CN114828656A - 全热量的、可缓慢消化的碳水化合物组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及可消化的碳水化合物组合物,该可消化的碳水化合物组合物包含以干重计至少65%(w/w)的基于葡萄糖的糖,其中所述糖具有还原端和用交替的α1‑6和α1‑3糖苷键连接的D‑葡萄糖单体,其中麦芽糖单元存在于该还原端处;以及以干重计0.1%至30%(w/w)的果糖等同物;其中所述基于葡萄糖的糖具有大于12的平均聚合度。
Description
背景技术
碳水化合物在人类饮食中起着独特作用。它们提供与质构剂或膨松剂类似的技术功能。在一些情况下,它们可被视为甜味剂。它们还提供能量并调节血糖水平。
食用全热量碳水化合物诸如葡萄糖糖浆、麦芽糖糊精、糖和淀粉水解产物通常导致高血糖峰。
目前市场上可获得的α-葡聚糖成分如葡萄糖糖浆、低聚异麦芽糖、淀粉水解产物也不能足够缓慢地消化,因为它们的最大浓度(Cmax)和曲线下增量面积(iAUC)相对于葡萄糖的最大浓度(Cmax)和曲线下增量面积(iAUC)相对于葡萄糖的那些未足够地减小。此外,未纯化的α-葡聚糖成分如可商购获得的Sucromalt,它们具有高单糖含量,尤其是果糖,其对添加糖有贡献。此外,已知相对于葡萄糖具有减小的Cmax和iAUC的粗淀粉如小麦淀粉不是完全可溶的,并且在热处理时会丧失这些特性,尤其是在液体应用中。
其他较高分子量的α-葡聚糖成分诸如抗性糊精、聚葡萄糖、葡聚糖和罗伊糖可能不是全热量的,因为它们对消化具有部分抗性。
因此,显然需要将不具有上述缺点的改进的全热量的可缓慢消化的碳水化合物组合物引入市场。
发明内容
本申请的发明人惊奇地发现了不具有现有技术碳水化合物组合物的缺点的组合物。其对添加糖的贡献最小,被定义为由不超过5%-10%的糖(单糖和二糖)组成。它贡献很少果糖或不贡献果糖。此外,它是全热量的(3.5kcal/g-4kcal/g)。
该组合物还适用于即饮型(RTD)或即用型(RTU)液体基质。
该组合物还适用于即混型粉末应用。
在第一方面,本发明涉及可消化的碳水化合物组合物,其包含:
a.以干重计至少65%(w/w)的基于葡萄糖的糖,其中所述糖具有还原端和用交替的α1-6和α1-3糖苷键连接的D-葡萄糖单体,其中受体分子存在于所述还原端处;以及
b.以干重计0.1%至30%(w/w)的果糖等同物;
并且其中所述基于葡萄糖的糖具有大于12的平均聚合度,并且其中受体分子优选地为麦芽糖单元。
在第二方面,本发明涉及包含所述可消化的碳水化合物组合物的食品或饮料。
在第三方面,本发明涉及降低个体的餐后葡萄糖的方法,该方法包括将有效量的所述食品或饮料或所述可消化的碳水化合物组合物施用于对其有需要的个体。
附图说明
图1a示出了根据现有技术的方法的方案。
图1b示出了根据本发明的制备可消化的碳水化合物组合物的方法的方案。
图2a示出了现有技术方法的方法设计。
图2b示出了根据本发明的制备可消化的碳水化合物组合物的方法的方法设计。
图3是示出当施加恒定的蔗糖进料时分子量随处理时间增大的图表。
图4:1:果糖;2:葡萄糖;3:DCC-1;4:DCC-2P1;5:DCC-3P2;6:不同聚合度(DP)的麦芽糖糊精标准品。
图5一般研究方案。
图6食用DCC-1和葡萄糖糖浆后的餐后葡萄糖反应,共计25g碳水化合物。
图7食用DCC-1和葡萄糖糖浆后的增量餐后葡萄糖反应,共计25g碳水化合物。
图8食用DCC-2、DCC-3和葡萄糖糖浆后的餐后葡萄糖反应,共计33g碳水化合物。
图9食用DCC-2、DCC-3和葡萄糖糖浆后的增量餐后葡萄糖反应,共计33g碳水化合物。
图10DCC-2和DCC-3相对于葡萄糖糖浆的平均相对iAUC,深灰色表示当产物是不含果糖等同物的纯葡萄糖时的预测相对iAUC。如果误差条不与100%线交叉,则相对于参照物的差异是显著的(p<0.05)。
图11食用DCC-2、DCC-3和葡萄糖糖浆后的餐后氢呼气产量。
图12食用DCC-2、DCC-3和葡萄糖糖浆后的增量餐后氢呼气产量。
具体实施方式
可消化的碳水化合物组合物
本发明涉及可消化的碳水化合物组合物,该可消化的碳水化合物组合物包含以干重计至少65%(w/w)的基于葡萄糖的糖,其中所述糖具有还原端和用交替的α1-6和α1-3糖苷键连接的D-葡萄糖单体,其中受体分子存在于还原端处;以及以干重计小于30%(w/w)的果糖等同物;并且其中所述基于葡萄糖的糖具有大于12的平均聚合度,并且其中受体分子优选地为麦芽糖单元。
具体地,本发明涉及可消化的碳水化合物组合物,其包含:
a.以干重计至少65%(w/w)的基于葡萄糖的糖,其中所述糖具有还原端和用交替的α1-6和α1-3糖苷键连接的D-葡萄糖单体,其中受体分子存在于所述还原端处;以及
b.以干重计0.1%至30%(w/w)的果糖等同物;
