纯化可溶性甘露聚糖的制备方法以及纯化甘露聚糖组合物与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年11月5日提交的美国临时专利申请序列No.61/410,609的优先权，其全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及纯化的多糖组合物领域。更具体而言，本发明涉及用于降低食物的碳水化合物血糖指数并减缓血糖升高的组合物的提取和纯化。

背景技术：

豆类纤维作为可溶性膳食纤维的天然来源，已经引起了相当大的关注。豆类包含由角质和相对较大的白色、半透明胚乳层包围的中间硬的黄色胚芽。该胚乳包含具有主要含有半乳糖侧链的甘露聚糖骨架的多糖。胚乳由韧性的、深棕色外皮包围。胶浆部分的颜色取决于外皮(棕色)和子叶(黄色)的含量。

不利的是，市售的各种豆类面粉可能具有不期望的天然化学品、气味和臭味。另外，它们具有高粘度并且不能以所需的临床有效量作为膳食补充剂。它们也可包含一定量的可能具有毒性(包括类似于有效地作为口服避孕药的甾类激素那样影响生育)的甾族结构的皂素。已知皂素和生物碱在过量摄入时能引起一系列毒性反应。为了制备具有高的有效负载量的可溶性甘露聚糖纤维的膳食补充剂，需要除去这些皂素、其它生物碱和不期望的蛋白脂质、以及其它不合意的组分，从而使产品适合用作功能性膳食补充剂。

1970年的营养学研究表明，不同的碳水化合物在食用后对血液葡萄糖(糖)水平的影响不同。该发现挑战了一般性假设：所有复合碳水化合物(淀粉)产生的血糖反应均低于单糖，并且也质疑了过去30年以来调节糖尿病患者的饮食的碳水化合物交换表的临床意义。该交换表基于这样的假设：包含相等量碳水化合物的不同食物部分将产生相同的血糖反应。因此，为了根据在食用后升高血液葡萄糖的水平的程度来对不同食物的相等量碳水化合物分级，开发了血糖指数(GI)法。具有高GI值(≥70)的食物含有快速消化的碳水化合物，其使血液葡萄糖水平有较大的快速升高和降低。对比而言，具有低GI值(≤55)的食物含有缓慢消化的碳水化合物，其使血液葡萄糖水平产生逐步、相对较低地升高。

在过去20年的研究证明不能根据食物所包含的碳水化合物的类型和含量来精确地预测食物对血液葡萄糖水平的影响。这是由于碳水化合物消化和释放入血液的速率受到许多食物因素的影响，例如食物的物理形式、其脂肪、蛋白质和纤维含量、以及其碳水化合物的化学结构。由于这些原因，在相同食品类型中表面类似的食品可以产生明显不同的血糖反应。因此，需要根据个体来测量食品的GI值。

GI研究对食品工业和人类健康具有重要的意义。目前，科学家们认为食品标签上常见的术语“复合碳水化合物”和“糖”几乎没有营养或生理学意义。近年来，联合国粮食及农业组织(FAO)以及世界卫生组织(WHO)集结了专家委员会来研究关于碳水化合物在人类营养和健康方面的重要性的可用研究证据。该委员会认可使用GI法来对富含碳水化合物的食物进行分类，并且推荐使用食物的GI值结合食物组成的信息来指导对食物的选择。目前，GI值用于为糖尿病人设计膳食计划，并且用于调查饮食的升糖作用(glycemic impact)与特定疾病的风险之间关系的科学研究中。

在过去十年以来，越来越多的研究实体表明人类饮食的整体升糖作用可以影响胰岛素耐受性的发展和相关疾病(心脏病、糖尿病)的风险，而与饮食中碳水化合物总量无关。目前，现有证据表明基于低GI的富含碳水化合物食物的饮食提高了糖尿病人群的胰岛素敏感度和血糖控制；降低了高血脂水平；并且在耐力项目中可帮助延长体能峰值。另外，低GI食物一般较少提纯并且相对饱腹，因此可用于控制体重的饮食。考虑到在所有工业化国家中非胰岛素依赖型糖尿病(NIDDM)和冠心病仍然是疾病和死亡的主要原因，人群饮食的升糖作用以何种程度影响这些疾病的开始和进程成为重大问题。因此需要进一步的研究来确定更大范围的富含碳水化合物的食物的GI值，并且确定不同处理方法的影响。可在投放市场之前确定新的食物和成分的GI值，并且可在食物营养栏中标示它们的GI值来帮助消费者尝试降低他们饮食的升糖作用。

目前，很少有同时测量餐后血糖和胰岛素反应的研究。这是由于测量血液样品中胰岛素水平的成本昂贵，并且也反映了通常认为血糖过多是糖尿病人群的饮食疗法中考虑的唯一相关餐后因素。然而，目前研究表明对某些食物的餐后胰岛素反应不成比例地高于它们的血糖反应。越来越多的饮食测试研究结果以及大量的流行病学研究表明，长期摄入高血糖负荷的饮食可以诱发再发性和高血糖，并且胰岛素水平与发生胰岛素耐受性、非胰岛素依赖性糖尿病、血脂异常和心血管疾病的风险增加有关。如果能获得常用食物的胰岛素指数值的大量数据库，则可能给出在饮食和某些慢性疾病风险之间的更直接的联系。

尽管饮食中的碳水化合物是胰岛素分泌的主要刺激，其他食物因素(如某些氨基酸和脂肪酸)也增强胰岛素的分泌。富含蛋白质但是碳水化合物含量低的食物(如肉或鱼)，与它们的低血糖反应相比，能诱导相对较高水平的胰岛素分泌。另外，富含精细碳水化合物和脂肪的食物(如巧克力和某些烘焙产品)能够产生比它们的餐后血糖反应大得多的胰岛素反应。近来，美国的畅销饮食书籍已经普及了这样的概念：富含碳水化合物的食物引发高胰岛素反应，是特别容易增肥的。不幸的是，作者没有正确地确认低或高的胰岛素食物。

技术实现要素：

本发明涉及来自各种豆类的纯化甘露聚糖或甘露聚糖纤维的组合物，以及它们的使用方法。所述纯化的大小均匀的低变应原性纤维由大于50％的甘露糖单糖单元组成，并且用于提供单一的高剂量膳食补充剂。该膳食补充剂可以通过控制循环系统对糖的消耗和吸收，从而用于降低食物的碳水化合物血糖指数并且缓和血糖升高。

在一个示意性实施方案中，本文公开了化学纯化的可溶性甘露聚糖纤维组合物以及它们在可口的膳食补充剂组合中的用途，所述可溶性甘露聚糖纤维来源于豆类种子，包括但不限于长角豆(Ceratonia siliqua)、刺云实( spinosa)、葫芦巴(Trigonelle foenum-graecum)和瓜儿豆(Cyamopsis tetragonolobus)。一种分离工艺提供了高品质的生理可溶的、化学改性且纯化的大小均匀的甘露聚糖纤维，其不含诸如蛋白质、生物碱(类似肥皂的发泡化学品)、糖苷生物碱(例如皂角苷配基)等天然杂质，诸如重金属、农药残余物和微生物毒素等环境杂质。

在一个示意性实施方案中，该纯化工艺包括至少三个纯化阶段。根据本发明，该工艺的第一阶段以混合粉状豆类种子到半液体混合物开始，该混合在溶解的条件下进行，并且从半液体混合物中提取蛋白质和颜料。第一阶段可使碱性pH溶液、小苏打、三磷酸盐、洗涤剂和/或它们的混合物与粉状豆类种子混合。碱性处理可以使用任意食品级或医药级的碱性溶液，其包括但不限于浓度为约0.01摩尔至约1摩尔的氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、碳酸氢钠(NaHCO)、碳酸钠(Na₂CO₃)和/或三铵碱(Triammonium base)。以摩尔比计，碱与豆类种子粉末的比例可为约1:2至约1:100。

