CN115666608A - 通过长双歧杆菌提高不溶性纤维的发酵能力和短链脂肪酸的产生 - Google Patents

通过长双歧杆菌提高不溶性纤维的发酵能力和短链脂肪酸的产生 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种长双歧杆菌益生菌，其用于在个体的胃肠道通道中提高植物纤维的发酵能力，其中所述植物纤维具有介于40％至80％(w/w)之间的不溶性级分。

Description

通过长双歧杆菌提高不溶性纤维的发酵能力和短链脂肪酸的 产生
不溶性复合膳食纤维在人体肠道中的发酵能力较差，因为其结构使其难以被肠道微生物利用。这大大降低了其有益的生理影响。
通常用于增加食物产品中膳食纤维含量的可溶性不可消化的低聚糖，由于其在肠道中的快速发酵速率，可能会引起胃肠不适。此外，它们被感知为非天然的，并且因此不是消费者友好的。
显然需要提高人体肠道中复合膳食纤维的发酵能力，以增加其有益的生理影响，而不会引起任何相关的胃肠不适。
发明内容
豌豆中的复合膳食纤维与益生菌，特别是长双歧杆菌(Bifidobacterium.longum)NCC 3001(ATCC BAA-999,下文称为长双歧杆菌(B.longum)NCC 3001)的组合可显著提高纤维的发酵能力。当与益生菌组合时，存在于肠道中的共生微生物对纤维的发酵也会导致对宿主产生积极影响的短链脂肪酸，诸如乙酸盐和丙酸盐的产生增加。这些作用包括对免疫障碍和食欲的调节，以及对结肠癌的防护。此外，特定的发酵结果表明，预测这种纤维和益生菌的组合不会因产生过量气体而导致肠道不适。
在第一方面，本发明提供了双歧杆菌益生菌用以提高植物纤维的发酵能力的用途，其中所述植物纤维具有介于40％至80％(w/w)之间的不溶性级分。
在第二方面，本发明提供了包含有效量的豆科植物纤维和双歧杆菌益生菌的组合物，其中所述植物纤维具有介于40％至80％(w/w)之间的不溶性级分。
在第三方面，本发明提供了一种包含有效量的豆科植物纤维和双歧杆菌益生菌的组合物，其中所述植物纤维具有介于40％至80％(w/w)之间的不溶性级分，并且其中所述双歧杆菌通过包括以下步骤的方法获得：
a.使所述双歧杆菌在细菌生长培养基中发酵；以及
b.收获所培养的双歧杆菌益生菌。
在第四方面，本发明提供了如本文所述的用作医疗食品的组合物。
附图说明
图1：改良的
Figure BDA0003948146970000021
系统的示意图，该系统包括连续模拟进食和空腹条件下的胃和小肠环境的反应器。
图2：模拟上消化道通道环境的温育的pH曲线。在胃温育开始(ST0)、胃温育结束(ST2)、小肠温育开始(SI0)、小肠温育吸收阶段开始(SI0.4)和小肠温育结束(SI4)时取样。
图3：在结肠培养48小时期间(A)乙酸盐、(B)丙酸盐、(C)丁酸盐和(D)总SCFA浓度的平均变化(mM)。由连接线所示的(*)、(**)、(***)和(****)代表样本之间的统计学显著差异，其中分别为p<0.05、p<0.01、p<0.001和p<0.0001。
图4：结肠温育0-48小时期间顶部空间中的气体压力的平均变化。由连接线所示的(*)、(**)、(***)和(****)代表样本之间的统计学显著差异，其中分别为p<0.05、p<0.01、p<0.001和p<0.0001。
图5：结肠温育48小时期间氨浓度的平均变化(mM)。由连接线所示的(*)、(**)、(***)和(****)代表样本之间的统计学显著差异，其中分别为p<0.05、p<0.01、p<0.001和p<0.0001。
图6：在结肠温育48h时，(A)双歧杆菌科、(B)与长双歧杆菌相关的OTU6、(C)与假小链双歧杆菌相关的OTU3和(D)与两岐双歧杆菌相关的OTU8的平均绝对水平(对数计数/mL)。阴影强度与绝对丰度相关。由连接线所示的(*)、(**)、(***)和(****)表示样本之间的统计学显著差异，而无连接线的(*)、(**)、(***)和(****)表示样本与对照组之间的统计学显著差异，其中分别为p<0.05、p<0.01、p<0.001和p<0.0001。
图7：结肠分批样本对(A)IL6和(B)IL10分泌的影响。在用结肠分批样本预处理根尖侧24h后，LPS处理后6小时，在Caco-2/THP1-BlueTM共培养物的基底外侧测量细胞因子水平。红色虚线对应于实验对照LPS+。将数据绘制为平均值±SEM。(*)表示处理物与对照样本之间或所示处理物之间的统计学显著差异。(*)＝p<0.05；(**)＝p<0.01。(A)益生菌3作为合生素对细胞因子产生的影响。纤维3＝纤维(如本文所描述的纤维1)的混合物、纤维4＝豌豆纤维；益生菌3＝长双歧杆菌；合生素5＝纤维3+益生菌3；合生素6＝纤维4+益生菌3。
图8：结肠分批样本对(A)TNF-α和(B)IL8分泌的影响。在用结肠分批样本预处理根尖侧24h后，LPS处理后6小时，在Caco-2/THP1-BlueTM共培养物的基底外侧测量细胞因子水平。红色虚线对应于实验对照LPS+。将数据绘制为平均值±SEM。(*)表示处理物与对照样本之间或所示处理物之间的统计学显著差异。(*)＝p<0.05；(**)＝p<0.01。(A)益生菌3作为合生素对细胞因子产生的影响。纤维3＝纤维(如本文所描述的纤维1)的混合物、纤维4＝豌豆纤维；益生菌3＝长双歧杆菌；合生素5＝纤维3+益生菌3；合生素6＝纤维4+益生菌3。