并且其中所述基于葡萄糖的糖具有大于12的平均聚合度,并且其中受体分子优选地为麦芽糖单元。
受体分子优选地为碳水化合物或碳水化合物衍生物。
受体分子可选自在2、3和6号碳位置中的一个或多个碳位置处具有游离羟基基团的糖或糖醇,其可以接受来自蔗糖的葡萄糖单元。
碳水化合物受体优选地为选自由麦芽糖、异麦芽糖、麦芽糖醇、(异)麦芽三糖和甲基-α-D-葡聚糖单元组成的组的糖。其他优选的受体分子为葡萄糖、龙胆二糖、棉子糖、蜜二糖、异麦芽糖醇、低聚异麦芽糖、山竹糖、曲二糖、葡糖基海藻糖、纤维二糖、麦芽四糖、黑曲霉糖、乳糖、潘糖单元或它们的混合物。
优选地,受体分子为麦芽糖单元。
用GPC-RI(凝胶渗透色谱法结合折射率检测)或GPC-MALLS(凝胶渗透色谱法结合多角度光散射)或用HPAEC-PAD(高效阴离子交换色谱法结合脉冲安培检测)测定平均聚合度。
优选地,用HPAEC-PAD测定平均聚合度(或重均聚合度)。
平均聚合度可介于12至90、或12至70、或12至50、或12至35、或12至30、或12至20、或12至18之间(HPAEC-PAD)。
平均聚合度可大于13、14、15或16(HPAEC-PAD)。在一些实施方案中,平均聚合度大于17(HPAEC-PAD)。
平均聚合度可小于90、70、50、35、20、19或18(HPAEC-PAD)。
所述组合物通常仅对单糖和二糖形式的添加糖提供极小贡献。优选地,组合物包含小于10%(w/w)、9%(w/w)、8%(w/w)、7%(w/w)、6%(w/w)或5%(w/w)的单糖和二糖形式的添加糖。
在一些实施方案中,组合物具有以干重计介于65%至99%(w/w)之间的基于葡萄糖的糖。
在一些实施方案中,组合物具有以干重计介于75%至95%(w/w)之间的基于葡萄糖的糖。
在一些实施方案中,组合物具有以干重计介于85%至90%(w/w)之间的基于葡萄糖的糖。
在一些实施方案中,组合物具有以干重计至少70%(w/w)、优选地至少75%(w/w)的基于葡萄糖的糖。
在一些实施方案中,组合物具有以干重计至少80%(w/w)、优选地至少85%(w/w)的基于葡萄糖的糖。
组合物通常仅提供以干基计少量的果糖等同物。
在一些实施方案中,所述组合物包含以干重计小于25%(w/w)的果糖等同物。
在一些实施方案中,所述组合物包含以干重计小于20%(w/w)的果糖等同物。
在一些实施方案中,所述组合物包含以干重计小于10%(w/w)的果糖等同物。优选地,所述组合物包含以干重计小于9%(w/w)、小于8%(w/w)、小于7%(w/w)、小于6%(w/w)、小于5%(w/w)、小于3%(w/w)、小于2%(w/w)、小于1%(w/w)或小于0.5%(w/w)的果糖等同物。
在一些实施方案中,所述组合物包含以干重计0.1%至25%(w/w)、或0.1%至20%(w/w)、或0.1%至15%(w/w)、或0.1%至10%(w/w)、或0.1%至9%(w/w)、或0.1%至8%(w/w)、或0.1%至7%(w/w)、或0.1%至6%(w/w)、或0.1%至5%(w/w)、或0.1%至3%(w/w)、或0.1%至2%(w/w)、或0.1%至1%(w/w)、或0.1%至0.5%(w/w)的果糖等同物。
在一些实施方案中,所述果糖等同物为明串珠菌二糖、果糖和/或蔗糖。在一些实施方案中,所述果糖等同物为明串珠菌二糖。在一些实施方案中,所述果糖等同物为果糖。在一些实施方案中,所述果糖等同物为蔗糖。在一些实施方案中,所述果糖等同物为明串珠菌二糖和果糖。在一些实施方案中,所述果糖等同物为明串珠菌二糖和蔗糖。在一些实施方案中,所述果糖等同物为果糖和蔗糖。在一些实施方案中,所述果糖等同物为明串珠菌二糖、果糖和蔗糖。
在一个实施方案中,组合物的平均分子量大于2kDa。
在一个实施方案中,组合物的平均分子量为2kDa至14.58kDa。
组合物的基于葡萄糖的糖还在一端处包含α1-4键。
本发明的典型组合物包含具有交替的α1-6键和α1-3键的基于葡萄糖的糖;每33克总碳水化合物1.5克至2.5克果糖等同物;每33克总碳水化合物30.5克至31.5克基于葡萄糖的碳水化合物,并且其中所述基于葡萄糖的糖具有介于12至13之间的平均聚合度。
本发明的另一种典型组合物包含具有交替的α1-6键和α1-3键的基于葡萄糖的糖;每33克总碳水化合物2.5克至3.5克果糖等同物;每33克总碳水化合物29.5克至30.5克基于葡萄糖的碳水化合物,并且其中所述基于葡萄糖的糖具有介于17至18之间的平均聚合度。
通常,组合物是全热量的。在一些实施方案中,组合物提供至少3kcal/g、或3.5kcal/g、或至多4kcal/g、或介于3.5kcal/g至4kcal/g之间。
与麦芽糖糊精或葡萄糖糖浆相比,组合物在个体中诱导的血糖反应较低。通常,在摄入组合物后即刻的3小时内,个体的血糖反应较低。血糖反应可通过曲线下增量面积(iAUC)测量,例如如本文所述。