根据本发明，在该工艺的第二阶段中，半液体混合物在酸中稀释并在选定温度下加热一段选定时间，从而溶解矿物质并实现蛋白质和淀粉(如多糖)的部分水解。酸性稀释剂可以为任意食品级或医药级的酸，其包括但不限于HCl、柠檬酸盐、乙酸盐、硫酸盐或是它们的混合物，它们的浓度至多为约2摩尔并且pH值低于约pH 4.0。温度和接触时间可以是在大约室温至沸点的温度下加热约30分钟至约48小时的一段时间。以摩尔比计，酸与碱性混合物的比值可以为约1:2至约1:20。

根据本发明，在该工艺的第三阶段中，将经稀释的半液体混合物与溶剂在选定温度下混合一段接触时间，从而使选定亲脂性化合物溶解并被溶剂吸收，所述亲脂性化合物包括生物碱；微生物内毒素，例如脂多糖；真菌毒素，例如黄曲霉毒素；以及多肽、低聚糖和单糖。

在一个示意性实施方案中，调节溶剂浓度至选定浓度，此时从溶剂相中回收沉淀物形式的豆类种子甘露聚糖纤维。后续处理在产生纯化甘露聚糖纤维的沉淀物的同时，产生含有污染残余物的废溶剂，所述污染残余物包括片段化的蛋白质、溶解的淀粉(如碳水化合物)、颜料、生物碱和其他种子亲脂性杂质组分，

该工艺的第三阶段可包括以约1:2至约1:20的重量:重量比(wt/wt)混合所述酸化的豆类种子混合物与溶剂。该溶剂可以为任意食品级或医药级的极性醇或酮。在一个示意性实施方案中，该溶剂为约95％的乙醇(wt/wt)并且混合时间在约30分钟至约600分钟的范围内。在接触时间期间，混合物的温度在约5℃至约80℃的范围内。为了改善高纯度纤维的回收，可通过在缓冲溶剂中重悬来重复该步骤。

根据本发明，该工艺的第四阶段包括从溶剂中分离提取的甘露聚糖或纤维。在一个示意性实施方案中，这是通过离心或过滤，之后真空干燥实现的。然而，应当理解该分离也可通过其它工业工艺实现，例如旋转蒸发。在一个示意性实施方案中，该阶段可包括用浓度为约20％至约95％(wt/wt)的范围内的极性醇(乙醇)洗涤。最终干燥工艺可包括搅动、真空、团聚和筛分。在该干燥步骤中，通过真空、造粒和筛分来处理甘露聚糖纤维，从而获得准备用于制备药物输送包装或药剂形式的膳食补充剂的粉末，所述药物输送包装或药剂例如为咀嚼片、囊片、胶囊、多浆剂(succulent)和/或浓缩液状凝胶形式。

整个工业工艺可以按照顺序或连续进料模式进行。所述的工艺可包括改进杂质提取的添加剂，例如，向溶剂中添加食品级或医药级的亚硫酸盐处理剂(例如二氧化硫气体以及亚硫酸盐、亚硫酸氢盐和偏硫酸氢盐的一种或多种)，或浓度为约0.01％至约0.4％(wt/wt)的过氧化氢。

在一个示意性实施方案中，公开了一种组合物，例如片剂形式的组合物。该组合物可包含、由下列物质组成或基本上由下列物质组成：至少一种高分子量的纯化可溶性甘露聚糖。该组合物可包含、由下列物质组成或基本上由下列物质组成：至少一种高分子量的纯化可溶性甘露聚糖以及至少一种低聚糖或/和单糖。该组合物可包含、由下列物质组成或基本上由下列物质组成：至少一种低分子量的纯化可溶性甘露聚糖。该组合物可包含、由下列物质组成或基本上由下列物质组成：至少一种低分子量的纯化可溶性甘露聚糖以及至少一种低聚糖或/和单糖。

该组合物可包含、由下列物质组成或基本上由下列物质组成：至少一种高分子量的纯化可溶性甘露聚糖和至少一种低分子量的纯化甘露聚糖。该组合物可包含、由下列物质组成或基本上由下列物质组成：至少一种高分子量的纯化可溶性甘露聚糖、至少一种低分子量的纯化甘露聚糖和至少一种低聚糖或/和单糖。该组合物可包含、由下列物质组成或基本上由下列物质组成：1-25％(wt/wt)的至少一种高分子量的第一纯化可溶性甘露聚糖、20％至80％(wt/wt)的至少一种低分子量的第二纯化甘露聚糖、以及40％至60％(wt/wt)的至少一种低聚糖和/或单糖。

该组合物可包含、由下列物质组成或基本上由下列物质组成：至少一种高分子量的纯化可溶性甘露聚糖和至少一种糖醇。该组合物可包含、由下列物质组成或基本上由下列物质组成：至少一种低分子量的纯化可溶性甘露聚糖和至少一种糖醇。该组合物可包含、由下列物质组成或基本上由下列物质组成：至少一种高分子量的纯化可溶性甘露聚糖、至少一种低分子量的纯化甘露聚糖和至少一种糖醇。该组合物可包含、由下列物质组成或基本上由下列物质组成：至少一种高分子量的纯化可溶性甘露聚糖、至少一种低分子量的纯化甘露聚糖、至少一种糖醇和至少一种低聚糖或/和单糖。所述糖醇可包括山梨醇。

附图简要说明

本发明公开的组合物、体系、工艺和方法在附图中示出，所述附图仅旨在是示意性的而不是限制性的，其中类似的符号旨在表示类似或对应的部分，其中：

图1示出了用于回收纯化甘露聚糖的方法的一个实施方案的方块流程图；

图2示出了甘露聚糖的化学结构；

图3示出了用于回收高分子量(HMW)的纯化甘露聚糖的方法的一个实施方案的方块流程图；

图4示出了用于回收低分子量(LMW)的纯化甘露聚糖的方法的一个实施方案的方块流程图；

图5示出了受试者血糖水平的图解比较；

图6为示出了受试者详情的表格；

图7为示出了3种米饭试验餐的试验部分的重量和常量营养素含量的表格；

图8示出了试验餐的进行次序的表格；

图9和10示出了米饭试验餐的受试者个体血糖浓度的表格；

图11和12示出了米饭+3片甘露聚糖片试验餐的受试者个体的血糖浓度的表格；

图13和14示出了米饭+6片甘露聚糖片试验餐的受试者个体的血糖浓度的表格；

图15示出了在3种试验餐的试验阶段期间收集的血液样品中血糖浓度(mmol/L)的表格；

图16和17示出了米饭试验餐的受试者个体的血浆胰岛素结果的表格；

图18和19示出了米饭+3片甘露聚糖片试验餐的受试者个体的血浆胰岛素结果的表格；

图20和21为示出了米饭+6片甘露聚糖片试验餐的受试者个体的血浆胰岛素结果的表格；

图22示出了在3种试验餐的试验阶段期间收集的血液样品中血浆胰岛素结果(ρmol/L)的表格；

图23示出了含有约2g纯化甘露聚糖的药片的重金属测试结果的表格；

图24为示出了纯化甘露聚糖的细胞毒性测试结果的图；以及

图25为示出了纯化甘露聚糖的微生物毒素测试结果的表格。

发明详述

本发明公开了组合物、体系、工艺和方法的详细的实施方案，然而，应当理解所公开的实施方案仅用于示意所述的组合物、体系、工艺和方法，它们可以以各种形式实现。因此，本发明公开的具体功能细节不应被解释为限制本发明，而仅用作权利要求的基础，并且用于教导本领域技术人员以各种方式采用本发明的组合物、体系、工艺和方法的代表性基础。