本发明的实施方案
本发明整体涉及长双歧杆菌益生菌的用途。
具体地讲，本发明涉及长双歧杆菌长亚种用以提高植物纤维的发酵能力的用途，其中所述植物纤维具有介于40％至80％(w/w)之间的不溶性级分。在一个实施方案中，其涉及长双歧杆菌长亚种用以提高植物纤维在人类个体中的体内发酵能力的用途。
在一些实施方案中，益生菌长双歧杆菌长亚种通过在纤维的存在下生长来预调理。
在一些实施方案中，益生菌长双歧杆菌长亚种通过在体外存在纤维的情况下生长来预调理。
在一些实施方案中，该益生菌是长双歧杆菌NCC 3001(ATCC BAA-999)。
在一些实施方案中，益生菌长双歧杆菌NCC 3001通过在体外存在纤维的情况下生长来预调理。
可以使用禾本科纤维，诸如具有高不溶性级分的玉米纤维。在一些实施方案中，该禾本科纤维具有介于70％至80％(w/w)之间的不溶性级分。在一些实施方案中，该禾本科纤维是玉米纤维。在一些实施方案中，该玉米纤维是包含约45％(w/w)的玉米纤维的玉米纤维混合物。
在一些实施方案中，益生菌长双歧杆菌NCC 3001通过在体外存在玉米纤维的情况下生长来预调理。
可以使用豆科纤维，诸如具有低不溶性级分的豌豆细胞壁纤维。在一些实施方案中，该豆科纤维具有介于40％至50％(w/w)之间的不溶性级分。在一些实施方案中，该豆科纤维是豌豆细胞壁纤维。
在一些实施方案中，益生菌长双歧杆菌长亚种通过在体外存在纤维的情况下生长来预调理。
在一些实施方案中，该益生菌是长双歧杆菌NCC 3001(ATCC BAA-999)。
在一些实施方案中，益生菌长双歧杆菌NCC 3001通过在体外存在豌豆细胞壁纤维的情况下生长来预调理。
植物纤维可以是禾本科纤维和豆科纤维的组合。
在一个实施方案中，植物纤维发酵能力的提高对应于例如在个体的胃肠道中减少的气体形成。
在一个实施方案中，植物纤维发酵能力的提高对应于例如在个体的胃肠道中减少的气体形成，其中该益生菌是长双歧杆菌NCC 3001(ATCC BAA-999)，并且其中长双歧杆菌NCC 3001通过在体外存在豌豆细胞壁纤维的情况下生长来预调理。
在一个实施方案中，植物纤维发酵能力的提高对应于例如在个体的胃肠道中增加的总短链脂肪酸的产生。在一个实施方案中，植物纤维发酵能力的提高对应于例如在个体的胃肠道中增加的乙酸盐的产生。在一个实施方案中，植物纤维发酵能力的提高对应于例如在个体的胃肠道中增加的丙酸盐的产生。
在一个实施方案中，植物纤维发酵能力的提高对应于例如在个体的胃肠道中增加的总短链脂肪酸的产生，其中该益生菌是长双歧杆菌NCC3001(ATCC BAA-999)，并且其中长双歧杆菌NCC 3001通过在体外存在豌豆细胞壁纤维的情况下生长来预调理。
在一个实施方案中，增加的短链脂肪酸的产生对应于例如在个体的胃肠道通道中增加的IL6和IL10的产生。
在一个实施方案中，人类胃肠道通道中增加的IL6和IL10的产生对应于改善的抗炎状态。IL6对肠上皮再生和伤口愈合具有积极作用。IL6参与诱导细胞，这些细胞在宿主防御粘膜组织中的细胞外微生物中起关键作用。
IL-10是一种抗炎细胞因子，能够抑制多种先天性和适应性免疫细胞类型参与免疫稳态的恢复。
用双歧杆菌使所述植物纤维发酵似乎具有有益的效果，特别是对禾本科植物纤维，诸如玉米纤维。
本发明还涉及一种组合物，其包含有效量的禾本科和/或豆科植物纤维和双歧杆菌益生菌，其中所述植物纤维具有介于40％至80％(w/w)之间的不溶性级分，并且其中所述双歧杆菌益生菌通过包括以下步骤的方法获得：
a.使所述双歧杆菌在细菌生长培养基中发酵；以及
b.收获所培养的双歧杆菌益生菌。
在一些实施方案中，植物纤维是禾本科植物纤维，例如玉米纤维。
在一些实施方案中，植物纤维是豆科植物纤维，例如豌豆细胞壁纤维。
在一个实施方案中，该组合物为食品、医疗食品、管饲或营养补充剂。
在一个实施方案中，食品选自乳、酸奶、凝乳、奶酪、发酵乳、基于乳的发酵产品、基于稻的产品、奶粉、婴儿配方食品和宠物食品。
在一个实施方案中，该组合物为药物组合物，其中药物组合物包含一种或多种药学上可接受的载体、稀释剂和/或赋形剂。
定义
如在本公开和所附权利要求书中所用，单数形式“一个”、“一种”和“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“细菌菌株”包括两种或更多种细菌菌株。
词语“包括”、“包含”和“含有”都将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“基本上由所确定的组成部分组成”和“由所确定的组成部分组成”的实施方案的公开内容。类似地，本文所公开的方法可不含本文未具体公开的任何步骤。因此，使用术语“包括/包含”的实施方案的公开内容包括“基本上由所指明的步骤组成”的实施方案和“由所指明的步骤组成”的实施方案的公开内容。