组合物还具有缓慢消化的优点。餐后氢气产量可用作对消化性的间接测量。如果未消化的碳水化合物到达结肠,则其会被结肠细菌发酵。这种发酵会产生气体,诸如氢气和甲烷,所述气体可以在个体的呼吸中测量。
在一个实施方案中,组合物在个体摄入33克组合物后即刻的240分钟时间内不会产生超过20ppm的氢呼气。在一个实施方案中,33克组合物比33克麦芽糖糊精或葡萄糖糖浆消化得更慢。
组合物的肠胃耐受性非常高。在一个实施方案中,组合物在摄入组合物例如33g组合物后即刻的180分钟时间内不会导致个体腹泻、腹部绞痛、呕吐、肠鸣音或肠胃气胀中的一种或多种。
在一些实施方案中,根据本发明的可消化的碳水化合物组合物用于降低个体、优选地人类个体的血糖反应。
在一个实施方案中,所述组合物用于降低个体的血糖反应,其中所述组合物包含具有交替的α1-6键和α1-3键的基于葡萄糖的糖;每33克总碳水化合物2.5克至3.5克果糖等同物;每33克总碳水化合物29.5克至30.5克基于葡萄糖的碳水化合物,并且具有介于17至18之间的平均DP。
在一个实施方案中,与个体对葡萄糖糖浆的血糖反应相比,所述组合物用于在摄入组合物后即刻的60分钟、120分钟或180分钟时间内降低个体的血糖反应。
在摄入后即刻的60分钟时间内,个体的血糖反应可降低高达45%。在摄入后即刻的120分钟时间内,个体的血糖反应可降低高达38%。在摄入后即刻的180分钟时间内,个体的血糖反应可降低高达33%。
优选地,个体为人类个体。
食品或饮料
本发明还涉及包含如本文所述的可消化的碳水化合物组合物的食品或饮料。可消化的碳水化合物组合物可为粉末形式,例如用于饮料的即混型粉末。在其他实施方案中,可消化的碳水化合物组合物可为液体形式,例如糖浆。
优选地,饮料为即饮型(RTD)或经热处理的饮料。
在一些实施方案中,所述食品或饮料为补充剂。
在一些实施方案中,所述食品或饮料为营养产品。
营养产品可为任何口服营养形式,例如作为健康饮料,作为即食饮料,任选地作为软饮料,包括营养棒形式的果汁、奶昔、酸奶饮料、冰沙或大豆基饮料,或者分散于任何类型的食品中,诸如烘烤产品、谷物棒、乳制品棒、快餐食物、汤、早餐谷物、木斯里、糖果、片(tabs)、曲奇、饼干、薄脆饼干(诸如米饼)和乳制品。
营养产品可为营养棒。
营养产品还可包含脂肪、蛋白质和其他碳水化合物源。
补充剂或营养产品可为例如片剂、胶囊、锭剂或液体的形式。补充剂或营养产品还可包含保护性亲水胶体(诸如树胶、蛋白质、改性淀粉)、粘结剂、成膜剂、包囊剂/材料、壁/壳材料、基质化合物、包衣、乳化剂、表面活性剂、增溶剂(油类、脂肪类、蜡类、卵磷脂类等)、吸附剂、载体、填充剂、共化合物、分散剂、润湿剂、加工助剂(溶剂)、流动剂、掩味剂、增重剂、胶凝剂和凝胶形成剂。
在一些实施方案中,所述营养产品或补充剂用作药物。
在一些实施方案中,所述营养产品或补充剂用于管理人类个体例如健康人类个体的血糖控制或降低血糖反应。
在一些实施方案中,所述营养产品或补充剂用于婴儿、儿童或青少年人类个体。
在一些实施方案中,所述营养产品或补充剂用于糖尿病和/或前驱糖尿病人类个体。
在一些实施方案中,所述营养产品或补充剂适用于紧急护理下的人类个体。
在一些实施方案中,所述营养产品或补充剂适用于人类个体的减肥产品。
在一些实施方案中,所述食品为宠物食品。
降低餐后葡萄糖的方法
本发明还涉及降低个体的餐后葡萄糖的方法,该方法包括将有效量的如本文所述的可消化的碳水化合物组合物或如本文所述的食品或饮料施用于对其有需要的个体。
在一些实施方案中,所述个体为人类个体。
在一些实施方案中,所述个体为伴侣动物个体,诸如猫或狗。
定义
除非另有说明,否则本文中表示的所有百分比均以占组合物的总干重的干重计。如本文所用,“约”、“大约”和“基本上”应理解为是指某一数值范围内的数字,例如该所提及数字的-10%至+10%、优选地该所提及数字的-5%至+5%、更优选地该所提及数字的-1%至+1%、最优选地该所提及数字的-0.1%至+0.1%的范围。本文中的所有数值范围都应理解为包括该范围内的所有整数或分数。另外,这些数值范围应理解为对涉及该范围内任何数字或数字子集的权利要求提供支持。例如,1至10的公开应理解为支持1至8、3至7、1至9、3.6至4.6、3.5至9.9等的范围。
如在本公开和所附权利要求中所用,单数形式“一个”、“一种”和“所述(该)”包括复数指代物,除非上下文另外明确规定。因此,例如,提及“一种组分”或“所述组分”包括两种或更多种组分。
词语“包括/包含”都将被解释为包含性的而非排他性的。同样地,术语“包括/包含”和“或”都应当视为包含性的,除非上下文明确禁止这一解释。然而,本文所公开的组合物可不含本文未具体公开的任何要素。因此,使用术语“包括/包含”的实施方案的公开内容包括“基本上由所指明的组分组成”的实施方案和“由所指明的组分组成”的实施方案的公开内容。
