CN1362860A - 低分子量聚甘露糖醛酸 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种制备平均分子量在103和105之间的低分子量聚甘露糖醛酸的方法,其通过用有机酸部分水解藻酸盐,随后用基于pH的溶解度的差异进行分离。该低分子量聚甘露糖醛酸具有诸如抑制肥胖症,降低总胆固醇、甘油三酯、磷酯和LDL胆固醇水平,增加HDL胆固醇和降低GOT和GPT活性的功能。用低分子量聚甘露糖醛酸能够制备各种功能食品和助健康品。

Description

低分子量聚甘露糖醛酸
背景
发明领域
本发明涉及低分子量聚甘露糖醛酸，更特别地，涉及从高分子量藻酸盐中通过分解纯化出低分子量聚甘露糖醛酸的方法。
相关技术介绍
由于含高脂肪和高蛋白的西式饮食方式的过度营养以及缺乏运动，许多难以治疗的心血管疾病如高血压、动脉硬化症(artheroscelrosis)、心绞痛、心肌梗塞(myocardial infarction)和脑血栓，以及肥胖症和糖尿病的发病趋势正在增高。预防及治疗这些疾病的兴趣正在日益增长。以规定的食品辅以用天然提取物替代化学合成品，预防和/或治疗这些疾病受到欢迎，因为这种方法是没有副作用的安全方法，减少了用户对使用此类产品的不情愿。
反映这一趋势，已经有许多研究和进展集中在食品纤维上。已知食品纤维对预防便秘和肥胖症及预防老年性疾病如血栓症、动脉硬化症和高脂血症具有良好效果(美国临床营养学杂志(J.Ame.Clin.Nutr.)48：748-753，1988；J.Ame.Clin.Nutr.52：495-499，1990；J.Ame.Clin.Nutr.124：78-83，1994)。
在饮食纤维中，已知高分子量藻酸盐，一种在海藻中(例如褐海藻、墨角藻、马尾藻、hiziki)构成20-30％细胞壁多糖的饮食纤维成分，具在体内有降低胆固醇水平和抑制肥胖症的作用[日本营养学杂志(J.Jap.Nutr.)26(3)：78-83，1974；J.Jap.Nutr.33(6)：273-281，1974；日本渔业杂志(Jap.J.Fisheries)59(5)：879-884，1993]。
目前许多与藻酸盐相关的产品正在制造和销售。然而，这些产品中包含的大部分藻酸盐是通过简单提取和从原料海藻物质中粗加工制备的，而且是高分子量藻酸盐(超过约400百万道尔顿)。高分子量藻酸盐是由聚甘露糖醛酸(M)和古罗糖醛酸(guluronate)(G)单体组成的嵌段共聚物，而且在其高分子量形式具有高粘度和低溶解度。因而，将这种高分子量形式以高浓度加入食品(尤其是饮料)中并不容易。
日本公开专利平成6-7093公开了低分子量化藻酸盐用作功能饮料的添加剂。本文使用的术语“低分子量化藻酸盐”指分子量10-900KDa的聚古罗糖醛酸(polyguluronate)和聚甘露糖醛酸(polymannuronate)混合的状态。与高分子量藻酸盐相比，低分子量化藻酸盐具有低粘度和高溶解度，在控制胆固醇水平方面具有增强的作用效果。
从高分子量形式制备低分子量化藻酸盐的传统方法包括酸碱水解法[Haug，A.，Larsen，B.和Smidsrod.O.，Acta Chem.Scand.，20(1)：183-190，1966；Hirst，E.和Rees，D.A.J.Chem.Soc.，9：1182-1187，1965；Hirst，E.L.，Percival，E.和Wold，J.K.J.Chem.Soc.，8：1493-1499，1964]，受热加压下水解[日本专利公开平成6-7093，1994；Kimura，Y.，Watanabe，K.和Okuda，H.，种族药理学杂志(J.Ethnopharmacology)54：47-54，1996]和酶解[Doubet，R.S.和Quatrano，R.S.，Appl.Environ.Microbiol.47(4)：699-703，1984；Dunne，W.M.和Buckmire，F.L.A.，Appl.Environ.Microbiol.50(1)：562-567，1985；Hansen，J.B.和Nakamura，L.K.Appl.Environ.Microbiol.49(4)：1019-1021，1985；Haug，A.和Larsen.B.，Carbohydr.Res.17：297-308，1971；Romeo，T.和Preston，J.F.，生物化学(Biochemistry)25(26)：8385-8391，1986；Yonemoto，Y.，Murata，K.，Kimura，A.，Yamaguchi，H.和Okayama，K.，发酵和生物工程杂志(J.of Fermen.and Bioengin.)72(3)：152-157，1991]。