在“X和/或Y”的上下文中使用的术语“和/或”应被解释为“X”或“Y”或“X和Y”。在本文中使用的情况下，术语“示例”和“诸如”(尤其是当随后是术语列表时)仅仅是示例性和说明性的，并且不应被视为是排他性或全面性的。本文所公开的任何实施方案可与本文所公开的任何其它实施方案组合，除非另有明确说明。
如本文所用，“约”和“大约”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％的范围内，优选地该所提及数字的-5％至+5％内，更优选地该所提及数字的-1％至+1％的范围内，最优选地该所提及数字的-0.1％至+0.1％的范围内。
此外，本文中的所有数值范围都应理解为包含该范围内的所有整数或分数。术语“在…之间”包括所指明范围的端点。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。
然而，虽然本文中常用术语“个体”来指人，但本公开并非限制于此。因此，术语“个体”和“患者”是指可受益于治疗的任何动物、哺乳动物。
如本文所用，“有效量”是在个体中预防缺陷、治疗障碍、病症或疾病的量，或更一般地讲，是减轻症状、管理疾病进展或向个体提供营养、生理或医学有益效果的量。
术语“治疗(treatment/treating)”包括导致病症或障碍的改善，例如减轻/缓解、减少、调节或消除病症或障碍的任何效果。该术语不一定表示个体被治疗直至完全恢复。“治疗(treating/treatment)”病症或障碍的非限制性示例包括：(1)抑制病症或障碍，即阻止病症或障碍或其临床症状的发展，以及(2)缓解病症或障碍，即，使病症或障碍或其临床症状暂时或永久地消退。治疗可为患者相关的或医生相关的。
术语“预防(prevention/preventing)”意指导致不患上所提及的病症或障碍的临床症状或降低个体患上其的风险。个体可能暴露或预先暴露在所述病症或障碍下，但尚未经历或显示所述病症或障碍的症状。术语“病症”和“障碍”意指任何疾病、病症、症状或适应症。
如本文所用，相对术语“优化(optimize/optimise)”意指改善、提高或增强。
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。食物产品可以是例如营养完整的配方食品(例如，婴儿配方食品或临床营养产品)、乳制品、饮料粉、脱水汤、膳食补充剂、膳食替代品、营养棒、谷物、糖果产品或完整且平衡的宠物食品，例如，干宠物食品组合物或湿宠物食品组合物。
术语“宠物食物”或“宠物食物组合物”意指旨在供宠物食用的任何食物组合物。术语“宠物”意指可得益于或享用本公开所提供组合物的任何动物。例如，宠物可以是鸟类动物、牛科动物、犬科动物、马类动物、猫科动物、山羊类动物、狼类动物、鼠科动物、绵羊类动物或猪类动物，但宠物也可以是任何合适的动物。在一个方面，宠物可以是伴侣动物。因此，术语“猫食物组合物”意指旨在被猫摄入的任何食物组合物，并且术语“狗食物组合物”意指旨在被狗摄入的任何组合物。
当提及食物组合物时，术语“完善且均衡”是指基于动物营养领域中公认的权威机构的推荐，含有适量和适当比例的所有已知必需营养物质，并且因此能够用作单独的膳食摄入来源以维持生命或促进生产，而不需添加补充营养来源的食物组合物。营养均衡的宠物食物和动物食物组合物在本领域内是广泛所知和广泛使用的，例如，根据美国饲料管制协会(AAFCO)建立的标准配制的完善且均衡的食物组合物。
术语“伴侣动物”意指狗或猫。
“湿宠物食物”是指含水量为约50％至约90％，并且在一个方面为约70％至约90％的宠物食物。“干宠物食物”是指含水量小于约20％，并且在一个方面为小于约15％，并且在一个特定方面为小于约10％的宠物食物。“半湿食物”意指水分含量为约20％至约50％，并且在一个方面为约25％至约35％的宠物食物。
在一些实施方案中，宠物食物组合物可包含蛋白质。蛋白质可以是粗蛋白材料，并且可包括植物蛋白(诸如大豆粉、大豆浓缩蛋白、玉米蛋白粉、小麦谷蛋白、棉籽和花生粕)或者动物蛋白(诸如酪蛋白、白蛋白和肉蛋白)。可用于本发明的肉蛋白的示例包括牛肉、猪肉、羊羔肉、马肉、家禽肉、鱼肉及其混合物。在一个实施方案中，食物组合物可包含约5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％或甚至60％至约25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％或甚至70％的量的蛋白质，包括在这些量内的各种子范围。在一个方面，蛋白质可为食物组合物的约30％至约55％。
在一些实施方案中，宠物食物组合物可包含碳水化合物。通常，任何类型的碳水化合物均可用于食物组合物中。合适的碳水化合物的示例包括谷粒或谷物，诸如大米、玉米、小米、高粱、苜蓿、大麦、大豆、芥花、燕麦、小麦、黑麦、黑小麦及其混合物。组合物还可任选地包含其他材料，诸如干乳清和其他乳制品副产物。在一个实施方案中，碳水化合物占食物组合物的约5％至约10％。在另一个实施方案中，碳水化合物占食物组合物的约10％至约15％。在其他方面，碳水化合物可以以约5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％或甚至40％至约10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％或甚至50％的量存在。