可消化的碳水化合物组合物:在小肠中消化并且不到达结肠,因此在被个体、优选地人类个体食用时不会导致氢呼气产生的碳水化合物组合物。
碳水化合物组合物:所有碳水化合物,包括可消化的碳水化合物和糖。
基于葡萄糖的糖:不同大小和分子量(MW)的碳水化合物,其包含葡萄糖单体作为用α-糖苷键连接的结构单元。
麦芽糖单元:由通过α1-4糖苷键连接的两个葡萄糖单元组成的二糖。
还原端:碳水化合物的还原端是具有游离异头碳的单糖,其不参与糖苷键并因此能够转化为开链形式。
果糖等同物:任何碳水化合物,包括单糖和二糖,其由至少一个果糖单体结构单元组成并且在被个体、优选地人类个体食用时有助于小肠中的果糖代谢。示例为明串珠菌二糖、蔗糖和果糖。
平均聚合度(DP):每个碳水化合物组合物中每个基于葡萄糖的糖链的单糖结构单元的平均数目。
麦芽糖-交替糖-低聚糖(MAOS):在还原端处具有麦芽糖的基于葡萄糖的糖的示例。
单糖:可用作较大碳水化合物结构的结构单元的任何类别的简单糖。简单糖不能被水解为更简单的糖。简单糖的示例包括葡萄糖和果糖。二糖:其分子含有两个单糖结构单元的任何糖,例如蔗糖、明串珠菌二糖和麦芽糖。
添加糖:存在于组合物中的上述所有单糖和二糖。
血糖反应或餐后葡萄糖:在个体、优选地人类个体食用碳水化合物后在血液或间质组织中测量的葡萄糖浓度。
术语“食物”、“食品”和“食物组合物”意指旨在供个体诸如人类摄入并且向个体提供至少一种营养物质的产品或组合物。如本文所用,这些术语涵盖任何形式的食物,包括液体(例如,饮料)和固体。本公开(包括本文所述的多个实施方案)的组合物可包含、由或基本上由以下要素组成:本文所公开的要素,以及本文所述的或者说可用于饮食中的任何另外的或任选的成分、组分或要素。
“饮料”是至少85重量%为水、在一些实施方案中至少90重量%为水、或至少95重量%为水的基本上均质的液体。“即饮型”饮料是无需另外添加液体即可饮用的液体形式的饮料,并且优选地为无菌的。重构和稀释可包括:分别向粉末或浓缩物中添加水和/或奶,并且在一些实施方案中,该方法包括重构或稀释步骤。
本领域的技术人员将理解,他们可自由地合并本文所公开的本发明的所有特征。具体地,针对本发明的产品描述的特征可与本发明的方法组合,反之亦然。另外,可组合针对本发明的不同实施方案所描述的特征。对于具体的特征如果存在已知的等同物,则此类等同物被纳入,如同在本说明书中明确提到这些等同物。
参见附图和非限制性实施例后,本发明的另外的优点和特征将变得显而易见。
实施例
实施例1
可消化的碳水化合物组合物的制备
现有技术方法例如由WO 0047727 A2和WO 2009095278 A2已知,并且包括图1a的步骤P1-P4。
在步骤P1中,蔗糖和麦芽糖的生物转化在分批反应器中在T=37℃处进行约20h的持续时间。蔗糖:麦芽糖比率被选择为7∶1(w/w或mol/mol)。步骤P1在图2a所示的用于生物转化的分批反应器中进行。
P2是用于去除交替糖/聚合物(交替糖多糖)和交替蔗糖酶(AlSu)的超滤步骤。该步骤在图2a所示的超滤装置中进行。
在P3中,通过纳滤去除果糖。该步骤在图2a所示的纳滤装置中进行。在此,添加水并去除水和果糖的混合物。
在最终步骤P4中,通过蒸发浓缩来自P3的产物。这在图2a的蒸发装置中进行,并且得到麦芽糖-交替糖低聚糖(MAOS)。
在一个具体的实施方案中,本发明的方法包括三个步骤S1-S3,如图1b所示。
与图1a的现有技术方法相比,步骤S1中的生物转化包括蔗糖的连续进料和果糖的连续去除。半连续进料和去除是可能的。蔗糖(添加的总量)与麦芽糖的质量比为19∶1(19kg蔗糖/1kg麦芽糖),并且持续时间为约72小时。现有技术的步骤P3可以省略,因为果糖已经在步骤S1中去除。去除果糖使得使用更高的蔗糖与麦芽糖的比率并达到麦芽糖-交替糖-低聚糖的更高聚合度成为可能。
步骤S1,在图2b的反应器中进行生物转化,其中麦芽糖和交替蔗糖酶(A1Su)存在于水中。如上所述,通过蔗糖的连续进料、果糖的连续去除进行生物转化,持续约72h(可变),T=37℃,并且蔗糖:麦芽糖比率为19∶1(w/w或mol/mol)。添加蔗糖作为进料(溶于水中)并搅拌反应器内容物。在反应器中的生物转化中,包含受体分子麦芽糖的交替糖低聚糖(也称为麦芽糖交替糖低聚糖(MAOS))作为主要产物形成,并且交替糖聚合物、果糖和明串珠菌二糖作为副产物形成。来自反应器的内容物连续循环通过膜池(渗滤池),其中在膜过滤中去除水、果糖和明串珠菌二糖,所述膜过滤在该实施例中为纳滤,作为恒定体积渗滤进行。与现有技术相比,明串珠菌二糖含量从约30%降低到小于10%。去除的水被水进料流替代。
反应器和膜池形成组合的生物转化和纳滤装置,也称为反应器系统。
