益生元糖类组合物的制作方法
【专利摘要】本发明涉及糖类组合物在制备具有益生效果的产品中的应用，除单糖和/或二糖之外，所述组合物包含至少一种低聚半乳糖和至少一种葡聚糖作为糖类，所述葡聚糖具有α1-4和/或α1-6键合的葡萄糖单元的基本结构。
【专利说明】益生元糖类组合物
[0001]本发明涉及糖类的组合物，所述组合物包含低聚半乳糖和基本结构为a 1-4和/或a 1-6键合的葡萄糖单元的葡聚糖，所述组合物用于生产具有益生效果的食品或药品。
[0002]食物中糖类的主要作用是为宿主生物体提供能量。但是，科学研究已经表明，一些糖类具有可支持某些生物过程的另外的功能。这些物质也用作功能性食物的基础物质。这就是为何近年来越来越多地将此类具有益生效果的糖类(所谓的益生元)添加至食品和药品的原因。术语益生效果描述了对(特别是大肠的)细菌定殖的影响。
[0003]益生元的特征在于它们在小肠中不被消化，因此不会被吸收，直到它们到达大肠，在那里它们被某些细菌选择性消化并提供其营养。但是，益生元物质以靶向方式仅对那些对宿主生物体具有有用效果的微生物提供支持。
[0004]现在，假设肠道菌群由数百种细菌组成，其中大部分存在于大肠中。在这种情况下，目前仅已知一系列能够在肠外被检测出的细菌。通过诸如宏基因组分析等现代基于DNA的方法，尝试检测这些细菌，其中迄今为止只有很少是已知的。但是，实验室中目前主要使用经典细菌学方法来检测细菌的生长和来自粪便样品的病原性细菌的抑制。
[0005]属于糖类的一些益生元物质主要由大肠中所谓的双歧杆菌和乳酸菌(例如嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus))进行转化。因此,这些细菌,特别是双歧杆菌，t:匕其它细菌选择性地更快生长，并且部分地抑制其它细菌的生长，特别是还部分地抑制病原性细菌的生长。将这称为促双歧杆菌生长作用(bifidogenic effect)。作为双歧杆菌主导性生长的结果，讨论了对宿主生物体的积极健康效果，例如抑制疾病和使健壮成长(thriving)得到提高。
[0006]通常，讨论了益生元的抗病原性效果；其中包括:食物在肠中的停留时间缩短、胆固醇水平下降、血糖响应降低、骨健康(钙吸收)改善、能量摄入减少、慢性肠炎症状改善和发展成肠癌的风险减少。
[0007]讨论了与健康相关的效果，特别是婴儿营养方面。人母乳含有较大量的具有益生效果的糖类，所述糖类具有各种不同的分子组成(D.Newburg,Oligosaccharides in humanmilk and bacterial clonisation ；JPGN30:第 8-17 页(2000))。
[0008]在婴幼儿食物的制造中，在过去几年，由长链的低聚果糖和低聚半乳糖组成的益生元糖类混合物自身已经在市场上创建。该混合物公开于EP1105002。在所述申请中，明确指出排除其葡萄糖单元具有a 1-4和/或a 1-6键的糖类/糖(参见例如第[0040]段)。该限制基于以下事实:当时可获得的具有该结构的糖类是不可溶的。
[0009]在广泛的临床测试中使用了 EP1105002所述的糖类混合物，并且证明了其促双歧杆菌生长作用(Moro G, Minoli I, Mosac M 等:Dosage_related bifidogenic effectsof galacto—and fructooligosaccharides in formula-fed term infants ；J PediatrGastroenterol Nutr34:291-295(2002))。
[0010]在关于婴儿的临床研究中，可以证实的是还可以通过单独的低聚半乳糖(即，不添加长链的低聚果糖)来取得促双歧杆菌生长作用(S.Fanaro, B.Marten.R.Bagna,V.Vigi, C.Fabris, L.Pena-Quintana, F.Arguelles, K.E.Scholz-Ahrens, G.Sawatzki,R.Zelenka, J.Schrezenmeir, M.de Vrese 和 E.Bertino:Galacto-oligosaccharides AreBifidogenic And Safe at Weaning:A Double-blind Randomized Multicenter Study.JPGN 48:82-88，2009)。