在一些实施方案中，宠物食物组合物可包含脂肪。合适的脂肪的示例包括动物脂肪和植物脂肪。在一个方面，脂肪源可以是动物脂肪源，诸如牛脂或家禽脂肪。也可使用植物油，诸如玉米油、葵花油、红花油、葡萄籽油、大豆油、橄榄油和其他富含单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸的油。在一个实施方案中，食物组合物可包含约5％、10％、15％、20％、25％、30％或甚至35％至约10％、15％、20％、25％、30％、35％或甚至是40％的量的脂肪，包括在这些量内的各种子范围。在一个方面，脂肪占食物组合物的约25％至约35％。
可根据需要、按照期望、规律地或间歇地进行宠物食物组合物的施用。在一个方面，可规律地向动物施用该宠物食物组合物。在一个方面，可至少每周进行施用。在某些实施方案中，可进行更频繁的施用或食用，诸如每周两次或三次。在一个方面，施用方案可包括每天食用至少一次。
通常，该宠物食物组合物可适合由动物(包括伴侣动物，诸如狗和猫)作为膳食、膳食组分、零食、补充剂或犒赏物食用。这类组合物可包括旨在为动物提供必要的膳食需求的完善食物。这类食物组合物的示例包括但不限于干食物、湿食物、半湿食物、饮料、棒条、冷冻预制食物、货架预制食物和冷藏预制食物。
如本文所讨论的，宠物食物组合物可单独施用于动物作为完全营养平衡饮食、作为补充剂，或与膳食补充剂、维生素和/或本领域技术人员熟悉的其他营养有益剂结合施用于动物作为动物的总体健康计划的一部分。本发明的组合物还可用作兽医治疗产品。因此，组合物可以任选地包含载体、稀释剂或赋形剂，其对于预期用途的适合性是本领域技术人员所熟悉的。
术语“益生元”是指由赋予健康益处的宿主微生物选择性地利用的底物(专家共有文献：The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics(ISAPP)consensus statement on the definition and scope of prebiotics,NatureReviews Gastroenterology&Hepatology,2017,14,491–502(益生菌和益生元国际科学协会(ISAPP)关于益生元定义和范围的共识声明，《自然评论：胃肠病学与肝脏病学》，2017年，第14期，第491-502页))。
术语“益生菌”是指当以足够的量施用时向宿主赋予健康益处的活微生物(FAO/WHO，2002年)。微生物细胞一般为细菌或酵母。
术语“合生素”是指组合益生菌和益生元两者并且其中益生元选择性地支持益生菌的营养组合物或食物补充剂(参见DeVrese和Schrezenmeir，Probiotics,prebioticsand synbiotics in food biotechnology,Springer Berlin Heidelberg,pp1-66(《食品生物技术中的益生菌、益生元和合生素》，柏林海德堡斯普林格出版社，第1-66页))。术语“合生效应”在本文中是指与单独的益生菌的效应相比，合生素的有利健康效应的增加。
本公开(包括本文所述的多个实施方案)的组合物可包含下列要素、由或基本上由下列要素组成：本文所述的基本要素和限制，以及本文所述的或者说可用于膳食中的任何其他或可选的成分、组分或限制。
具体实施方式
双歧杆菌的用途
本发明整体涉及双歧杆菌益生菌用以提高植物纤维的发酵能力的用途。
在一个实施方案中，其涉及长双歧杆菌长亚种用以提高植物纤维在人类个体中的体内发酵能力的用途。
具体地讲，本发明涉及长双歧杆菌益生菌用以提高植物纤维的发酵能力的用途，其中所述植物纤维具有大于40％(w/w)，优选地介于40％至80％(w/w)之间的不溶性级分。
利用长双歧杆菌提高植物纤维的发酵能力与个体，优选地人类个体的胃肠道中的气体形成的减少相关。
植物纤维发酵能力的提高还对应于个体，优选地人类个体的胃肠道中增加的总短链脂肪酸的产生。植物纤维发酵能力的提高还可以对应于个体，优选地人类个体的胃肠道中减少的肠道微生物群蛋白水解活性。
短链脂肪酸可以是乙酸盐或丙酸盐，或者可以是乙酸盐和丙酸盐的组合。
增加的短链脂肪酸的产生对应于个体的胃肠道通道中增加的IL的产生。具体地讲，增加的短链脂肪酸的产生对应于个体，优选地人类个体的胃肠道通道中增加的IL6和IL10的产生。具体地讲，增加的短链脂肪酸，特别是乙酸盐和丙酸盐的产生对应于人类个体的胃肠道通道中增加的IL6和IL10的产生。
在一个实施方案中，胃肠道通道中增加的IL的产生对应于个体的改善的抗炎状态。具体地讲，胃肠道通道中增加的IL6和IL10的产生对应于个体，优选地人类个体的改善的抗炎状态。
提高发酵能力的方法
本发明还涉及一种提高植物纤维的发酵能力的方法，其中所述方法包括使长双歧杆菌在培养基中生长，其特征在于所述培养基包含禾本科和/或豆科植物纤维或它们的组合。优选地，该长双歧杆菌是长双歧杆菌长亚种。
组合物