该实施方案的处理步骤S2对应于现有技术的步骤P2。在此,通过超滤去除作为副产物的交替糖多糖(交替糖聚合物)和交替蔗糖酶(AlSu)。在已形成所需的更多交替糖聚合物的情况下,或为了控制剩余交替糖物质的所需DPw,该步骤是有利的。
该实施方案的处理步骤S3对应于现有技术的步骤P4。在此通过蒸发浓缩产物。
在制备过程中使用的反应溶液的组成示于表1中。2.1L溶液与系统中的水(死体积)的总和为约5.6L。
该方法在第一小时内无损耗地运行,以最小化麦芽糖跨膜的潜在损失。随后,经由纳滤膜Filmtec NF270-2540(DOW)持续耗尽果糖。链延伸完成后,用TRISEP 2540-UE50-QXF超滤模块(Microdyn Nadir)替换纳滤模块。这从较长的老化链和酶中分离出麦芽糖-交替糖低聚糖(MAOS)级分。该过程期间使用的膜和使用的方法参数汇总于表2中。最后将滤液浓缩至>72%的干物质含量。
表1:反应溶液的组成
组分 | 量 | 进料速率 |
麦芽糖 | 451g | 分批 |
蔗糖 | 8500g | 约100g/h |
乙酸钠 | 57g | 分批 |
交替蔗糖酶 | 1900U | 分批 |
水 | ad 2,1L | 分批 |
表2:膜和参数
图3示出了在方法过程中链长的增加。通过GPC-RI测量记录值。用于由图3的Mw值计算DPw的关系式如下:DPw=Mw/(162Da)。因此可以看出,在方法结束时,DPw达到约15.4(2500/162)。
为了达到约15的平均链长DPw,每1kg麦芽糖使用19kg蔗糖(总计)。
比较例:根据图1a所示的方法制备交替糖-低聚糖。使用21∶1的比率(kg蔗糖∶kg麦芽糖)并获得9.9的DPw。对于DPw的测量,使用GPC-RI,但并非完全按照如上所述的方法方案。然而,与图3的结果相比,表明通过本发明可获得具有更高DPw的交替糖。
用HPAEC-PAD方法分析的通过本发明方法获得的两个样品的DPw值汇总于表4中。
实施例2
根据实施例1制备的可消化的碳水化合物组合物的结构表征
使用配备有HPLC碳水化合物柱(CarboPac PA1柱,4mm×250mm,在30℃处无保护)、惰性苯乙烯二乙烯基苯聚合物(Dionex Corporation,2010)和金三电位脉冲安培检测(PAD)的Dionex ICS-3000DC设备定量简单糖(葡萄糖、果糖、明串珠菌二糖、蔗糖、麦芽糖)。洗脱液A(300mM NaOH水溶液)、洗脱液B(MiliQ水)和洗脱液C(150mM NaOH中的500mMCH3COONa)以梯度模式用作流动相,总共运行35分钟。
以干重计的测试产品中存在的简单糖汇总于下表3中:
在还原并水解基于葡萄糖的糖之后,通过HPAEC-PAD测量DPw值。在40℃处用0.5M氨中的0.2mL NaBH4溶液(40mg/mL)处理两毫升含有6g/mL可消化的碳水化合物组合物的溶液30分钟。随后用在121℃处加热1h的0.5mL 2M三氟乙酸水解还原的样品以释放单体。通过在配备有CarboPacTMMA1并以0.4mL/min馈送洗脱液(水和1000mM NaOH)的ThermoScientificTMDionexTMICS-6000离子色谱系统上注入样品溶液来定量释放的单体。用下式计算DP值:
样品的DP值汇总于下表4中:
还使用薄层色谱法、使用二氧化硅TLC板、作为流动相的氯仿∶乙酸∶水∶乙醇(30∶35∶25∶20)的混合物、作为显像剂的二苯胺-苯胺试剂对DCC-1、DCC-2 P1和DCC-3 P2的MW进行定量分析(图4)。
通过GC-MS用部分甲基化的糖醇乙酸酯测量基于葡萄糖的低聚糖的糖苷键分布。简言之,将样品溶解于无水DMSO中,通过添加正丁基锂(Sigma 230707)去质子化并用碘甲烷(Sigma 289566)甲基化。随后用2N TFA水解甲基化样品(121℃处60分钟)。在氮气通风下蒸发水解的样品,重新溶解于1M氢氧化铵中,并且用含有硼氘化钠(20mg/ml)的DMSO溶液还原醛基。滴加冰醋酸以停止反应,并且通过添加1-甲基咪唑和乙酸酐进行乙酰化。通过GC-MS(7890A-5975C MSD,Agilent Technologies,Inc.,Santa Clara,CA,USA)使用Supelco24111-U SP-2380毛细管柱定量丙酮中的部分甲基化糖醇乙酸酯(进样器体积,0.5μl;进样器温度,250℃;检测器温度,250℃;载气,氦气:30mL/min;分流比,40∶1;温度程序,100℃保持3min,以4℃/min升至270℃并保持20min。在69.9eV处在50Da-550Da质量范围内获得电子碰撞光谱。
表5:
1,6-糖苷键的较高值由可消化的碳水化合物组合物中的明串珠菌二糖含量解释,所述明串珠菌二糖含量对观察到的1,5,6-三-O-乙酰基-1-氘代-2,3,4-三-O-甲基-D-葡萄糖醇的量有贡献。此外,明串珠菌二糖以及单体葡萄糖对可消化的碳水化合物组合物中的末端Glc的量有贡献。
