流速为1ml/分钟。柱炉温度为40℃，检测仪温度为205℃。分流以1:10调整，注射体积为0.5ml。
测定果糖 用果聚糖分析试剂盒(Megazyme订货号K-FRUC)并根据提供的样品容积调整后测定样品的果糖含量。由于菊粉会转变成果糖，所以果糖含量是对发酵样品中菊粉残质的测量。
16.食物制备 a)低脂沙拉调料 食谱 1)供应商(所有供应商的名字和产品的名字都是注册商标)； 大豆油来自AC Humko 完整鸡蛋和蛋黄(10％盐)来自Sysco 醋(20％酸度)来自Fleischmann’s 全欧芹薄片和黑胡椒来自McCormick 山梨酸钾来自ADM 盐来自Morton 芥末粉来自French’s(82841) 砂糖来自C&H 大蒜粉和洋葱粉来自ConAgra/Gilroy 黄原胶来自Kelco(Keltrol 521) 制备 1.山梨酸钾溶于水。
2.在剪切下加入混合物B。
3.在剪切下先后加入醋和酪乳。
4.加蛋黄和完整的蛋。
5.在剪切下加入干混合物A。
6.在剪切下缓慢加入油混合物。
7.低速或用手拌入欧芹。
8.保持在冷冻下。
b)白面包 食谱 1)供应商(所有的供应商姓名和产品姓名都是注册商标) 面包用粉和软质面粉来自General Mills(Superlative #53521；Superlative #58431) 起酥油来自Loders Croaklaar(321) 砂糖来自C&H 转化糖来自LSI(Nulomoline) 脱脂奶粉来自Kerry(I1532) 速发酵母来自Fleischmann’s(2139) 盐(精制)来自Morton 蒸馏甘油单酯(Domodan PH 300K-A)、乳化剂(Panodan Datem 205K)和面包酶(GrindamylMax-Life U4)来自Danisco 制备 1.将除了盐以外的所有干物质都称到KitchenAid碗中。
2.加入转化糖、起酥油和水，在“搅拌”速度下混合1分钟。
3.加入盐，在“搅拌”速度下继续混合1分钟，在“1”速度下混合6分钟。
4.在加盖的碗中29℃醒发成形一个半小时。
5.用拳击打面团，面包成形并放入涂了油的面包盘中。
6.醒发成形约一个半小时直到体积加倍。
7.在200℃对流烤箱中烘烤30分钟直到呈轻微的金色，内部温度为96℃-100℃。
8.在烘烤中旋转盘子一次。
9.在架上冷却5分钟，去掉面包盘并冷却到室温。
实施例1源自朝鲜蓟根的菊粉的特征 1.栽培朝鲜蓟植物 朝鲜蓟植物Nun9444(也称为N9444)的变种生长在西班牙Valencia的邻近地区。六月将种子播种在网状植物温室(mesh plant house)的104凹口苗木箱(8×13孔，4×4cm)中。植物在苗木箱中栽培六周。在八月初以10000株/公顷的密度种植到田中。在第二年的七月收获整株植物。根与地上部分分离，用手在水中(在压力下)洗去附着的泥土。根部在固定物上遮光干燥3天。然后从西班牙运输到德国，未制冷。在提取菊粉前根部储存在-80℃。
2.从朝鲜蓟的根部制备菊粉 关于菊粉制备，在室温下解冻朝鲜蓟Madrigal(前述Nun 9444)变种的根部并切片。按照在前述“菊粉纯化和分级分离”方法中的描述提取和纯化菊粉。来自多数标本的纯化菊粉组合成为样品。
3.测定制备的菊粉的纯度 通过测定冻干材料的果聚糖和水含量测定制备的朝鲜蓟菊粉的纯度。测定朝鲜蓟的水含量为5.4％(见“测定水含量”的方法)。
为了确定果聚糖/菊粉含量，在2ml双蒸水中孵育20mg的朝鲜蓟菊粉，用加热块在95℃振荡1小时。果聚糖/菊粉含量(1)用“果聚糖分析规程”试剂盒(见方法2.1)和(2)用外切菊粉酶水解菊粉然后酶促测定所释放的葡萄糖和果糖的含量(见方法2.2)来测定。(1)的样品用双蒸水1:5稀释。根据果聚糖含量和水含量测定基于干物质(DM)的纯度。纯度＝果聚糖含量×100/(100-水含量)。
从表1可见，根据测定方法，制备的朝鲜蓟菊粉的纯度的平均程度是干物质(DM)的92.5％或99.1％。
表1测定所制备朝鲜蓟菊粉的纯度
4.用GPC-RI-MALLS测定分子量 用纯化的朝鲜蓟菊粉、购买的Raftiline HP参比样品(Orafti产，批次HPBNO3DNO3)和大丽花块茎菊粉(Sigma产，订货号I-3754，batch022K7045或75H7065)制备0.5％(w/v)水溶液，并用凝胶渗透色谱测定菊粉的摩尔质量分布(见方法4)。图1中描述了该分布，表2中编辑了从中计算的摩尔质量(脱水果糖＝162g/mol)和平均链长度。