[0011 ] 但是，更长链的低聚果糖未证明是促双歧杆菌的(Y.Bouhnik, L.Raskine,G.Simoneau 等:The capacity of nondigestible carbohydrates to stimulate fecalbifidobacteria in healthy humans:double_blind, randomized, paralIe 1-group,dose-response relation study ；Am.J.Cl in.Nutr.80:1658-64 (2004)) ? 仅其它细菌定殖的改变似乎与长链的低聚果糖的添加相关。
[0012]另外，已经表明特别是低聚果糖的添加在较大的婴儿和成人中引起轻度胀气。
[0013]因此，本发明的任务在于提供显示出改善的益生效果的组合物。
[0014]对本领域技术人员而言完全令人吃惊和预料不到的是，基本结构为a 1-4和/或a 1-6键合的葡萄糖单元的葡聚糖可以与低聚半乳糖实质上更好地组合，以用于益生元组合物。此外，自约2002年以来这种葡聚糖可以以水溶性形式 获得。
[0015]因此，糖类组合物在制备具有益生效果的产品中的应用是本发明的主题，所述糖类组合物包含至少一种低聚半乳糖和至少一种葡聚糖，所述葡聚糖具有a 1-4和/或a 1-6键合的葡萄糖单元的基本结构。优选的是，所述葡聚糖是在水中可溶的葡聚糖。
[0016]根据本发明，可溶性糖类是这样的糖类，其在室温下在水中形成物理意义上均匀的溶液，浓度至少为 lg/L (见R&iipps Chemie Lexikon)。
[0017]根据本发明和根据国际上应用的定义，具有益生效果的糖类或益生元是不可消化的食物成分，即，健康人的小肠不能吸收的成分，其选择性地刺激细菌物种或有限数量的细菌物种的生长和/或活性，因此对宿主生物体具有健康促进效果(Roberfroid，M.C.:Prebiotics !preferential substrates for specific germs ? ；Am J Clin Nutr73/ 增刊):406S-409S(2001)) o
[0018]本发明的特征在于当将低聚半乳糖与基本结构为a 1-4和/或a 1_6键合的葡萄糖单元的葡聚糖组合使用时，出现了显著的协同益生效果。
[0019]本发明使用的葡聚糖是具有至少3个D-葡萄糖单体的低聚糖和/或多糖，这些单体通过糖苷键(本案中通过a-糖苷键)相互连接。它们可以单独地分别包含在糖类组合物中，或以两种以上的葡聚糖的混合物的形式包含在糖类组合物中。特别优选的葡聚糖是右旋糖酐(具有a -1, 4/1，2/1，3支链的a -1, 6_葡聚糖)、转糖链球菌葡聚糖(mutans，a -1, 6-葡聚糖)、糖原(a -1, 4和a -1, 6_葡聚糖)、普鲁兰多糖(a _1，4和a -1, 6_葡聚糖)和淀粉(a -1，4和a -1, 6-葡聚糖(直链淀粉，支链淀粉))。具体而言，所述糖类组合物优选包含淀粉。
[0020]在特别优选的实施方式中，本发明使用的葡聚糖是抗性淀粉、抗性淀粉降解时出现的降解产物和/或抗性聚右旋糖。作为抗性淀粉，特别优选使用抗性麦芽糊精和/或抗性糊精。
[0021]抗性淀粉是化学组成类似于常规淀粉的物质和在将淀粉降解时出现的产物，它们通常是不可消化的，即，它们不被人消化酶降解。这意味着，抗性淀粉是不被健康人的小肠吸收的淀粉和在将淀粉降解时出现的产物，因此可归类为纤维。
[0022]抗性淀粉可分类成四种亚型:[0023]-1型:物理方法不能获得的淀粉(例如来自谷物和植物成分)
[0024]-2型:高结晶度的天然颗粒淀粉(例如来自香蕉)
[0025]-3型:通过回生(retrogradation)(糊化)而(蒸煮)产生的部分高结晶度淀粉