实施例3
可消化的碳水化合物组合物的制备
在该实施例中,实施例1中描述的用于DCC-3的方法的参数如下表所示变化,并且将交替蔗糖酶以4等份给予反应器,第一份在将蔗糖进料至反应器之前提供。
酶活性意指该方法中使用的交替蔗糖酶的总单位。
可通过增加蔗糖量、增大蔗糖进料速率、提高酶活性和升高温度来缩短本发明方法的反应时间(在此不包括另外的方法步骤,如通过另外的膜过滤去除交替糖-多糖和交替蔗糖酶,或浓缩在另外的膜过滤中获得的渗余物)。
根据实施例2测量基于葡萄糖的低聚糖的糖苷键分布。结果示于下表6中:
表6:
实施例4
初步交叉研究结果
在先前的随机、对照、交叉研究中,在16名健康志愿者中测试聚合度为7的可消化的碳水化合物组合物(DCC-1)。摄入溶解于300mL水中的25g DCC-1,并在两小时内测量餐后葡萄糖反应(图6和图7)。作为对照,食用25g葡萄糖糖浆。
在该研究中,与葡萄糖糖浆相比,DCC-1的食用导致的血糖反应较低,然而,tmax、iCmax和iAUC的差异不显著。此外,研究参与者未报告严重肠胃不适。这些结果表明,食用的α-葡聚糖大部分被消化,但与葡萄糖糖浆相比,聚合度的适度增加(DP为7)未获得对于血糖反应的显著有益效果。
实施例5
临床试验方法
这是一项单中心、对照、随机、双盲、交叉研究,其中16名参与者食用含有结构和组成不同的不同类型碳水化合物的不同测试产品。个体参与本研究项目是自愿的,他们可以在任何时间终止其参与,而不必证明其知情同意书的撤回或其参与的任何终止是合理的。如果他们退出,则使用已经收集到的直到该时间点的编码数据,并且在分析之后匿名化。
本研究的目的是测试不同α-葡聚糖对餐后葡萄糖反应(PPGR)和氢气(H2)产生的影响,以提供对其消化性的深入了解。
主要目标是确定与麦芽糖糊精相比,所测试的α-葡聚糖诱导的葡萄糖反应是否较低。
次要目标是间接确定所测试的α-葡聚糖是否在小肠中被完全吸收并引起肠胃不适。
在摄入实验产品后的3小时内评估葡萄糖反应。曲线下3h增量面积(3h-iAUC)是达成主要目标的主要终点。
作为次要终点,分析了以下参数:
-来源于PPGR的其他参数(即横截面值、iCmax、Cmax、tmax、部分iAUC、AUC);
-通过在测试产品摄入后的4小时期间测量H2呼气分析消化性。由这些H2曲线得到的参数是4h-iAUC、部分iAUC、部分AUC、Cmax和横截面值。所有这些值均来源于针对CO2校正的H2数据。类似的参数来源于未针对CO2校正的H2数据以及CH4数据(进行和未进行CO2校正);
-摄入产品3小时后的肠胃耐受性,对于每种感兴趣的症状使用视觉模拟评分:1)腹泻,2)腹部绞痛,3)呕吐,4)肠鸣音,5)肠胃气胀或胀气。
使用快速葡萄糖监测(FGM,Free Style Abbott)装置测量血糖,该装置是具有最小侵入性的传感器,用于实时监测间质液中的体内葡萄糖水平。已开发FGM,并被确认用于患有1型或2型糖尿病的成人[1-4],并在14天内每15分钟测量一次间质葡萄糖。
氢呼气测试被广泛用于检测碳水化合物吸收不良。其原理依赖于由主要在结肠中的碳水化合物的细菌发酵产生的呼出气中的氢的检测。为了获得关于碳水化合物吸收的快速和可靠的间接信息,在该研究中使用测量H2的呼吸分析仪(Lactotest 202,M.E.CBelgium)。
测试产品是具有不同聚合度(DP)和糖苷键并因此具有不同程度的消化性的α-葡聚糖。可消化的碳水化合物组合物2(DCC-2)的DP为12.4,可消化的碳水化合物组合物3(DCC-3)的DP为17.3。作为参照物,使用可完全消化且全热量的麦芽糖糊精(葡萄糖糖浆)。33g总碳水化合物以粉末(葡萄糖糖浆)或糖浆(可消化的碳水化合物组合物)的形式包含在测试产品中。在试验前一天,将测试产品溶解于300mL水中并在4℃处储存过夜。在饮用前的早晨,将饮料加热至室温并提供给参与者。
目标人群是完全健康的男性和女性(基于既往病史),年龄在18至45岁之间,BMI在20至29.9kg/m2之间。如果个体出现以下一项或多项排除标准,则不符合参与条件:
-怀孕或哺乳期妇女;
-任何可能干扰研究程序和评估的伴随药物,诸如抗生素、抗酸剂或影响测试前四周的转运时间、结肠镜检查、灌肠射线检查或其他肠道清洁程序的其他药物;
-过去3个月内可能干扰研究程序和评估的重大医疗/手术事件;
-异常肠道转运和平均每周少于3次自发排便的慢性便秘史或每天多于3次自发排便的慢性或复发性腹泻史;
-已知的食物过敏和对测试产品的耐受不良;
-医学上已知的对粘合剂和膏药的皮肤超敏反应;
-酒精摄入高于2份/天。一份为0.4dl烈酒、1dl红酒或白酒、或3dl啤酒;
-吸烟者;
-预期不能遵守方案的志愿者;