在一个示意性实施方案中，本发明公开了由豆类提取、纯化的方法以及甘露聚糖膳食纤维(本文中也称为“甘露聚糖”或“甘露聚糖纤维”)的组合物，所述豆类例如但不限于市售或商业化种植的豆类。纯化的大小均匀的低变应原性纤维可用于提供单独的高剂量膳食补充剂，这对实现整体健康优点是重要的。例如，高剂量甘露聚糖能有效的支持血糖健康，并维持正常的血糖水平以及降低血液中的胆固醇。高剂量甘露聚糖是益生菌营养素，其支持有益细菌的生长并维持结肠和肠道健康的有利肠道菌群。高剂量甘露聚糖也能有效地促进健康的消化系统和必需营养素的吸收。

在一个示意性实施方案中，对豆类种子进行分离，并对分离的甘露聚糖或纤维进行纯化以生成不同分子量的多糖。公开了各种可行的处理方法和工艺以使产率和能够整合入可溶性补充组合物中的可溶性纤维最大化，所述组合物能够递送口服治疗有效剂量的甘露聚糖纤维。可以按照顺序批次或连续供料模式进行分离工艺。

在一个示意性实施方案中，对具有预定分子量的纯的可溶性甘露聚糖纤维的提取通过以下方式完成：用酸在恒定pH和温度下处理所述提取的豆类种子材料一段选定的接触时间；以及在各种浓度的溶剂(例如但不限于乙醇)中分离纤维。所述溶剂(例如乙醇)可使用约25％至约65％(以重量:重量计)的浓度。然而，应当理解在本发明的范围内也可使用其它溶剂。

调节溶剂的浓度至选定浓度，此时豆类种子甘露聚糖纤维以沉淀物的形式从溶剂相回收。在沉淀后，将纤维放置在溶剂中、洗涤并干燥。在一个示意性实施方案中，所述沉淀的收集是通过离心或过滤、以及用乙醇酸的混合物洗涤所述纤维完成的。另外，洗涤步骤可进行第二次或额外的数次从而提高最终产品的纯度。

参考图1描述了根据一个示例性实施方案回收一种或多种纯化甘露聚糖纤维的工艺或方法100。在该示例性实施方案中，纯化甘露聚糖纤维200(图2所示)是从豆类种子粉末回收或提取的，所述豆类种子例如但不限于阿勃勒、长角豆、刺云实、葫芦巴和/或瓜儿豆。所述豆类种子粉末可以是市售可得的食品级或医药级的粉末。然而，应当理解豆类种子的任何药学和/或营养学可接受的形式均适用于本发明的工艺和方法。也可使用原种，通过由原种制备粉末或薄片来实现甘露聚糖纤维的提取，例如使用常用工业方法和设备进行。

在一个示意性实施方案中，该工艺可分为几个阶段。第一阶段可包括在能够溶解的条件下，第一溶剂中混合或溶解豆类种子粉末以形成半液体混合物，并从半液体混合物中提取蛋白质和颜料。第一阶段可包括使碱性pH溶液、小苏打、三磷酸盐、洗涤剂和/或它们的混合物与豆类种子粉末合并。碱性处理可以使用碱性溶液的任意药学和/或营养学可接受的形式，其包括但不限于浓度为约0.01摩尔至1摩尔的氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、碳酸氢钠(NaHCO₃)、碳酸钠(Na₂CO₃)、Na₂CO₂和/或三铵碱。碱与豆类种子粉末的比值可为约1:2至约1:100(wt/wt)，包括其中的所有范围和子范围。在一个示意性实施方案中，由于半液体混合物的粘度高，该提取工艺可能需要搅拌器或大功率搅拌器。

如图1所示，如102所示，第一阶段包括将豆类种子粉末溶于溶剂(如水、纯净水和/或蒸馏水)中。豆类种子粉末与溶剂的重量-体积比值可为约1:10至约1:100(wt/v)，包括其中的所有范围和子范围。在该示例性实施方案中，豆类种子粉末与溶剂的比值可为约1:15(wt/v)。提取工艺的温度在约25℃至约95℃的范围内，包括其中的所有范围和子范围。在该示例性实施方案中，提取的初始温度为约80℃至约95℃。然而，通过溶解，温度可降低至室温。接触时间可以在约2小时至24小时的范围内，包括其中的所有范围和子范围。在该示例性实施方案中，所述接触时间为约4小时。

如104所示，在溶解期间结束时，将溶剂的pH值升高至约9.0，例如通过向半液体混合物中加入氢氧化钠和/或氢氧化钾来实现。如106所示，也可向半液体混合物中加入温和的天然洗涤剂(包括但不限于十二烷基硫酸钠)，从而提高蛋白质和脂质的溶解度。该提取步骤可以持续约30分钟至约60分钟的时间，并且可以在约37℃或更低的温度下进行。应当理解在不脱离本发明的范围和主旨下，可使用各种水性碱和洗涤剂混合物、温度、接触时间、以及豆类种子粉末与溶剂的比值，并且这样的替换包含在本发明公开的范围内。

在该工艺的第二阶段中，半液体混合物可在酸中稀释并在选定温度下加热一段选定时间，从而溶解矿物质并实现蛋白质和淀粉(如多糖)的至少部分水解。酸性稀释剂可以为酸的任意药学和/或营养学可接受的形式，其包括但不限于盐酸(HCl)、柠檬酸盐、乙酸盐、和/或硫酸盐，它们的浓度至多约2摩尔并且pH值低于约4.0。酸与碱性半液体混合物的摩尔比可以为约1:2至约1:20，包括其中的所有范围和子范围。温度和暴露时间可以是在约室温至沸点的温度之间下加热约30分钟至约48小时的一段时间，包括其中的所有范围和子范围。如图1所示，第二阶段包括将所得半液体混合物酸化至约3的pH值(如108所示)，并在约100℃的温度下煮沸所述半液体混合物约2小时至约5小时(如110所示)。

如112所示，在稀释和加热半液体混合物后，经稀释的混合物的pH值可任选地被调节回pH值为约9。

在该工艺的第三阶段中，该经稀释的混合物与溶剂在选定温度下混合一段接触时间，从而使特定亲脂性化合物溶解并被溶剂吸收，所述亲脂性化合物例如但不限于：生物碱；微生物内毒素，例如脂多糖；真菌毒素，例如黄曲霉毒素；以及肽、低聚糖和单糖。在一个示意性实施方案中，该工艺的第三阶段包括将酸化的豆类种子混合物与溶剂以约1:2至约1:20(wt/wt)的比例混合，包括其中的所有范围和子范围。所示溶剂可以为溶剂的任意药学或营养学可接受的形式，其包括但不限于极性醇和/或酮。在一个示例性实施方案中，所述溶剂为约95％的乙醇(wt/wt)，并且混合时间在约30分钟至约600分钟的范围内，包括其中的所有范围和子范围。在接触时间期间，混合物的温度在约5℃至约80℃的范围内，包括其中的所有范围和子范围。

如图1所示，如114所示，第三阶段包括向混合物中加入约50％溶剂浓度(wt/wt)的有机溶剂(例如但不限于乙醇)。在一个示意性实施方案中，将溶剂浓度调节至选定浓度，此时豆类种子甘露聚糖纤维以沉淀物的形式从溶剂相回收。这在产生纯化甘露聚糖纤维的沉淀物的同时，生成了含有污染残余物的废溶剂，包含片段化的蛋白质、溶解的淀粉(如碳水化合物)、颜料、生物碱和其它种子脂质杂质组分。在一个示意性实施方案中，为了改善高纯度纤维的回收，可通过将回收的纤维在缓冲溶剂中重悬，重复一次或多次第三阶段，例如至多五次。

在第四阶段中，通过离心或过滤、然后真空干燥，从溶剂中提取沉淀的甘露聚糖纤维。然而，应当理解在本发明的范围内，从溶剂中提取甘露聚糖纤维可通过其他工业处理(包括旋转蒸发)来实现。