本发明还涉及一种包含有效量的植物纤维和双歧杆菌益生菌的组合物，其中所述植物纤维具有介于40％至80％(w/w)之间的不溶性级分。
具体地讲，本发明涉及一种包含有效量的禾本科和/或豆科植物纤维和双歧杆菌益生菌的组合物，其中所述植物纤维具有介于40％至80％(w/w)之间的不溶性级分。
具体地讲，本发明涉及一种包含有效量的禾本科和/或豆科植物纤维和双歧杆菌益生菌的组合物，其中所述植物纤维具有介于40％至80％(w/w)之间的不溶性级分。
具体地讲，本发明涉及一种组合物，其包含有效量的禾本科和/或豆科植物纤维和双歧杆菌益生菌，其中所述植物纤维具有介于40％至80％(w/w)之间的不溶性级分，并且其中所述双歧杆菌益生菌通过包括以下步骤的方法获得：
a.使所述双歧杆菌益生菌在细菌生长培养基中发酵；以及
b.收获所培养的双歧杆菌益生菌。
在一个实施方案中，该细菌生长培养基包含禾本科和/或豆科植物纤维。
本发明的组合物可为食品、医疗食品、管饲、营养组合物或营养补充剂的形式。术语“营养补充剂”是指旨在补充个体的一般饮食的产品。
在一个实施方案中，食品选自乳、酸奶、凝乳、奶酪、发酵乳、基于乳的发酵产品、基于稻的产品、奶粉、婴儿配方食品和宠物食品。
该组合物可为医疗食品的形式。如本文所用，术语“医疗食品”是指专门配制用于医疗疾病或病症的膳食管理的食物产品。医疗食品可以在医疗监督下施用。医疗食品可用于口服摄取或管饲。
该组合物可为管饲的形式。术语“管饲”是指旨在通过饲管将营养物质直接引入个体的胃肠道的产品。管饲可通过例如穿过个体的鼻子放置的饲管(诸如鼻胃管、鼻窦管和鼻空肠管)或者直接放置到个体的腹部中的饲管(诸如，胃造口术、胃空肠吻合术或空肠造口术饲管)来施用。
该组合物可以呈药物组合物的形式并且可包含一种或多种合适的药学上可接受的载体、稀释剂和/或赋形剂。
本文所述组合物的此类合适的赋形剂的示例可见于由A Wade和PJ Weller编辑的《药物赋形剂手册》，第2版，1994年(“Handbook of Pharmaceutical Excipients”,2ndEdition,(1994),Edited by A Wade and PJ Weller)中。
用于治疗用途的可接受载体或稀释剂在制药领域是众所周知的，并且描述于例如A.R.Gennaro编辑的《Remington的药物科学》，Mack出版公司，1985年(“Remington'sPharmaceutical Sciences”,Mack Publishing Co.(A.R.Gennaro edit.1985)。
合适的载体的示例包括乳糖、淀粉、葡萄糖、甲基纤维素、硬脂酸镁、甘露醇、山梨糖醇等。合适的稀释剂的示例包括乙醇、甘油和水。
可参照预期的施用途径和标准药物实践选择药物载体、赋形剂或稀释剂的选项。药物组合物可包含以下物质作为载体、赋形剂或稀释剂或除了载体、赋形剂或稀释剂之外还包含以下物质：任何合适的粘结剂、润滑剂、悬浮剂、包衣剂和/或增溶剂。
合适的粘结剂的示例包括淀粉、明胶、天然糖诸如葡萄糖、无水乳糖、自由流动乳糖、β-乳糖、玉米甜味剂、天然和合成树胶诸如阿拉伯胶、黄蓍胶或海藻酸钠、羧甲基纤维素和聚乙二醇。合适的润滑剂的示例包括油酸钠、硬脂酸钠、硬脂酸镁、苯甲酸钠、乙酸钠、氯化钠等。
可以在组合物中提供防腐剂、稳定剂、染料和甚至风味剂。防腐剂的示例包括苯甲酸钠、山梨酸和对羟基苯甲酸的酯。还可以使用抗氧化剂和悬浮剂。
营养学上可接受的载体、稀释剂和赋形剂包括在食品工业中作为标准使用的适合人类或动物食用的那些。典型的营养学上可接受的载体、稀释剂和赋形剂对于本领域的技术人员来说是熟悉的。
组合物可为片剂、糖衣丸、锭剂、胶囊、胶丸、粉末、颗粒、溶液、乳液、悬浮液、包衣颗粒、喷雾干燥颗粒或丸剂的形式。
对于本领域的技术人员显而易见的是，理想的剂量将取决于待治疗的个体、其健康状况(例如性别、年龄或体重)以及施用途径。理想使用的剂量将因此改变，但可由本领域的技术人员容易地确定。
然而，一般来讲，优选的是本发明的组合物每日剂量包含106至1010cfu和/或106至1010个长双歧杆菌长亚种细胞。其还可包含每克组合物干重106至1011cfu和/或106至1011个双歧杆菌长亚种细胞。
禾本科植物纤维
禾本科植物纤维可以来源于玉米、大麦、燕麦、大米、黑麦、高梁、小麦或小米。优选地，植物纤维来源于玉米。植物纤维可以作为研磨的副产品，例如以纤维混合物的形式产生。
当植物纤维是禾本科纤维时，不溶性级分优选地在70％至80％(w/w)之间。
玉米纤维可以呈玉米纤维混合物的形式。该混合物可以包含介于30％至60％(w/w)、或35％至55％(w/w)、或40％至50％(w/w)之间、或约45％(w/w)的膳食纤维；和/或介于20％至50％(w/w)，或30％至40％(w/w)之间，或约33％(w/w)的玉米糠；和/或介于1％至10％(w/w)之间的小麦粉，优选地全粒小麦粉，优选地约5.3％(w/w)的全粒小麦粉；和/或介于1％至10％(w/w)之间的糊精，优选抗性糊精，优选地约5％的抗性糊精；和/或介于1％至5％(w/w)之间的树胶，优选地瓜尔胶，优选约0.8％的瓜尔胶；和/或介于1％至5％(w/w)之间的羧基甲基纤维素，优选约0.5％(w/w)的羧基甲基纤维素。