-与研究团队成员具有层次连接的个体。
使用Nestlé实体内发出的广告联系潜在候选人。由研究团队基于研究目标、方法及其可能的风险/不便为感兴趣且合格的志愿者提供完整的口头信息对话(V0)。邀请候选人进行医学筛检访视,以确保其合格性并签署知情同意书。
在摄入第一测试产品前至少24小时,将一个FGM装置插入每个志愿者的非惯用手臂。然后,参与者针对每种饮料参加不同的测试访视,间隔至少一天以允许在每次测试访视前一天摄入低纤维饮食。完成所有测量后,在测试最后一天移除传感器。
在每次测试访视前一天,要求个体避免饮酒。要求在测试前四周和整个研究期间不服用任何可能影响FGM测量的药物如阿司匹林或含有维生素C的补充剂、以及促胃肠动力药物、泻药和抗生素。在呼吸测试前一天必须避免发酵食品,诸如复合碳水化合物。在测试前一天的最后一餐不能过饱并且不含任何膳食纤维。还要求参与者避免在每次测试访视前一天晚上8点食用口香糖。
一般研究方案描述于图5中。在每次测试访视时,个体在上午8点到达代谢单位,从前一天晚上8点开始禁食。为了最小化对呼吸测试的干扰,要求个体避免食用口香糖和喷香水,并且要求个体每次在代谢单位进行访视之前在家中彻底刷牙。
在摄入产品前后读取FGM装置的读数。将两个测量值的平均值视为基线值。还在30分钟、60分钟、90分钟、120分钟、150分钟、180分钟、210分钟和240分钟时进行读数。在摄入产品前、然后在葡萄糖读数后30分钟、60分钟、90分钟、120分钟、150分钟、180分钟、210分钟和240分钟时采集呼吸样本以测量氢气的产生。在摄入产品后180分钟,并在完成对应的葡萄糖读数和呼吸测试后,要求个体填写关于肠胃症状的问卷。在这些程序后,提供由白面包、蜂蜜和咖啡或茶或水组成的不含纤维的早餐。在测试期间禁止任何其他食物,包括口香糖,并且仅允许饮水。
ISO-26642要求N=10名个体的最小样本量完成研究,以确定食品的血糖指数(GI)并对其进行分类[5]。就α-葡聚糖而言,研究17.08.BIO已表明需要N=16来检测PPGR 3h-iAUC相对于麦芽糖糊精对照(SD=50%)降低35%,其中α=5%(双侧)并且功效=80%。由于该先前研究使用较小的份量(即25g),因此计算的样本量是保守的(即健康个体的波动通常随着份量的增加而降低)。该样本量也适用于H2相关终点,如N=16允许区分差值为0.35log ppm这一事实所证明,其中α=5%,功效=80%[6]。总之,本研究的样本量为N=16。
对于主要终点(即来源于PPGR的3h-iAUC),使用配对t检验(遵循ISO-26642的逻辑)将测试产品与麦芽糖糊精对照进行比较。为了将伪发现率(FDR)控制在α=5%,应用Benjamini-Hochberg方法[7]。通过使用混合模型进行灵敏度分析,以考虑潜在的系统位置或延滞效应[8]。对于所有其他成对比较和所有其他终点,分析是相同的,但未对多重性进行任何校正。
实施例6
临床试验结果
招募了16名健康志愿者,包括6名女性和10名男性,平均年龄为31.4±5.9岁,平均BMI为23.0±1.6kg/m2,平均空腹血糖为4.8±0.5mmol/L。
图8和图9分别示出了所有测试产品的餐后4小时葡萄糖和增量葡萄糖反应。与葡萄糖糖浆相比,两种基于葡萄糖的糖都导致显著更低的iCmax,但对于tmax未观察到显著差异。与参照物相比,血糖恢复到基线值所需的时间并非明显更长。虽然两种测试产品的1h-iAUC显著更低,但与葡萄糖糖浆相比,仅DCC-3导致显著更低的2h-iAUC和3h-iAUC。
当将α-葡聚糖的葡萄糖曲线形状与参照物进行比较时,观察到两种α-葡聚糖的葡萄糖峰值均较低,并且返回基线较慢。峰后血糖的降低不如参照物快,并且血糖在较长时间内保持略高,表明α-葡聚糖可能比麦芽糖糊精消化和利用略慢。此外,与对照相比,α-葡聚糖的食用在返回至基线后导致较少的低血糖。
在图10中表示测试产品与葡萄糖糖浆相比的平均相对1h-iAUC、2h-iAUC和3h-iAUC。与参照物相比,DCC-2分别导致1h-iAUC、2h-iAUC和3h-iAUC降低27%(p<0.05)、16%和13%。与参照物相比,聚合度高于DCC-2的DCC-3导致更大的血糖降低:1h-iAUC为45%(p<0.05),2h-iAUC为38%(p<0.05),3h-iAUC为33%(p<0.05)。
DCC-2和DCC-3分别含有2.1g和2.9g果糖等同物,因此与葡萄糖糖浆不同,它们不是完全基于葡萄糖的。图10的深灰色条是当产品基于纯葡萄糖时预测的相对iAUC的调整数据。在调整后,DCC-2的iAUC的降低仅1h-iAUC保持显著(24%),而对于DCC-3,1h-iAUC、2h-iAUC和3h-iAUC的降低是显著的(分别为42%、34%和28%)。即使使用调整后的预测,血糖的降低仍然是显著的,并且可以得出结论,果糖不是PPGR降低的主要驱动因素。