如图1所示，甘露聚糖纤维沉淀，通过离心或过滤收获或回收(如116所示)。在该示例性实施方案中，滤液包含蛋白质、氨基酸、寡糖和单糖、脂质、生物碱、皂素、颜料、矿物质和其他杂质(包括分解的有机衍生物)。固体部分为约90％(wt/wt)或更高的纯的甘露聚糖纤维，此时该甘露聚糖纤维可用新鲜量的溶剂再提取一次或多次，从而使纯度和回收率最大化。

在一个示意性实施方案中，如118所示，随后可洗涤一次或多次所述回收的甘露聚糖纤维并干燥。回收的甘露聚糖纤维可用浓度为约20％至约95％(wt/wt)乙醇的极性醇洗涤。可通过真空、造粒、筛分等处理回收的甘露聚糖纤维将其进行干燥，从而获得粉末。然而，应当理解可通过许多不同的干燥工艺对回收的甘露聚糖纤维进行干燥，所述干燥工艺包括但不限于团聚、筛分、烘干、搅动干燥、流化床干燥、冷冻干燥和真空干燥。

在该示例性实施方案中，使用真空干燥。经干燥的甘露聚糖纤维含有约90％(wt/wt)或更高的纯甘露聚糖纤维，其外观为白色至灰白色、无臭、无味并且可溶于水。该纯化甘露聚糖纤维粉末然后可用于制备药物剂型形式或药剂形式的膳食补充剂，所述药物剂型形式或药剂形式例如为(但不限于)咀嚼片、囊片、胶囊、多浆剂和/或浓缩液状凝胶形式。

在一个示意性实施方案中，纯化甘露聚糖纤维或多糖粉末被研磨为约50目至约200目的粉末，并且测试其含水量。为了利于长期稳定性和在室温下安全储存，基于含水量进一步进行干燥是需要的。

当上述的提取工艺按照顺序分批工艺进行时，应当理解可使用工业中的常规实践的连续模式(如两个或多个阶段的逆流提取模式)。整个工业工艺可以按照顺序或连续进料模式进行。所述工艺还可包括用于提高杂质提取的另外的添加剂，例如但不限于，向溶剂中添加药学和/或营养学可接受的亚硫酸盐处理剂(例如但不限于二氧化硫气体、以及亚硫酸盐、亚硫酸氢盐和焦亚硫酸盐的一种或多种)、和/或浓度为约0.01％至约0.4％(wt/wt)的过氧化氢。

在一个示意性实施方案中，可以控制甘露聚糖的最终分子量。通过两个步骤控制甘露聚糖的最终分子量，在pH值约3时沸腾的时间、以及在约25％、约45％和/或约65％(wt/wt)的乙醇水溶液中分离最终的纯纤维。较低浓度的乙醇沉淀高分子量(HMW)纤维，例如约60kD至约300kD。较高浓度的乙醇沉淀低分子量(LMW)纤维，例如约5kD至约40kD。另外，为了制备LMW纤维，在高温下沸腾时间或加热时间更长。相反，为了制备HMW纤维，在高温下沸腾时间或加热时间更短。

参考图3公开了根据一个示例性实施方案回收一种或多种高分子量(HMW)的纯化甘露聚糖纤维的工艺或方法300。在该示例性实施方案中，从豆类种子粉末(例如阿勃勒)中回收或提取纯化甘露聚糖纤维。如图3所示，该工艺的第一阶段302包括在室温下，在约150升的水中溶解约2千克(kg)豆类种子粉末304(如步骤306所示)。将豆类种子粉末304溶解在水中后，通过加入足量的碳酸钠(Na₂CO₃)使混合物的pH值升高至约8.2(如步骤308所示)。可通过加入足量的1摩尔氢氧化钠(NaOH)使混合物的pH值进一步升高至约9.1，并混合所述混合物约2小时(如步骤308所示)。

如步骤312所示，温和的天然洗涤剂也可加入到所述混合物中，从而提高蛋白质和脂质物质的溶解度，所述温和的天然洗涤剂包括但不限于十二烷基硫酸钠(SDS)。然后可在约30℃的温度下混合所述混合物约1小时至约2小时(如步骤314所示)。在混合所述混合物后，可通过加入足量的盐酸(HCl)来降低pH值至约6.0(如步骤316所示)。然后可通过离心来处理所述混合物，并且可收集滤液或流过的液体(如步骤318所示)。如步骤320所示，可以丢弃收集到的沉淀物。

在该工艺的第二阶段322中，将收集的滤液在酸中稀释至pH值约3.0并在约30℃下混合(如步骤324所示)。然后可加热该酸化的混合物并在约1atm的压力下沸腾约30分钟(如步骤326所示)，从而溶解矿物质并使蛋白质和淀粉(如多糖)至少发生部分水解。该酸稀释剂可以为酸的任意药学和/或营养学可接受的形式，包括但不限于至多约2摩尔并且pH值小于约4.0的盐酸(HCl)、柠檬酸盐、乙酸盐和/或硫酸盐。加热后，可冷却并过滤酸化的混合物(如步骤328所示)。如步骤330所示，可收集滤液或流过的液体。如步骤332所示，可以丢弃收集到的沉淀物。

在该工艺的第三阶段334中，可向收集的滤液中加入约35％(以体积-体积比(v/v)计)的乙醇(如步骤336所示)。如步骤338所示，可混合所得混合物约15分钟。混合后，可过滤或通过离心处理混合物，并且可保留收集到的沉淀物(如步骤340所示)。如步骤342所示，可以丢弃滤液或流过的液体。

在该工艺的第四阶段344中，可向收集到的沉淀物中加入在80％乙醇(wt/wt)中的约4％盐酸(HCl)(如步骤346所示)。如步骤348所示，然后可以在室温下搅拌所得混合物至少约30分钟。搅拌后，可过滤或通过离心处理混合物，并且可保留收集到的沉淀物(如步骤350所示)。如步骤352所示，可以丢弃滤液或流过的液体。

在该工艺的第五阶段354中，可向收集到的沉淀物中加入在80％乙醇(wt/wt)中的约4％氢氧化钠(NaOH)(如步骤356所示)。如步骤358所示，然后可以搅拌所得混合物约30分钟。搅拌后，可过滤或通过离心处理混合物，并且可保留收集到的沉淀物(如步骤360所示)。如步骤362所示，可以丢弃滤液或流过的液体。

在该工艺的第六阶段364中，可用在80％乙醇(wt/wt)中的约4％乙酸钠洗涤收集到的沉淀物(如步骤366所示)。如步骤368所示，然后可以搅拌所得混合物约30分钟。搅拌后，可过滤或通过离心处理混合物，并且可保留收集到的沉淀物(如步骤370所示)。如步骤372所示，可以丢弃滤液或流过的液体。

在该工艺的第七阶段374中，收集到的沉淀物可用约80％的乙醇(wt/wt)再洗涤约2次(如步骤376所示)。如步骤378所示，然后可搅拌所得混合物约30分钟。搅拌后，可过滤或通过离心处理混合物，并且可保留收集到的沉淀物(如步骤380所示)。如步骤382所示，可以丢弃滤液或流过的液体。

在该工艺的第八阶段384中，可通过真空、造粒和筛分处理收集到的沉淀物以对收集到的沉淀物进行干燥，从而获得超过约95％固体(wt/wt)的粉末(如步骤386所示)。所述干燥的粉末含有约90％(wt/wt)或更高的纯HMW甘露聚糖纤维，其外观为白色至灰白色、无臭、无味并且可溶于水。如步骤388所示，然后对经纯化的HMW甘露聚糖纤维粉末进行包装，并用于制备药物剂型形式或药物形式的膳食补充剂，所述药物剂型形式或药物形式例如但不限于咀嚼片、囊片、胶囊、多浆剂和/或浓缩液状凝胶形式。