在一些实施方案中，所述禾本科纤维包括玉米纤维，优选地约45％(w/w)的玉米纤维。在一些实施方案中，所述禾本科纤维还包含约5％(w/w)的抗性糊精、约2.5％(w/w)的麦麸、约1％(w/w)瓜尔胶和约0.5％(w/w)羧甲基纤维素。
所述双歧杆菌益生菌可以用禾本科植物纤维预调理。例如，长双歧杆菌NCC 3001可以通过在玉米纤维的存在下生长来预调理。
豆科植物纤维
植物纤维可以为豆科纤维。当植物纤维为豆科纤维时，不溶性级分优选地在40％至50％(w/w)之间。豆科植物包括许多重要的农业和食品植物，包括豌豆(Pisum sativum)(豌豆)、橹豆(Glycine max)(大豆)、菜豆(Phaseolus)(豆类)、桃尔豆(Cicer arietinum)(鹰嘴豆)、紫花苜蓿(Medicago sativa)(苜蓿)、落花生(Arachis hypoaea)(花生)、长角豆(Ceratonia silika0(角豆)和光果甘草(Glycyrrhiza glabra)(甘草)。优选地，该豆科纤维是豌豆纤维。优选地，该豌豆纤维是豌豆细胞壁纤维。
该双歧杆菌益生菌可以用豆科植物纤维预调理。例如，长双歧杆菌NCC 3001可以通过在豌豆细胞壁纤维的存在下生长来预调理。
双歧杆菌益生菌
本发明的双歧杆菌益生菌可以是长双歧杆菌、动物双歧杆菌乳酸亚种(Bifidobacterium animalis ssp.lactis)或短双歧杆菌(Bifidobacterium breve)。最优选地，其为长双歧杆菌，例如长双歧杆菌长亚种、长双歧杆菌婴儿亚种(B.longumsubsp.infantis)或长双歧杆菌猪亚种(B.longum subsp.suis)，优选长双歧杆菌长亚种。该长双歧杆菌长亚种可以选自长双歧杆菌ATCC BAA-999、长双歧杆菌ATCC 15707和长双歧杆菌CNCM I-2618。最优选地，其为长双歧杆菌ATCC BAA-999(NC3001)。
长双歧杆菌ATCC BAA-999也称为NCC3001，并且可从专业供应商商购获得，例如以商品名BB536购自日本森永乳液有限公司(Morinaga Milk Industry Co.Ltd.of Japan)。术语“长双歧杆菌ATCC BAA-999”包括细菌、细菌的部分和/或由细菌发酵的生长培养基。
长双歧杆菌ATCC BAA-999由日本神奈川县扎马市东原的森永乳业有限公司的Tomoko Yaeshima于2004年6月7日在ATCC的通用细菌学保藏中心中保藏并公开提供(弗吉尼亚州马纳萨斯大学大道10801号，美国典型培养物保藏中心，20110-2209)。
长双歧杆菌ATCC BAA-999可根据任何合适的方法培养。长双歧杆菌ATCC BAA-999可以任何技术上可行的形式，例如冷冻干燥或喷雾干燥形式添加至组合物。
菌株ATCC 15707于1990年之前保藏并且可商购获得。菌株CNCM I-2618由瑞士韦威雀巢大道55，1800的Nestec S.A.于2001年1月29日保藏。此后，Nestec S.A.已合并到Sociétédes Produits NestléS.A.因此，根据《布达佩斯条约》第2(ix)条，SociétédesProduits NestléS.A.是Nestec S.A.的继承者。
ATCC是指美国典型培养物保藏中心(美国弗吉尼亚州马纳萨斯大学大道10801号，20110-2209)。CNCM指法国巴黎巴斯德研究所国立微生物培养物保藏中心(法国巴黎第15区红色医生路28号巴斯德研究所，邮编F-75724(Collection nationale de cultures demicro-organismes,Institut Pasteur,28,rue du Dr Roux,F-75724Paris Cedex 15,France))。
本发明的双歧杆菌益生菌是活益生菌细菌。当细菌能够在受控培养条件下繁殖并形成菌落或悬浮液时，或者当微生物代谢活性和/或膜完整性可使用本领域技术人员已知的方法(诸如例如流式细胞术)建立时，这些细菌被认为是“活”的。
食物产品
本发明还涉及包含如本文所述的组合物的食物产品。该食物产品可以是谷物棒、饼干、酸奶、粉状饮料等。
作为医疗食品的用途
本发明还涉及如本文所述的组合物或食物产品，其用作医疗食品以预防或治疗个体的病症或疾病。在一些实施方案中，所述组合物用作个体的体重管理、肠易激综合征、慢性肠病和/或特应性皮炎的医疗食品。在一些实施方案中，所述组合物用作个体的肠易激综合征或慢性肠病的医疗食品。在一些实施方案中，医疗食品是预防或治疗肠易激综合征。在一些实施方案中，医疗食品用以预防或治疗慢性肠病。在一些实施方案中，医疗食品用以预防或治疗特应性皮炎。在一些实施方案中，医疗食品用以预防或治疗炎症。在一些实施方案中，医疗食品用以预防或治疗结肠癌。
实施例
实施例1：上消化道模拟和短期结肠培养