用GPC-RI-MALIS系统分析分子量分布得到朝鲜蓟菊粉的重均摩尔质量Mw为9045g/mol和数均摩尔质量Mn为7797g/mol。对应的平均链长度是DPw56和DPn48。纯化的朝鲜蓟菊粉的平均链长度显著长于RaftilineHP(DPw＝25，DPn＝23)和大丽花菊粉(DPw＝29，DPn＝26)。这也反映在朝鲜蓟菊粉的最小和最大摩尔质量显著更大。
表2不同菊粉的摩尔质量分布 4a.用全氯乙酸(PCA)水解测定分子量 表2a 1.测量4.5％菊粉终浓度，0.5％TCA终浓度，24小时，56℃ 2.测量2.5％菊粉终浓度，9％TCA终浓度，4小时，37℃ 5.葡萄糖、果糖和蔗糖的测定结果 为了确定纯化的朝鲜蓟菊粉中的葡萄糖、果糖和蔗糖的比例，制备1％和2％强度水性菊粉溶液，在95℃孵育1小时。按照方法3中(“糖测定”)的描述光度学测定糖。
从表3中可见，在纯化的朝鲜蓟菊粉中可检测到的果糖含量仅为0.1％。在上述条件下用光度学的检测方法检测不到葡萄糖和蔗糖。
表3在纯化的朝鲜蓟菊粉中葡萄糖、果糖和蔗糖的含量 6.用HPAEC-PAD测定总菊粉中链长度在DP＝3到DP＝10之间的寡果聚糖的含量百分比 为了计算总菊粉中链长在DP＝3到DP＝10的寡果聚糖的百分比含量，制备所纯化朝鲜蓟菊粉的2％(w/v)水性溶液，并用HPAEC-PAD(方法5)分级分离，用方法6计算寡果聚糖的比例。所得到的值如下 实施例2菊粉糊剂的特征描述 1.测定菊粉糊剂的稳定性 对菊粉糊剂的稳定性的分析(规程见方法)表明朝鲜蓟菊粉的稳定性行为与来自菊苣(Raftiline HP)和大丽花的菊粉相比有显著的改变(见表4)。在本文使用的剪切率下，朝鲜蓟菊粉表现出最高的稳定性，超过初始值的90％。对菊粉糊剂在酸性介质中的粘度稳定性(酸稳定性)的分析还表明，在储藏2周后与24小时后的初始值相比朝鲜蓟菊粉表现出最小的改变，粘度仅增加6.7％。相反，大丽花菊粉糊剂的粘度在酸性介质中增加超过15％，而Raftiline HP则超过32％。这种后稠化是食品部门的许多应用中不需要的。朝鲜蓟菊粉糊剂的熔化温度是73℃，显著高于参比物质，即RaftlineHP(Orafti产，批次HPBNO3DNO3)的62.3℃和大丽花菊粉(Sigma产，订货号I-3754，批次75H7065)的65.5℃。在食品部门的许多热处理中菊粉糊剂的高的热稳定性是非常大的优势。
表4 2.对菊粉的差异扫描量热研究 菊粉的差异扫描量热分析(规程见方法)表明了不同材料之间熔化行为的清晰的差异(见表5)。虽然所有的菊粉样品的Tonset(To)都非常相似，其熔化焓的差异却非常大。朝鲜蓟菊粉大于30J/g，Raftiline HP仅为21.3J/g，大丽花菊粉为22.9J/g。此外，朝鲜蓟菊粉的熔化曲线形状与另外两种菊粉的明显不同(见图2)。朝鲜蓟菊粉的熔化曲线比其他两种菊粉在起始处的过程更浅，但是随后比Raftiline HP或大丽花菊粉上升得更高(图2)。在食品部门的某些热处理中，朝鲜蓟菊粉该增加的热稳定性是重要的优势，因为朝鲜蓟菊粉比Raftiline HP或大丽花菊粉对高温显著的更不敏感。
表5 实施例3粘度、凝胶化行为、溶解度 a)粘度 表6比较作为浓度的函数的菊苣和朝鲜蓟菊粉在水中的动力学粘度(T＝90℃)
从上表可见，浓度达到22.5％，两种菊粉在90℃都表现出非常低的粘度(水＝1mPas)。当浓度达到25％(w/v)时发明的菊粉开始变得粘稠，同时Raftiline HP在30％仍然与水非常类似。在30％时，发明的菊粉表现出意料之外的高粘度。
b)凝胶化行为 对热增溶后菊粉的凝胶化行为进行两种类型的分析。菊粉是在表2和实施例2中描述的那些。首先，将不同浓度的朝鲜蓟菊粉(本发明的)、Raftiline HP和大丽花菊粉加热到90℃，然后在室温冷却20小时。形成的凝胶表现出颗粒类型特征(“颗粒凝胶”)。用质地分析定量凝胶强度，值列在下表中。在给定的20％(w/v)浓度下，朝鲜蓟菊粉产生的凝胶非常强韧，而没有观察到Raftiline HP形成凝胶，对于大丽花菊粉仅获得布丁样的稠度。
表7热溶解菊粉的凝胶的强度
用动力学流变仪对凝胶形成和稳定性进行更细化的特征描述。不同浓度(w/v)的Raftiline HP和本发明的朝鲜蓟菊粉(DPw＝56)在90℃可溶于水，并且以1℃/分钟的速度冷却到25℃。
表8