参考图4公开了根据一个示例性实施方案回收一种或多种低分子量(LMW)的纯化甘露聚糖纤维的工艺或方法400。在该示例性实施方案中，工艺400类似于上述的如图3所示的工艺300。工艺400和工艺300的区别如下所述。根据工艺400，豆类种子粉末404为葫芦巴。工艺400包括第二阶段422，其中加热该酸化的混合物并在约1atm的压力下使之沸腾大于约30分钟(如步骤426所示)，从而溶解矿物质并使蛋白质和淀粉(如多糖)至少发生部分水解。根据工艺400，从豆类种子粉末中回收或提取的纯化甘露聚糖纤维为低分子量的。

在该示例性实施方案中，收集到的粉末含有约90％(wt/wt)或更高的纯LMW甘露聚糖纤维，其外观为白色至灰白色、无臭、无味并且可溶于水。工艺400也包括第八阶段484，其中经纯化的LMW甘露聚糖纤维粉末可被包装(如步骤488所示)，并用于制备药物剂型形式或药物形式的膳食补充剂，所述药物剂型形式或药物形式例如但不限于咀嚼片、囊片、胶囊、多浆剂和/或浓缩液状凝胶形式。

虽然上述提取工艺可以按照顺序分批工艺进行，但是应当理解可使用工业中常规实践的连续模式(如两个或多个阶段的逆流提取模式)。还应当理解在各种来源的豆类种子或粉用作待提取的原料时，可能需要调节温度和/或接触时间以获得期望的分子量。另外，为了实现不含过敏原且不含毒素的甘露聚糖纤维，需要进一步用溶剂洗涤。

组合物

在一个示意性实施方案中，可将纯化甘露聚糖或纤维并入可溶性补充剂组合物中，所述组合物可以递送治疗有效剂量的甘露聚糖纤维。在一个示意性实施方案中，所述组合物包含至少一种高分子量的纯化可溶性甘露聚糖。在一个示意性实施方案中，所述高分子量的甘露聚糖为约50kD至约300kD。在一个示意性实施方案中，所述组合物包含至少一种低分子量的纯化甘露聚糖。在一个示意性实施方案中，所述低分子量的甘露聚糖为约5kD至约50kD。

在一个示意性实施方案中，所述组合物包含至少一种高分子量的纯化可溶性甘露聚糖以及至少一种低分子量的纯化甘露聚糖。在一个示意性实施方案中，所述组合物包含至少一种高分子量的纯化可溶性甘露聚糖、至少一种低分子量的纯化甘露聚糖、以及至少一种低聚糖、单糖和/或糖醇。

所述一种或多种低聚糖、单糖和/或糖醇可包括但不限于：甘露醇(Mannitol)、赤藓糖醇(Erythritol)、山梨醇(Sorbitol)、肌醇(Inositol)、棉子糖(非还原性三糖)、半乳糖肌醇(半乳糖醇)、水苏糖(Stachyose)、毛蕊花糖(Verbascose)、甘露三糖(Manninotriose)以及更高级的同系物。在一个示意性实施方案中，所述组合物包含约1g的至少一种高分子量的纯化可溶性甘露聚糖、约2g的至少一种低分子量的纯化甘露聚糖、以及约1g的糖醇。

在一个示意性实施方案中，所述组合物包含约1％至约50％(wt/wt)或约1％至约25％(wt/wt)的高分子量的纯化可溶性甘露聚糖。在一个示意性实施方案中，所述组合物包含约20％至约80％(wt/wt)的低分子量的纯化可溶性甘露聚糖。在一个示意性实施方案中，所述组合物包含约40％至约60％(wt/wt)的低聚糖和/或单糖。在一个示意性实施方案中，高分子量的纯化可溶性甘露聚糖的粘度高。在一个示意性实施方案中，低分子量的纯化可溶性甘露聚糖的溶解度高。

在一个示意性实施方案中，低分子量的甘露聚糖和高分子量的甘露聚糖的比值可为约2比1(wt/wt)、20比1(wt/wt)、并且至多为约100比1(wt/wt)，包括其中的所有范围和子范围。在一个示意性实施方案中，上述的组合物可任选地包括一种或多种额外的添加剂。在一个示意性实施方案中，额外的添加剂可包括一种或多种糖醇，其包括但不限于山梨醇(Sorbitol)、赤藓醇(Erithritol)、肌醇(Inositol)以及其他类型的糖醇。其他潜在的添加剂的非限定性列表包括推荐每日所需百分比值的维生素和矿物质(例如可参见www.USDA.gov)。

在一个示意性实施方案中，上述组合物可任选地包括或与一种或多种糖尿病药物或药品组合，该药物或药品包括但不限于吡格列酮(例如爱妥糖)、格列美脲(例如亚莫利)、罗格列酮(例如文迪雅)、艾塞那肽(例如百泌达)、格列本脲(例如达安疗)、二甲双胍(例如Glucophage)、格列本脲和二甲双胍(例如Glucovance)、格列本脲(例如Glynase)、米格列醇(例如德赛天)、赖脯胰岛素(例如优泌乐)、低精蛋白胰岛素、西他列汀(例如捷诺维)、甘精胰岛素(例如来得时)、门冬胰岛素(例如诺和锐)、沙格列汀(例如安立泽)、瑞格列奈(例如Prandin)、阿卡波糖(例如Precose)、那格列奈(例如使糖立释)、利拉鲁肽(例如诺和力)、以及其他类型的糖尿病药物。

在一个示意性实施方案中，制备含有纯化甘露聚糖纤维的咀嚼片形式的组合物。使用多向运动混合器来制备咀嚼片。多向运动混合器以约5转/分钟至约20转/分钟(RPM)的速率运行。在一个示意性实施方案中，该混合器具有由两个横轴支持的混合桶，由Y型万向接头连接，使得该混合桶合并旋转、振动和滚动的动作，以在避免物质的重力分层的同时彻底并快速的混合所述内容物。所述混合桶为无死角的抛光不锈钢桶类型。独特的驱动轴伺服机制保证了低振动和低噪音的平滑和可靠的操作。混合的均匀度超过99.5％，并且填充系数达到约85％，优于传统旋转混合器。最重要组件是动力驱动系统、数字控制系统和良好生产规范(GMP)顺应性混合桶。

在一个示意性实施方案中，混合温度在约15℃至约35℃的范围内，该温度可以是恒定的。在该示例性实施方案中，用于混合的温度为约23℃的室温。混合期间可以在约30分钟至约240分钟的范围内。接触时期可以为约30分钟。

在一个示意性实施方案中，公开了依次混合方案，其中通过使用高性能V型多向运动混合器或类似的能有效混合粉末至均匀度超过99.5％的搅拌器，HMW甘露聚糖纤维被LMW甘露聚糖纤维包被或包埋在LMW甘露聚糖纤维中。通过与LMW甘露聚糖纤维的分子相互作用，HMW甘露聚糖纤维被包被，并且然后混合物或合并的甘露聚糖纤维包埋在也能提供甜味的一种或多种低聚糖和/或单糖中。在被压制为咀嚼片时，所述组合物硬度足以用于自动包装和常规处理，然而，在摄入和与水、唾液或其他液体接触时，该片剂容易分解并在小于约1分钟内溶解，从而提供可口的膳食补充剂并且降低了食物(例如高碳水化合物食物)中的血糖指数。所述片剂也可容易地分解并在约1分钟至约30分钟内溶解。

在一个示意性实施方案中，本发明的组合物可被包被从而提供功能性高和/或低分子量的甘露聚糖纤维的时间控制溶解，从而提高溶解度和可口程度，并且相对于速释制剂的峰值模式，能在口和胃肠系统改善饮食性能。在一个示意性实施方案中，所述组合物可由一种或多种物质包被，所述物质包括但不限于：羟丙基甲基纤维素(HPMC)、甲基羟乙基纤维素(MHEC)、乙基纤维素(EC)、羟丙基纤维素(HPC)、聚维酮、羧甲基纤维素钠、聚乙二醇(PEG)、丙烯酸酯聚合物、(不含醇的水性玉米蛋白剂型)、直链淀粉和淀粉衍生物，并且肠溶衣可以为：乙酸纤维素邻苯二甲酸酯(CAP)、丙烯酸酯聚合物、羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯、聚醋酸乙烯邻苯二甲酸酯以及本领域已知的其他包衣。