[0026]-4型:化学改性淀粉
[0027]正在讨论这些所谓的纤维的积极作用，特别是短链脂肪酸的形成而引起的积极作用，所述短链脂肪酸为由相应的细菌在大肠中产生的主要代谢终产物。它们是代谢物乙酸酯(盐)、丙酸酯(盐)和丁酸酯(盐)(D.L.Topping 和 P.M.Clifton:Short-chainfatty acids and human colonic function:Roles of resistant starch and non-starchpolysaccharides ；Physiol.Rev.81:1031-1064(2001))。特别是丁酸酯(盐)对肠功能(特别是对肠细胞的发育)具有积极作用，原因在于其主要用作宿主生物体的能量底物。这些脂肪酸特别对于肠粘膜的连续再生是必需的。另外，所产生的丁酸酯(盐)抑制癌细胞的细胞分裂。因此，可以通过肠道菌群产生此类短链脂肪酸的益生元糖类对于宿主生物体有较高价值。
[0028]抗性淀粉的制备例如描述于W02008/080630。在所述文献中，可以发现关于抗性淀粉的分子结构、关于确认方法和单独用作益生元食物成分的其它信息。
[0029]不限制一般性的原则下，C*Actistar(由 Cerestar 制造)、Novelose、HI_MAIZE260或H1-MAIZE1043(由National Starch制造)是目前市场上所述抗性淀粉的典型产品。
[0030]最近，在市场上还提供水溶性抗性麦芽糊精。它们通常不限制地包括，例如产品Nutriose-FB和Nutriose-FM (由Roquette制造，聚合度DP为约> 10)以及产品Fibersol-2 (由ADM/Matsutani制造)。另外，现在市场上也可获得水溶性抗性糊精/聚右旋糖。它们包括产品Lites`se、Litesse-Two和Litesse-Ultra(由Danisco制造)以及产品STA-LITE (由Tate&Lyle制造)(聚合度DP都为约≥12)。
[0031]例如在EP0910359中描述了改性抗性淀粉在改善消化道的微生物定殖中的应用。因此，抗性淀粉的益生效果本身是公知的。在例如W02005/056023中还描述了糖类与抗性淀粉组合用作益生元及其组合产品。但是，之前尚未描述在使用低聚半乳糖和抗性淀粉的本发明的组合时的特别有效的益生效果。
[0032]除了 EP1105002中的低聚半乳糖与低聚果糖的前述益生元组合之外，在W02006/134409中描述了低聚果糖与多种其它糖类(例如普通(非抗性)淀粉及其水解物、不消化性聚右旋糖、低聚半乳糖和其它物质)的益生元组合，其中通常总是必须存在一种或多种低聚果糖作为成分。
[0033]但是在优选实施方式中，根据本发明的糖类组合物不包含低聚果糖。
[0034]如果将在基本结构中葡萄糖单元以a 1-4和/或a 1-6键连接的糖类与低聚半乳糖组合，令人惊奇的是，实现了实质上显著的促双歧杆菌生长作用，这意味着即使通过在食品或药品中添加更少量的本发明的组合物，也能实现仅在实质上更高浓度的单独各物质(低聚半乳糖或抗性淀粉/麦芽糊精/糊精)下才能够实现的效果。
[0035]此外，与低聚半乳糖和低聚果糖的组合相反，在用本发明的组合物(即，低聚半乳糖与抗性淀粉和/或聚右旋糖的组合)治疗的受试对象，特别是婴儿中，能够观察到胀气程度显著降低。
[0036]在这种情况下，聚右旋糖最可能特异性地刺激双歧杆菌，而不是乳杆菌(H.M.Probert, J.H.A.Apajalahti, N.Rautonen, J.Stowell 和 G.R.Gibson:Polydextrose,lactitol, and frueto~oIigosaccharide fermentation by colonic bacteriain a three-stage continuous culture system ；Appl.Environ.Microbiol.70:4505-4511 (2004))，并且以靶向方式抑制类菌体(bacteroid)物种。