在该体外研究中使用菌株长双歧杆菌长亚种NCC3001(也称为BL999)。系统中的总供给量为2.0E8 CFU。将豌豆细胞壁纤维(从商业来源获得)和玉米纤维混合物(也称为纤维1，从CPW早餐谷物获得)用作纤维，并将22g/L浓度的每种纤维供给到系统中。玉米纤维混合物(纤维1)含有45％膳食纤维，并且包括33.5％玉米糠、5.3％全粒小麦粉、5％抗性糊精和0.8％瓜尔胶。在三个生物平行样本中测试了每对合生素以及单独的益生菌和益生元成分。
改良的
Figure BDA0003948146970000151
系统用于研究益生菌在上消化道(胃和小肠)中的存活能力。该研究使用改编自InfoGest共识方法的方案和体内上消化道研究的动态pH曲线来进行。首先将一个反应器置于模拟进食和空腹条件的胃环境下，然后再置于小肠环境下(图1)。
通过在37℃下于搅拌下供给该研究的益生菌和益生元样本与7g/L果糖持续2小时来开始温育，其中pH从5.5降至2.5(图2)。然后添加特定的胃悬浮液(胃蛋白酶、磷脂酰胆碱、果糖和另外的营养介质)以模拟胃阶段。5分钟后，添加含有来自猪胰腺的胰液素和10mM牛胆汁提取物的标准化胰液以模拟十二指肠期。20分钟后，将反应器内容物转移至透析膜(再生纤维素，3.5kDa)，该透析膜浸没在含有与膜内容物相同的碳酸氢盐浓度(体积的4倍)且pH为7的溶液中。进行透析3.67小时以模拟空肠和回肠温育。
用于肠道微生物代谢分析的短期结肠培养使用含有宿主来源和饮食来源的化合物的代表性结肠培养基和单个健康成人供体的结肠微生物群来进行。在三个生物平行样本中，将上消化道悬浮液(含有未吸收的果糖级分)施用于结肠温育中，除含有益生元纤维的样本外，不添加其他可发酵碳水化合物。作为对照，施用在胃液中仅含有未吸收的果糖级分(不添加益生菌或益生元)的上消化道悬浮液。在pH 6.5下于37℃下厌氧地进行温育48小时。
实施例2：提高短链脂肪酸的产生
结肠温育48小时后，使用气相色谱-火焰离子化检测(GC-FID)测定由微生物群产生的短链脂肪酸(SCFA)。
当NCC 3001与益生元纤维(尤其是玉米糠混合物)一起施用时，观察到乙酸盐产生增加(图3A)。尚不清楚乙酸盐的产生是否归因于NCC 3001本身或系统中存在的微生物群的其他成员。长双歧杆菌可以在复合纤维的存在下通过双歧分流产生大量乙酸盐。总体而言，当与玉米糠混合物联合补充时，高浓度的乙酸盐可能表明长双歧杆菌的代谢活性增加，而且也增加了益生菌和其他结肠微生物群成员对纤维的利用。
与单独使用纤维的情况相比，丙酸盐的产生还在使用合生素的温育中增加(图3B)。另外，与没有预调理的情况相比，使用豌豆纤维预调理的NCC3001还导致丙酸盐的产生显著更高(数据未示出)。由于长双歧杆菌不产生丙酸盐，因此该结果表明其他结肠细菌的代谢活性增加，并且玉米纤维混合物或豌豆纤维的利用率增加，最终通过交叉供给相互作用产生丙酸盐。乙酸盐和丙酸盐的增加也反映在总SCFA浓度的变化中，其中合生素制剂提高了SCFA的产生，特别是当玉米糠混合物与NCC3001联合补充时(图3D)。
实施例3：提高纤维耐受性
人体消化不良的膳食纤维的消耗通常会促使结肠微生物群的气体生成，导致腹胀和肠胃胀气。在这项研究中，在0-48小时之间记录结肠温育的顶部空间的气体压力的变化。尽管与单独使用玉米纤维混合物温育的气体压力在统计学上没有显著差异，玉米纤维混合物与NCC 3001的联合补充导致气体压力的潜在降低(图4)。豌豆纤维与预调理的NCC3001的联合补充导致在结肠温育中的气体产生显著降低，这表明豌豆纤维的耐受性增加。
实施例4：使用豌豆纤维降低蛋白水解发酵
结肠温育结束时铵产生的定量是系统中进行的总体蛋白水解发酵的指标。与单独使用豌豆纤维或使用玉米糠混合物进行的实验相比，当NCC 3001与豌豆纤维联合补充时，产生的铵在统计学上显著更少(图5)。这可能意味着在将长双歧杆菌与豌豆纤维一起投配时，对降低蛋白水解发酵有协同作用。
使用活/死流式细胞术结合使用16S靶向Illumina18的微生物群分析，测定结肠微生物群。通过在磷酸盐缓冲盐水中以十倍稀释系列制备样本，对BDFacs进行活/死流式细胞术。通过用SYTO 24和碘化丙啶染色来评估培养样本中的活细胞、非活细胞和总细胞计数。特别是当豌豆纤维与NCC 3001一起补充时，结肠温育48小时后，双歧杆菌科的生长被诱导(图6A)。这一增加不仅是由于NCC 3001和其他长双歧杆菌亚种的存在增加(图6B)，还因为假小链双歧杆菌(图6C)(一种关键的乙酸盐产生菌)的存在增加，以及两歧双歧杆菌的存在增加(图6D)。
先前观察到的丙酸盐产生的强烈刺激(图3B)可能归因于与厚壁菌门的琥珀酸嗜酸杆菌(Phascolarctobacterium succinatutens)种已知的转化琥珀酸盐、产生丙酸盐的肠道微生物)相关的OTU4的刺激。琥珀酸盐可能来源于拟杆菌菌种，包括与多形拟杆菌(Bacteroides thetaiotaomicron)相关的OTU2、与粪便拟杆菌(Bacteroides stercoris)相关的OTU5以及与普通拟杆菌(Bateroides vulgatus)相关的OTU12(表1)。
表1.结肠温育48小时后，OTU(与给定菌种相关)的平均绝对水平(对数计数/mL)。阴影的强度与绝对丰度相关，在每个时间点(每行内)的每个OTU内归一化。在每个OTU和时间点内，对照和特定治疗之间的统计学显著差异以粗体表示(p<0.05)。