在一个示意性实施方案中，本发明公开的组合物用于提供或制备单独的高剂量膳食补充剂和/或药物，这对实现整体健康优点是重要的。例如，高剂量甘露聚糖能有效地支持血糖健康，并维持正常的血糖水平以及降低血液中的胆固醇。高剂量甘露聚糖是益生菌营养素，能够支持有益细菌的生长并维持结肠和肠道健康的有利肠道菌群。高剂量甘露聚糖也能有效地促进健康的消化系统和必需营养素的吸收。本发明公开的组合物可用于兽医学或人类医学。可通过口服将该组合物施用于患者或受试者。患者或受试者可以是哺乳动物，包括非人类的哺乳动物。本发明公开的组合物可通过口服给药，例如以咀嚼片、囊片、胶囊、药丸、膳食液状凝胶单元、多浆剂的形式和/或其它类型的施用方式。

应当理解以下例子用于示例性的目的，并且不应被认为是限制性的，并且各种变形和修改对本领域技术人员而言是显而易见的，并且可在不脱离本发明公开的精神和范围下对本发明进行各种变形和修改。

实施例1

在一个示范性例子中，对疑似存在前期糖尿病情况的受试者给予含有约400kcal的淀粉和糖的组合的膳食。在餐后2小时内监测受试者的血糖水平。图5记载了根据一个示例性实施方案的受试者血糖水平的图。如图5所示，第一数据点500为未处理的情况，而第二数据点502为处理的情况。在该示例性实施方案中，受试者在餐前摄入了约6g的纯化甘露聚糖纤维混合物。第一数据点500和第二数据点502之间的比较结果清楚地表明在测试2小时内较低的葡萄糖水平，从而指示血糖指数的降低。因此，摄入约6g的纯化甘露聚糖纤维混合物导致较低的葡萄糖水平。

实施例2

在另一示例性例子中，进行了这样的研究：相比于由等量碳水化合物份额的对照餐(普通白米饭)产生的反应，比较了由两种含有纯化甘露聚糖纤维的试验餐产生的短期餐后血糖和胰岛素反应。该研究使用了重复测量设计，使得每个受试者在两种单独的情况下摄入每次餐食，总共完成6次单独的试验阶段。每个受试者在每天尽可能接近他们通常吃早餐的类似时间，完成他们在单独工作日上午的试验阶段。

受试者

在图6中列出了受试者的相关详细情况，包括性别、年龄、体重指数(BMI)、以及种族。如图6所示。受试者包括10个健康的、不吸烟的、超重或肥胖受试者(4个女性，6个男性)。受试者的平均年龄±SD为29.2±3.3岁(范围：25.6-36.8岁)，并且他们的平均体重指数值±SD为27.3±1.1kg/m²(范围：25.5-28.7kg/m²)。

所有受试者满足以下条件：在25-65岁之间；不吸烟；在他们的身高对应的超重范围内具有稳定的体重(BMI值大于25kg/m²)；具有正常的饮食习惯并且在过去3个月内没有或是以前没有节食或是过分严格的进食；具有低至适度的体力活动的规律模式；在每个试验阶段之前能够在当晚节食大于或等于10小时；在每个试验阶段前一天能够避免食用豆类晚餐或避免饮用酒精；找到适合在12分钟内摄入的试验食物；有社会保险或类似体系覆盖；没有进行厌食、体重减少的治疗或是其他可能干扰新陈代谢和饮食习惯的任何形式的治疗或服药；签署了本研究的知情同意书；没有重大的临床疾病或精神疾病；没有食物过敏或严重的食物不耐受性；除了标准避孕药物以外没有规律地服用处方药；不是正在怀孕、哺乳、试图怀孕或使用可接受的避孕剂的女性；没有参与另一临床试验或在上周内没有已经参与另一临床试验；在纳入研究前的那个月没有经历全身麻醉；不处于这样的情况：其中研究者的观念会影响本研究的最佳参与情况或是会构成受试者的特殊风险。

试验食物

为受试者提供含有50g可吸收碳水化合物的固定份额的各米饭类试验餐。所有三种试验餐由相同份额的熟香米(Jasmine米饭，例如SunJasmine Fragrant米饭,米饭growers有限公司，澳大利亚新南威尔士州)和250mL的淡水组成。两种试验餐也包括在摄入米饭类餐食10分钟前摄入三片(3)或六片(6)纯化甘露聚糖纤维片剂以及250mL淡水水。在摄入用于对照餐(“米饭”)的米饭餐食10分钟前服用一杯250mL的水。

根据本发明的纯化甘露聚糖片剂的组成分别包括约2.0g的纯化甘露聚糖以及约1.5g的山梨醇。因此，摄入3片纯化甘露聚糖片剂的试验餐(“米饭+3”)包括约6.0g的纯化甘露聚糖以及约4.5g的山梨醇。摄入6片纯化甘露聚糖片剂的试验餐(“米饭+6”)包括约12.0g的纯化甘露聚糖以及约9g的山梨醇。

图7中示出了三种试验餐(米饭、米饭+3和米饭+6)中等量碳水化合物份额中的常量营养素含量，使用制造商的数据计算。如图7所示，所有三种餐食包括食物分量约63g的干米饭，其包含约4.6g的蛋白质、约0.3g的脂肪、约50g的可利用的碳水化合物、约0.4g的纤维以及约932kJ的能量。

试验食物的食用

由10个受试者在两种独立的情况下分别食用3种米饭试验餐(米饭、米饭+3和米饭+6)。因此，每个受试者完成6个单独的试验阶段。根据图8所示的列表以随机的顺序为受试者各自提供6次试验餐。在摄入米饭试验餐10分钟前，受试者需要摄入250mL的水(对照米饭餐)、或根据本发明的3片纯化甘露聚糖片剂和250mL的水(米饭+3餐)、或根据本发明的6片纯化甘露聚糖片剂和250mL的水(米饭+6餐)。在没有任何商品包装的标准白瓷盘(white china plate)上提供给受试者所有的试验餐。因此，可以认为受试者无法准确识别试验餐中包括的米饭或纯化甘露聚糖片剂。

根据制造商的说明在即将食用前准备每餐的米饭部分。在过量水中使用温和煮沸法在灶台上独立烹饪试验部分的干米饭。在烹调过程中偶尔搅拌米饭部分，然后捞出并盛在白色瓷碗中提供给受试者。同时食用各米饭部分与250mL的淡水。一旦受试者开始进食，用秒表来对该2小时试验阶段的过程进行计时。指示受试者在12分钟内以舒服的速度食用所有提供给他们的食物和液体。

试验方案

在每个试验阶段的前一天，受试者需要整天避免饮酒并且避免不平常水平的食物摄取和体力活动。当晚，他们需要进食低脂肪、富含碳水化合物的非豆类的食物的晚餐，之后受试者需要整晚禁食至少10小时直到第二天上午的试验阶段开始。在禁食期间，他们只被允许饮用水。

第二天上午，受试者在禁食条件下向研究中心报告。研究者首先检查自上次试验阶段以来每个受试者感觉良好并且没有服用任何药物，并且能够完成全部的前述试验要求。然后记录每个受试者的体重(受试者穿着衣服但是未穿外套和鞋)，之后他们在一桶热水中暖手1至2分钟。然后使用无菌自动柳叶刀装置(例如德国Boehringer Mannheim公司)从指尖获得两个空腹指尖血样中的第一个(-10分钟)(≥0.7mL的毛细血管血，取决于血流和血细胞比容水平)。然后为受试者分别提供米饭和250mL的水(对照米饭餐)、或米饭以及3片纯化甘露聚糖片剂和250mL的水(米饭+3餐)、或米饭以及6片纯化甘露聚糖片剂和250mL的水。他们需要在5分钟内摄入该试验部分。10分钟后，受试者再次在热水中暖手另外的1分钟，之后获得另一个空腹血样(0分钟)。