使用餐后H2呼气作为产品消化性的间接测量。如果未消化的碳水化合物到达结肠,则其会被结肠细菌发酵。这种发酵会产生气体,诸如H2和CH4,这些气体可以在呼吸中测量。在食用测试产品后,观察到彼此之间没有显著差异,并且相对于可完全消化的对照产品也没有显著差异(图11和图12)。禁食氢呼气的常见范围为7±3ppm,并且据发现,240分钟内的大多数值在该范围内。仅DCC-2具有比其他产品更高的值,但保持在20ppm的碳水化合物吸收不良阈值之下,并且在整个测试中降低以达到与其他产品类似的水平。在食用早餐后180分钟时观察到氢气产生的少量增加,表明Lactotest检测到甚至少量的H2,这可能来自于非常少量的复合碳水化合物的存在或简单碳水化合物(例如果糖)的轻微不完全吸收。因此,所有α-葡聚糖似乎是大部分可消化的并且不会像纤维一样诱导碳水化合物发酵。
使用以下五种不同症状的视觉模拟评分来评估对产品的肠胃耐受性:腹部绞痛、肠鸣音、腹泻、肠胃气胀和呕吐(表6)。一般来讲,很少有人报告不适,并且未报告严重事件。实际上,肠鸣音是评分最高的症状。从报告不适的人来看,评分通常较低。平均z评分保持较低,并且对于作为参照产品的葡萄糖糖浆是最高的。因此,在健康个体中,对α-葡聚糖的肠胃耐受性似乎良好并且表明其是大部分可消化的。
表6:每名个体的每种肠胃症状和产品的评分。GS:葡萄糖糖浆。
根据预期,与完全可消化的麦芽糖糊精对照相比,所测试的所有α-葡聚糖导致的餐后血糖反应较低。当MW高于1.6kDa(DP>10)时,与葡萄糖糖浆相比,具有交替的α1-3/6键的α-葡聚糖结构使葡萄糖反应显著降低。实际上,在健康志愿者中,基于葡萄糖的糖DP17.3使葡萄糖反应(2h-iAUC)降低38%(p<0.01)。
与由于部分消化而发生结肠发酵的纤维不同,该临床试验的结果表明α-葡聚糖是大部分可消化的,因为所测试的产品均未由于结肠发酵而产生氢呼气。此外,对肠胃耐受性的评价显示出与针对参照产品所报告的同样的非常低的不适。
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8.Senn,S.,Cross-over Trials in Clinical Research.2002,Chichester:NewYork:J.Wiley.
Claims (16)
1.可消化的碳水化合物组合物,其包含
a.以干重计至少65%(w/w)的基于葡萄糖的糖,其中所述糖具有还原端和用交替的α1-6和α1-3糖苷键连接的D-葡萄糖单体,其中受体分子存在于所述还原端处;以及
b.以干重计0.1%至30%(w/w)的果糖等同物;
其中所述基于葡萄糖的糖具有如通过HPAEC-PAD测量的大于12的平均聚合度,并且其中所述受体分子优选地为麦芽糖单元。
2.根据权利要求1所述的可消化的碳水化合物组合物,其中所述平均聚合度大于17,如通过HPAEC-PAD测量。
3.根据权利要求1和2所述的可消化的碳水化合物组合物,其中所述组合物具有以干重计至少80%(w/w)、优选地至少85%(w/w)的基于葡萄糖的糖。
4.根据权利要求1至3所述的可消化的碳水化合物组合物,其中所述组合物在所述交替的α1-6和α1-3糖苷键的3-连接葡萄糖上具有超过总糖苷键的0.1%(w/w)的α1-6分支点。
5.根据权利要求1至4所述的可消化的碳水化合物组合物,其中所述组合物包含以干重计的0.1%至10%(w/w)的果糖等同物。
6.根据权利要求5所述的可消化的碳水化合物组合物,其中所述果糖等同物为明串珠菌二糖、果糖和/或蔗糖。
7.根据权利要求1至6所述的可消化的碳水化合物组合物,所述可消化的碳水化合物组合物用于降低个体的血糖反应。
8.食品或饮料,所述食品或饮料包含根据权利要求1至6所述的可消化的碳水化合物组合物。
9.根据权利要求8所述的食品或饮料,其中所述食品或饮料为补充剂。
10.根据权利要求8和9所述的食品或饮料,其中所述食品或饮料为营养产品。
11.根据权利要求10所述的食品或饮料,其中所述营养产品用于a)糖尿病和/或前驱糖尿病人类个体,或b)婴儿、儿童或青少年人类个体。
12.根据权利要求10和11所述的食品或饮料,其中所述营养产品用于紧急护理下的人类个体。
13.根据权利要求8至10所述的食品,其中所述食品为宠物食品。
14.降低个体的餐后葡萄糖的方法,所述方法包括将有效量的根据权利要求1至6所述的可消化的碳水化合物组合物或根据权利要求8至13所述的食品或饮料施用于对其有需要的个体。
15.根据权利要求14所述的方法,其中所述个体为人类个体。
16.根据权利要求14所述的方法,其中所述个体为伴侣动物个体。
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