上表中的结果表明在20％到22.5％，Raftiline HP没有表现出凝胶化行为(“G”>G；粘度模量>弹性模量)。相反，在相同浓度本发明的朝鲜蓟菊粉已经形成了非常坚固的凝胶。
c)溶解度 在另一个试验中，在98℃制备Raftiline、大丽花菊粉和朝鲜蓟菊粉的20％(w/v)溶液，然后储藏在冰箱中。然后定量仍然在溶液中的菊粉的量。使用的菊粉是表2和实施例2中描述的菊粉。
表9不同菊粉的溶解度 如上表所示，显然Raftiline溶解得最好，其次是大丽花菊粉，而朝鲜蓟菊粉仅溶解了很少的量。
上述观察提示了在中等(低于60℃)的或较低的温度下，与其他可以商业购买的菊粉相比，可以在不影响粘度的条件下，向食品中(例如饮料、调味品)掺入更大量的朝鲜蓟菊粉。这对于食品应用是很大的优点。
实施例4发酵研究 a)发酵速率 用产生的H2气的产量指示与不含菊粉的对照相比人的粪便细菌对DP58的朝鲜蓟菊粉(批次A和B)和Raftilin HP的发酵。
下表显示了在发酵24小时后菊粉含量(残留菊粉+标准误)占初始使用的菊粉数量的百分比(独立发酵制备每种物质的平均值，n＝10)。
表10 ＊与Raftiline HP相比的差异显著性(成对点样品的T检验) 表中显示了发酵24小时后发明的样品(朝鲜蓟菊粉，平均DPw 58)比Raftiline HP样品中存在更多的残留菊粉。因此粪便细菌发酵DP 58的朝鲜蓟菊粉的速度慢于商业的Raftiline HP。与商业化菊粉相比，发酵更慢的长链菊粉，如本发明的菊粉，可以预期在结肠的更远端发挥代谢和益生效应。在远端结肠的发酵作用是有益的，因为许多肠道疾病(例如溃疡性结肠炎、憩室疾病)都主要分布在此。
b)益生效应 下表显示了根据空白样品(不含菊粉)的百分比校正的，24小时后由于发酵作用导致的乳酸杆菌(Lab)数量的增加，和发酵24小时后乳酸杆菌和真细菌(Eub)的比例(每种底物独立发酵制备的平均值，n＝10)。
表11 与Raftiline HP相比，发明的朝鲜蓟菊粉会刺激乳酸杆菌的数量达到更高的水平。如果考虑到乳酸杆菌/真细菌的比例，在刺激乳酸杆菌的方面，朝鲜蓟菊粉比Raftiline HP的优势效应变得更加明确。该值更适于表达对需要的乳酸杆菌的特定刺激效应。
实施例5食品应用 a)低脂沙拉调料 表12