获得该空腹血样后，受试者在安静的房间中坐在桌子旁，并且为他们提供固定份额的白米饭，所述白米饭是以舒服的速率在12分钟内与250mL的水一起食用的。一旦每个受试者开始进食就启动秒表(0分钟)。受试者被指示需要摄入提供给他们的所有水和食物，之后要求他们留坐在研究中心，并且在接下来的2小时内不能另外进食或饮用。在进食开始后15分钟、30分钟、45分钟、60分钟、90分钟和120分钟时收集另外的指尖血样。在每次取血样前受试者需要在热水中暖手1至2分钟。因此，在试验阶段中从每个受试者共收集了8个血样。完成120分钟试验阶段后，受试者在离开研究中心前能自由进食一些茶点。

确定血糖浓度和胰岛素浓度

将每个血样收集在1.5-mL塑料微量离心管中，所述微量离心管含有10个国际单位(IU)的抗凝剂、肝素钠盐(例如，第II级，SigmaChemical化学公司，澳大利亚新南威尔士州卡斯尔山市)。收集血样后立即通过小心倒转该管使血样与抗凝剂混合，并在室温下以12,500x g的速率离心0.5分钟至1.0分钟。然后立即将血浆转移入带有标记的无涂层的塑料微量离心管中，然后在分析前在-20℃下储存。

测量血糖浓度

使用Roche/Hitachi自动分光光度离心分析仪(例如Boehringer Mannheim公司，德国Mannheim市)采用葡萄糖己糖激酶/葡萄糖-6-磷酸脱氢酶酶分析仪(例如澳大利亚Boehringer Mannheim公司，澳大利亚新南威尔士州卡斯尔山市)测量血糖浓度，2次重复。在相同的检验程序中分析单个受试者试验阶段中所有8个血样。使用标准振荡器和内标(如CFAS、Precinorm S和Precinorm U，澳大利亚Boehringer Mannheim公司)进行每次程序。如果单个血样的两次重复值的差大于0.3mmol/L，则对该样品另外再次分析2次，并且采用2至3个最接近的浓度来计算该样品的平均血糖浓度。

测量血浆胰岛素浓度

使用固相的抗体包被的放射免疫分析试剂盒(例如Diagnostic Products公司，美国加利福尼亚州洛杉矶市)测量血浆胰岛素浓度。在整个研究中收集到的每个受试者的所有血样在相同的检验程序中使用内标进行分析。通过转化观测到的放射性计数，使用由已知的胰岛素浓度标准生成的校正曲线来计算每个血浆样品的最终胰岛素浓度。在每个检验程序使用两套标准。

数据分析

在每个2小时试验阶段的8个时间点记录每个血样的两次重复的血糖浓度，使用它们的平均值作为受试者血糖浓度。对于每个受试者，使用梯形算法结合基线来计算每次试验餐的2小时血糖应答曲线下的面积增值(iAUC)，空腹值在零处截短。基线值为两次空腹血样(-10和0分钟)的平均浓度。忽略空腹水平下的任何负值区域。iAUC值可以允许比较固定时期内试验餐的整合效果。使用与上述对血糖iAUC列出的相同方法计算每个受试者的试验餐的血浆胰岛素应答曲线下的面积增值。

当在本研究过程中获得时，在电子数据表(例如 Excel 2004软件，微软公司)中输入原始的血糖和血浆胰岛素结果。一旦完成数据输入后，计算血糖和胰岛素应答曲线下的面积增值。然后将电子数据表中的数据转入另一计算机程序文件(例如 software，第4.02版，1993年，Abacus concepts公司，美国加利福尼亚州伯克利市)，从而计算血糖和胰岛素iAUC反应的描述性统计学(包括平均数、中位数、标准偏差(SD)和平均标准误(SEM))。

使用重复测量方差分析(ANOVA)来确定三种米饭试验餐的平均血糖和胰岛素iAUC反应之间是否存在任何显著差异。如果发现统计学显著的乘积效应(product-effect)，进行事后多重比较检验来确定具体的显著差异。对于正态分布数据，使用Fisher PLSD检验作为事后检验。

结果

在研究中未报导或观测到严重的副作用，并且没有受试者报告服用了除纯化甘露聚糖片剂之外的任何药物。每个2小时的试验阶段持续进行而不发生其他事件。类似地，没有任何受试者过早地脱离该研究。2个受试者报告在含有最高剂量(6片)的纯化甘露聚糖片剂的2小时试验阶段之后有轻微的肠胃不适。这些受试者报告了在含有6片纯化甘露聚糖片剂剂量的试验阶段的下午有轻度胃痛和/或腹泻。所有10个受试者报告由于片剂的味道和片剂大小，很难摄入更大剂量的纯化甘露聚糖片剂。

血糖反应

图9至14中示出了10个受试者的每次试验餐的单独血糖浓度以及他们对应的血糖iAUC值。图9和10为示出了对于米饭餐的受试者个体的血糖浓度。图11和12为示出了对于米饭+3餐的受试者个体的血糖浓度。图13和14示出了对于米饭+6餐的受试者个体的血糖浓度。

参照如图15所示的葡萄糖iAUC值，对照餐(米饭)在30分钟时产生最大峰值血糖浓度以及最大的整体血糖反应。图15示出了在3种试验餐的2小时试验阶段期间收集的8个血液样品中绝对血糖浓度的平均值±SEM值(mmol/L，重复2次)以及食物的2小时血糖应答曲线下的平均面积增值(iAUC)。0分钟时列出的结果为两个空腹血样(-10和0分钟)的平均值。

由含有米饭和纯化甘露聚糖片剂的两种试验餐产生的整体血糖反应在整个120分钟试验阶段类似。米饭+3和米饭+6试验餐都能在30分钟时使血糖稳定升高至中度峰值反应，之后是在30分钟至120分钟之间血糖反应的逐渐下降。相比于米饭+3餐，米饭+6餐在整个120分钟试验期间的每个时间点产生更小的血糖浓度，从而产生更低的整体血糖反应。

血浆胰岛素反应

图16至21示出了10个受试者的试验餐的单个血浆胰岛素反应以及胰岛素iAUC值。图16和17示出了对于米饭餐的受试者个体的血浆胰岛素浓度。图18和19示出了对于米饭+3餐的受试者个体的血浆胰岛素浓度。图20和21示出了对于米饭+6餐的受试者个体的血浆胰岛素浓度。

图22示出了对于3种米饭餐的平均血浆胰岛素浓度。图22示出了在试验餐的2小时试验阶段期间收集的8个血液样品中绝对血浆胰岛素浓度的平均值±SEM值(pmol/L)以及2小时血浆胰岛素应答曲线下的平均面积增值(iAUC)。0分钟时列出的结果为两个空腹血样(-10和0分钟)的平均值。

参照如图22所示的胰岛素iAUC值，如预期的那样，由于高血糖反应，对照食物(米饭)产生血浆胰岛素浓度的较大升高以及最大的整体血浆胰岛素反应。由米饭+3和米饭+6这两种试验餐产生的胰岛素反应在整个试验阶段类似。这两种餐都能使血浆胰岛素浓度在30分钟时稳定升高至峰值反应，之后是在30分钟至120分钟之间胰岛素浓度逐渐下降。与对应的血糖反应类似，相比于米饭+3餐，米饭+6餐产生更小的峰值以及整体胰岛素反应。完成120分钟试验期间时，三种米饭餐的平均血浆胰岛素水平仍然高于空腹基线水平。