Figure BDA0003948146970000181
在先进的模拟胃肠道系统
Figure BDA0003948146970000183
中，对长双歧杆菌NCC 3001与玉米糠混合物(纤维1)或豌豆纤维的先前选定的混合物进行测试，证明其具有合生作用。结果表明，当补充有纤维时，NCC 3001存活能力和代谢活性在上消化道温育期间增加。在结肠温育过程中，与单独施用纤维相比，补充益生菌和益生元两者可增加SCFA，尤其是乙酸盐和丙酸盐的产生。此外，预调理的NCC 3001与豌豆纤维的结肠温育降低了总气体压力，这表明纤维的耐受性增加。合生素NCC3001和豌豆纤维也显著增加了来双歧杆菌科、拟杆菌(Bacteroidaceae)科和氨基酸球菌科(Acidaminococcaceae)的几种菌种的丰度。计划进行一项长期SHIME研究，以验证胃肠道温育4周后每天补充益生菌的益生菌存活能力和健康益处。此外，目前正在通过qPCR分析结肠培养物中长双歧杆菌长亚种NCC3001的具体数量，以确定该菌株相对于总双歧杆菌OTU的特定数量，并因此确认结肠中益生菌的存活能力。
实施例5：使用
Figure BDA0003948146970000182
技术评估单独产品和合生素产品在通过完整胃肠道后对 炎症的影响
根据炎症条件下“漏肠”的调节，研究了长双歧杆菌及其合生素组合(有或无预调理)对于结肠发酵对肠壁功能的影响。将长双歧杆菌与纤维和豌豆纤维的混合物一起配制。在体外Caco-2/THP1共培养模型中，终点与免疫标记物(促炎和抗炎细胞因子及趋化因子)相关。结肠样本选自第1阶段研究，该研究允许评估产品及其由肠道微生物群产生的发酵衍生代谢物诱导的效果。
在用结肠分批样本对Caco-2/THP1-BlueTM共培养物进行根尖预处理24h后，将基底外侧上清液丢弃，并用LPS刺激细胞。刺激6小时后，收集基底外侧上清液以测量培养基中分泌的细胞因子和趋化因子。
在天然条件下，与用纤维4(豌豆纤维)或益生菌3(长双歧杆菌)治疗相比，合生素6(豌豆纤维素+长双歧杆菌)倾向于增加IL-6的分泌(图7A)。与益生菌3相比，天然合生素6显著增加IL-10的分泌(图7B)。与其相应的纤维相比，水平也倾向于更高。与用纤维4治疗相比，合生素6降低TNF-α的分泌(图8A)。与单独用益生菌治疗相比，天然合生素6倾向于降低IL-8的分泌；然而，与单独用纤维4治疗相比，水平仍然增加(图8B)。

Claims (14)

1.长双歧杆菌(Bifidobacterium longum)长亚种益生菌用以提高植物纤维的发酵能力的用途，其中所述植物纤维具有介于40％至80％(w/w)之间的不溶性级分。
2.根据权利要求1所述的长双歧杆菌长亚种益生菌的用途，其中所述益生菌是长双歧杆菌NCC 3001。
3.根据权利要求1和2所述的长双歧杆菌长亚种益生菌的用途，其中所述植物纤维选自禾本科和/或豆科纤维。
4.根据权利要求3所述的长双歧杆菌长亚种益生菌的用途，其中所述植物纤维是禾本科纤维，所述禾本科纤维优选地具有介于70％至80％(w/w)之间的总植物纤维的不溶性级分。
5.根据权利要求4所述的长双歧杆菌长亚种益生菌的用途，其中所述禾本科纤维包括玉米纤维。
6.根据权利要求3所述的长双歧杆菌长亚种益生菌的用途，其中所述植物纤维是豆科纤维。
7.根据权利要求6所述的长双歧杆菌长亚种益生菌的用途，其中所述豆科纤维是豌豆细胞壁纤维，所述豌豆细胞壁纤维优选地具有介于40％至50％(w/w)之间的总植物纤维的不溶性级分。
8.根据权利要求1至7所述的长双歧杆菌长亚种益生菌的用途，其中植物纤维发酵能力的提高对应于：
a.在个体的胃肠道中减少的气体形成；和/或
b.在个体的胃肠道中增加的总短链脂肪酸的产生。
9.根据权利要求8所述的长双歧杆菌益生菌的用途，其中所述短链脂肪酸是乙酸盐和/或丙酸盐。
10.根据权利要求8和9所述使用的长双歧杆菌益生菌的用途，其中所述增加的短链脂肪酸，特别是乙酸盐和/或丙酸盐的产生对应于胃肠道通道中增加的IL6和IL10的产生。
11.根据权利要求10所述使用的长双歧杆菌益生菌的用途，其中所述胃肠道通道中的所述增加的IL6和IL10的产生对应于改善的抗炎状态。
12.提高植物纤维的发酵能力的方法，其中所述方法包括使长双歧杆菌在培养基中生长，其特征在于所述培养基包含禾本科和/或豆科植物纤维或它们的组合。
13.组合物，所述组合物包含有效量的豆科植物纤维和长双歧杆菌长亚种益生菌，其中所述植物纤维具有介于40％至80％(w/w)之间的不溶性级分，并且其中所述长双歧杆菌长亚种通过包括以下步骤的方法获得：
a.使所述双歧杆菌在包含所述植物纤维的细菌生长培养基中发酵；以及
b.收获所培养的双歧杆菌益生菌。
14.根据权利要求13所述的组合物，所述组合物用作个体的肠易激综合征或慢性肠病的医疗食品。
CN202180035960.XA 2020-05-20 2021-05-18 通过长双歧杆菌提高不溶性纤维的发酵能力和短链脂肪酸的产生 Pending CN115666608A (zh)

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