[0037]本发明的低聚半乳糖是水溶性的、具有3~9个单糖单元，优选具有3~6个单糖单元的低聚糖糖类，其中主要是半乳糖特别是D-半乳糖作为单糖存在。因此，低聚半乳糖优选是三、四、五或六糖的低聚糖。它们可以各自单独地包含在糖类组合物中，或以两种以上的低聚半乳糖的混合物的形式包含在糖类组合物中。尤其是优选使用a-低聚半乳糖或
低聚半乳糖。特别是，优选使用(6-低聚半乳糖。
[0038]在工业规模上使用(6-半乳糖苷酶通过所谓的转糖苷反应来生产低聚半乳糖(也称为G0S)。因此，通常也将它们称为转低聚半乳糖(trans-galactooligosaccharides)(T0S, TG0S)。不限制一般性的原则下，本发明使用的低聚半乳糖例如具有以下分子结构:
[0039]a-D-葡萄糖-(1-4)-D-半乳糖[_(1-6) - P _D_ 半乳糖]n，其中 n = I ~4
[0040]通过贸易可获得的产品Oligomate(Yakult)和 Vivinal-GOS (D0M0/Frieslandfoods)是本发明的低聚半乳糖的实例。
[0041]本发明的益生元糖类组合物的优选混合物包含50%重量~95%重量的低聚半乳糖和5%重量~50%重量的a 1-4和/或a 1-6键合的葡聚糖。特别优选80%重量~90%重量的低聚半乳糖和20%重量~10%重量的具有a 1-4和/或a 1-6键合的葡萄糖单元的葡聚糖的组合物。
[0042]也可将改性单体用于本发明使用的糖类。例如，可以对所述低聚半乳糖或所述葡聚糖进行酶促改性。作为选择，还可以进行技术改性。此外，单体或构成其的单元也可被-0S03H和/或-OPO3H基团改性。
[0043]在6~8月龄的240个婴儿中，以4g/L的浓度在临床研究中测试了与作为婴儿配方产品(infant formula)成分的100%的低聚半乳糖或100%的抗性麦芽糊精相比的由80%重量的低聚半乳糖(Vivinal-G0S，D0M0/Frieslandfoods)和20%重量的抗性麦芽糊精(Nutriose-FM, Roquette)组成的本发明的组合物。关于细菌的确认量的结果(每克粪便
中的细菌数量的对数值)示于下表中:
[0044]
【权利要求】
1.糖类组合物在制备具有益生效果的产品中的应用，除单糖和/或二糖之外，所述组合物包含至少一种低聚半乳糖和至少一种葡聚糖作为糖类，所述葡聚糖具有a 1-4和/或a 1-6键合的葡萄糖单元的基本结构。
2.如权利要求1所述的组合物的应用，其特征在于，所述葡聚糖具有水溶性。
3.如权利要求1或2所述的组合物的应用，其特征在于，所述葡聚糖是抗性淀粉、抗性淀粉降解时出现的降解产物和/或抗性聚右旋糖。
4.如权利要求3所述的组合物的应用，其特征在于，所述抗性淀粉是抗性麦芽糊精和/或抗性糊精。
5.如权利要求1?4中任一项所述的组合物的应用，其特征在于，所述组合物不包含任何低聚果糖。
6.如权利要求1?5中任一项所述的组合物的应用，其特征在于，所述组合物不包含任何其它的低聚糖。
7.如权利要求1?6中任一项所述的组合物的应用，其特征在于，所述组合物包含50%重量?95%重量的低聚半乳糖和5%重量?50%重量的葡聚糖。
8.如权利要求7所述的组合物的应用，其特征在于，所述组合物包含80%重量?90%重量的低聚半乳糖和10%重量?20%重量的葡聚糖。
9.如权利要求1?8中任一项所述的组合物的应用，其特征在于，所述组合物还包含一种或多种选自包含蛋白质、脂肪、糖类、矿物质、微量元素和维生素的组中的成分。
10.如权利要求1?9中任一项所述的组合物的应用，其特征在于，所述产品是食品或药品。
11.如权利要求10所述的组合物的应用，其特征在于，所述食品是婴儿配方产品。
【文档编号】A23L1/30GK103533851SQ201280009663
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年2月14日 优先权日:2011年2月25日
【发明者】京特·萨瓦特兹奇, R·泽伦卡 申请人:德意志牛奶公司