平均iAUC反应

参与研究的受试者之间的餐后血糖和胰岛素iAUC反应各不相同。不同人群对相同食物的反应不同是正常的，并且是由各种因素引起的，所述因素包括受试者以不同的速率摄入食物、单独测试食物部分的营养素含量不同、受试者碳水化合物代谢的不同、以及生活方式和基因因素。

使用参数统计检验(例如重复测量ANOVA和Fisher PLSD检验)来确定米饭试验餐的血糖和胰岛素iAUC反应之间是否有任何显著差异。

米饭餐的平均血糖iAUC反应的单因素重复测量ANOVA表明，平均iAUC值之间存在显著差异(p＝0.0001)。事后检验(例如FisherPLSD检验)结果表明对照餐(米饭)的平均iAUC反应显著高于米饭+3片剂(p<0.01)和米饭+6片剂(p<0.001)的平均血糖反应。还发现米饭+3片剂餐的平均血糖iAUC反应显著高于米饭+6片剂的平均血糖反应(p<0.05)。

米饭餐的平均血浆胰岛素反应的单因素重复测量ANOVA表明，平均iAUC反应之间存在显著差异(p＝0.0009)。米饭餐的平均血浆胰岛素iAUC反应显著高于米饭+3片剂(p<0.05)和米饭+6片剂(p<0.001)的平均胰岛素反应。含有纯化甘露聚糖片剂的两种试验餐的平均血浆胰岛素反应之间未检测到显著差异。

试验食物的血糖和胰岛素iAUC反应之间的关系

使用线性回归分析来确定试验餐的单个受试者的血糖和胰岛素反应之间的相关程度。一般而言，米饭试验餐的血糖反应与它们对应的胰岛素反应显著相关(r＝0.78，n＝60，p＝0.0001)。

结论

本研究表明，在摄入高碳水化合物食物前摄入含有本发明的纯化甘露聚糖纤维的组合物的片剂能显著降低对该餐食的餐后血糖和胰岛素反应。相比于仅食用白米饭，较低剂量的纯化甘露聚糖(即含有6g甘露聚糖和4.5g的山梨醇的3个片剂)导致餐后血糖降低19％且餐后胰岛素反应降低16％。相比于白米饭对照餐，较高剂量的纯化甘露聚糖(即含有12g甘露聚糖和9g山梨醇的6片片剂)导致2小时血糖反应降低32％且餐后胰岛素反应降低24％。

实施例3

毒性测试

在一个示意性实施方案中，上述的纯化步骤降低二噁英的含量至低于0.01mg/kg，人类食用该水平被认为是安全的。在来源于印度或在印度交付的瓜尔胶的某些批次中已经发现高水平的五氯苯酚和二噁英，是通常认为的正常背景污染水平的约1000倍。如果不采取措施来避免瓜尔胶中五氯苯酚(PCP)和二噁英的存在，这种污染将构成对公众健康的威胁。在一个示意性实施方案中，测试表明本发明的产品或纯化甘露聚糖纤维不含有高于0.01mg/kg的五氯苯酚(PCP)。类似地，该工艺对微生物毒素和重金属也是有效的，从而使产品对人类和非人类的食用都是安全的。

在一个示意性实施方案中，检验本发明的纯化甘露聚糖纤维的重金属。如图23所示，使用GB/T 5009.137-2003测试法，检验含有根据本发明的约2g纯化甘露聚糖的咀嚼片中的锑。结果表明该咀嚼片中含有低于约1mg/kg的锑。使用GB/T 5009.11-2003测试法，检验咀嚼片中的砷。结果表明该咀嚼片中含有低于约1.4mg/kg的砷。使用GB/T5009.15-2003测试法，检验咀嚼片中的镉。结果表明该咀嚼片中含有低于约1mg/kg的镉。使用GB/T 5009.123-2010测试法，检验咀嚼片中的铬。结果表明该咀嚼片中含有低于约1mg/kg的铬。使用GB/T5009.12-2010测试法，检验咀嚼片中的铅。结果表明该咀嚼片中含有低于约6mg/kg的铅。使用GB/T 5009.17-2003测试法，检验咀嚼片中的汞。结果表明该咀嚼片中含有低于约0.5mg/kg的汞。还使用GB/T5009.16-2003测试法，检验咀嚼片中的锡。结果表明该咀嚼片中含有低于约6mg/kg的锡。

在一个示意性实施方案中，使用(例如)乳房组织细胞培养测试根据本发明的纯化甘露聚糖纤维的细胞毒性。细胞毒性生物检验工艺包括：在含有约0.25％的热灭活胎牛血清(HI-FBS，如Gibco lot#1297785)以及4x青霉素链霉素(Pen/Strep)的检验培养基中将细胞重悬。细胞重悬后，向检验板的每个孔中移入约100μL的生长中的培养细胞(5,000细胞/孔)。在检验管中将测试样品用不含Pen/Strep的检验培养基进行依次稀释，重复2次。向细胞中加入约100μL的依次稀释的样品。每孔的最终体积为约200μL，含有约2x Pen/Strep。然后孵育细胞约137小时。孵育后，向每孔中加入约20μL的Promega Substrate Cell Titer 96单水溶液试剂。然后在约37℃下孵育样品，并在490nm下测量光密度(OD)。对结果作图并计算ID50(导致降低50％生长的抑制浓度)。结果以图示的形式在图24中示出。如图24所示，纯化甘露聚糖没有细胞毒性。喜树碱(CPT)与乳房组织细胞一起用作对照。

在一个示意性实施方案中，测试根据本发明的纯化甘露聚糖纤维的神经毒性。使用胶质细胞(例如 CCL-107^TM)和神经母细胞瘤细胞(例如 HTB-11^TM)进行神经毒性检验。将之前储存在约-200℃下的细胞复苏，并在检验培养基(例如5％HI-FBS-Gibco lot#1393129)中培养。在含有5％HI-FBS的不含细胞因子的检验培养基(例如Gibco lot#1393129)中以20,000细胞/100μL重悬所述细胞。向检验板的每个孔(例如96孔形式)中移入约100μL的细胞。向每个孔中加入约20μL的神经生长因子溶液，并在约37℃下孵育约20小时。在生长培养基中的神经生长因子(例如，脑源性神经营养因子(BDNF))溶液含有用于优化生长的5％HI-FBS。

在另一板中，在检验培养基中以1:3的稀释比例依次稀释样品，重复2次。向检验板的每个孔中的细胞转入约100μL样品，并在约37℃下孵育约24小时。向每个孔中加入约20μL的Promega'CellTiter 单水溶液，并在约37℃下孵育。测量在OD 490nm下的结果。相对于阴性对照和阳性对照(加入10μg/mL甲氨蝶呤)分析增殖数据。然后通过Probit回归分析确定IC50值。结果表明纯化甘露聚糖纤维不具有神经毒性。纯化甘露聚糖纤维在超过5mg/mL的浓度时没有建立IC50值，其中已知神经毒素和细胞毒素的IC50水平为微克/mL和纳克/mL。

在一个示意性实施方案中，测试本发明的纯化甘露聚糖纤维的微生物毒素。使用(Charles River实验室)进行总微生物毒素的检验。临界内毒素检测结果对确定安全生产是至关重要的，并且对安全的治疗产品的投放是必要的。使用能够利用FDA许可的一次性药盒的手持式分光光度计，以精确、方便地进行内毒素测试。基于15分钟内的测试结果，制备和投放能够迅速进行而没有延迟。图25示出了对纯化甘露聚糖纤维的检验，表明总微生物毒素低于检测限，例如低于0.5EU/mL，以及低于0.0083EU/mg。

虽然已经结合某些实施方案记载并且示意了本发明公开的组合物、体系、工艺和方法，但是各种改变和修改对本领域技术人员而言是显而易见的，并且可在不脱离本发明公开的精神和范围下对本发明进行各种改变和修改。由于这些改变和修改旨在包含于本发明的范围内，因此本发明公开的组合物、体系、工艺和方法不受限于上述方法学或构造的具体细节。