造粘 根据上表中显示的，使用本发明的菊粉的调料比对照略微粘稠，但仍然是光滑且可倾倒的。比使用相比实例的菊粉的调料在视觉稠度上表现更好，形成光滑的浓厚可倾倒的典型Ranch调料。使用Cargill Oliggo-FiberTMLC/HT菊粉的调料在稠度上最接近本发明的菊粉和对照，但稠度略微稀薄。Orafti

HP则表现出粘稠得多的稠度，与奶油干酪更类似，而使用Cargill Oliggo-FiberTMF-97的调料比对照更稀薄，并且在过夜储存后分离。
脂肪替代的乳化作用 使用本发明的菊粉的调料与Cargill Oliggo-FiberTMLC/HT和Orafti

HP相比，在乳化作用能力方面相似，而比使用CargillOliggo-FiberTMF-97的调料更佳，后者在过夜储存后分离。
b)白面包 表13

本发明的菊粉比对照和所竞争菊粉结合更多的水并形成更紧密的面团。因此，由发明的菊粉产生的面团具有更高的结合能力，产生更紧密和更坚固的面团，形成更均等的面包屑。
使用发明的菊粉的面团可以烘焙出比对照更好的高度和颜色。CargillOliggo-FiberTMLC/HT的面团和面包与对照相似。Orafti

HP的面团与对照相似，但烘焙的面包具有更粗糙但更均等的面包屑。CargillOliggo-FiberTMF-97不具有足够的结合性质，导致面团不能良好的发起或烘焙。
本发明的菊粉产生最均等的面包屑外观和更紧密的质地。对照和Cargill Oliggo-FiberTMLC/HT具有不均等的面包屑外观，Orafti

HP的面团具有更粗糙的面包屑外表，而Cargill Oliggo-FiberTMF-97具有更脆的面包屑外观。
结果本发明的菊粉比所竞争的菊粉在外观和面包屑产生上是更优选的。
权利要求
1.具有平均聚合度DPw 在54和61之间的菊粉。
2.权利要求1的菊粉，其具有的平均聚合度DPw在55和60之间。
3.权利要求1的菊粉，其具有的平均聚合度DPw在56和57之间。
4.权利要求1-3中任一项的菊粉，其中葡萄糖含量低于2％。
5.权利要求4的菊粉，其中葡萄糖含量低于1％。
6.权利要求1-5中任一项的菊粉，其中果糖含量低于2.5％。
7.权利要求6的菊粉，其中果糖含量低于1.5％。
8.权利要求1-7中任一项的菊粉，其中DP为3-10的果寡糖的含量低于3％。
9.权利要求1-8中任一项的菊粉，其中DP为3-10的果寡糖的含量低于1.5％。
10.权利要求1-8中任一项的菊粉，其中DP为3-10的果寡糖的含量低于0.7％。
11.根据权利要求1-10中任一项的菊粉，其特征为菊粉水性糊剂在pH4和室温下储存2周后，与粘度的初始值相比，粘度的增加低于10％。
12.根据权利要求1-10中任一项的菊粉，其特征为在剪切率为20s-1下，90℃的水中浓度30％w/v的菊粉粘度为300-1000mPas。
13.包含根据权利要求1-12任一菊粉的食品。
14.根据权利要求13的食品，选自乳品、酸奶、冰淇淋、基于乳品的思慕、鲜奶油、布丁、奶昔、蛋奶糕、奶酪、营养棒、能量棒、早餐棒、蜜饯、烤面包、薄脆饼干、曲奇饼干、饼干、谷物片、什锦干果、冰茶冲剂、果汁思慕、体重控制饮料、即饮型饮料、运动饮料、耐力饮料、补充粉混合饮料、婴幼儿配方食品、高钙橙汁、面包、牛角面包、谷类食品、面食制品、面包涂抹料、无糖糖果和巧克力、钙糖嚼片、肉制品、蛋黄酱、沙拉调料、果仁奶油、冷冻主菜、调味汁、汤和即食餐。
15.根据权利要求13或14的食品，其特征为挤压产品。
16.包含根据权利要求1-12中任一项的菊粉的膳食补充剂。
17.包含根据权利要求1-12中任一项的菊粉的化妆制品。
18.根据权利要求1-12中任一项的菊粉作为食品添加剂的用途。
19.根据权利要求1-12中任一项的菊粉作为化妆制品中的添加剂的用途。
全文摘要
本发明涉及具有平均聚合度DPw在54和61之间的菊粉及其从朝鲜蓟根部的制备，其在食品和化妆制品中的用途，和包含长链菊粉的食品和化妆制品。
文档编号A23L1/09GK101429253SQ200810173910
公开日2009年5月13日 申请日期2006年4月12日 优先权日2005年4月15日
发明者E·赫尔维吉, R·佩特斯, J·彼林 申请人:拜尔作物科学股份公司