由于产品质量低劣、反应器侵蚀、中和试剂的需要以及使用强酸的操作不便，酸碱水解法难以推广至工业规模。通过在压力下加热至100-200℃，制备Mw 10-900kDa低分子量化藻酸盐的第二种方法也有缺陷，例如反应时间长和水解需要的高昂费用，因为该方法是在高压下超过100℃的高温进行的。酶解法由于反应时间长也不适于工业化。
如上所述，与高分子量藻酸盐相比，低分子量化藻酸盐在降低胆固醇水平方面具有增强效果，而且具有改进的物理性质，如溶解度。因此，预期低分子量化藻酸盐可用于助健康食品。
低分子量聚甘露糖醛酸本身，作为具有直接降低胆固醇水平效果的实质成分并不被知晓，从天然藻酸盐中提取高纯度、低分子量聚甘露糖醛酸的制备方法以前亦不为人知。
仅知晓聚甘露糖醛酸可作为控制慢性尿毒症患者毒素成分之水平的物质(Kulbe等人，美国专利4,689,322)，或作为细胞或组织包被物以保护移植后的移植细胞或组织(Dorian等，美国专利5,656,468)。
然而，从更长远的前景看，非常期望从天然藻酸盐中鉴别和提取出纯净形式的、对降低胆固醇水平有直接作用的实质成分。本公开鉴别出以纯净形式存在的实质成分提取物，以致于它们可作为添加剂直接用于食品。因此，本公开使生产含有更高单位和更精确定量的实质成分的功能食品成为可能。在相关工业和健康业取得的效果将令人惊奇。因此，本发明具如下目的。
                         发明概述
本发明一个目的是提供一种制备高纯度低分子量聚甘露糖醛酸的方法。
本发明另一目的是用低分子量聚甘露糖醛酸作为血清胆固醇水平的控制利。
本发明进一步的目的是提供含这种低分子量聚甘露糖醛酸的功能食品和助健康品。
本发明的综合目的是通过公开加入功能食品和助健康品的能够预防和治疗肥胖症、糖尿病和心血管疾病的物质，促进健康的生活方式并预防疾病。
在获知本公开益处之后，本发明进一步的目的和优点对本领域的熟练技术人员而言是明显的。
本发明包括一种制备高纯度、低分子量聚甘露糖醛酸的方法，及其作为血清脂质控制剂的新用途。本发明还包括含有该低分子量聚甘露糖醛酸的功能食品和助健康品。
本发明的方法涉及采用有机酸通过分解，从高分子量藻酸盐中仅纯化出低分子量聚甘露糖醛酸，然后利用基于pH值的溶解度的差别进行分离。方法包括将有机酸加入高分子量藻酸盐、加热溶液、调节pH至2.5和3.5之间，和回收产生的聚甘露糖醛酸的步骤。高分子量藻酸盐由海藻制得。优选的有机酸包括柠檬酸、苹果酸、草酸、乳酸、琥珀酸、酒石酸和醋酸。优选的pH范围是在2.8和3.0之间。
本发明也包括预防肥胖症、控制血脂、增强肝功能和从体内排出重金属的组合物，包含以重量计0.01至100％的低分子量(M.W.)聚甘露糖醛酸。本发明还包括能够控制血脂和预防高血脂、肥胖症和糖尿病的功能食品，含有以重量计0.01至100％的低M.W.聚甘露糖醛酸。这样的功能食品可以是食用饮料或固体食品。一种预防和治疗肥胖症、糖尿病和心血管疾病如高血压、动脉硬化、心绞痛(steniocardiac)、心肌梗死和脑血栓形成的，包含以重量计0.01至100％的低M.W.聚甘露糖醛酸的助健康品，也包含在本发明范围内。
              发明详述
按照本方法，高分子量藻酸盐被有机酸部分水解，产生低分子量化藻酸盐，一种聚甘露糖醛酸和聚古罗糖醛酸的混合物，其中只有聚甘露糖醛酸能够被基于pH的沉淀作用分离出来。
用作本发明起始原料的高分子量藻酸盐可以从天然褐藻中获得或者用本领域公知的适当方法制备后，即提取、中和、脱水和减压干燥，从天然褐藻的干粉样品获得。
可用于本发明的有机酸包括，但不限制，柠檬酸、苹果酸、乳酸、草酸、琥珀酸、酒石酸和醋酸。任何能够将高分子量藻酸盐水解为低分子量藻酸盐的有机酸均可用于本发明。根据选择的有机酸的不同，低分子量化的程度亦有差别，但可以通过控制使用的有机酸的浓度或水解的时间来调节。如本发明的一个实例所示，在相同浓度条件的各种有机酸中，醋酸显示出最大程度的低分子量化。按照本发明的一个实施方案，有机酸的适宜浓度在0.2摩尔和1摩尔之间，更优选在0.2摩尔和1摩尔之间。
以有机酸水解高分子量藻酸盐可以在80至120℃进行，更优选在95至105℃。
在本发明制备低分子量聚甘露糖醛酸方法的第二个步骤中，调节制得的溶液pH在2.5和3.5之间，更优选在2.8和3.0之间。如果调节的pH低于2.5，获得的聚甘露糖醛酸纯度会升高但产率降低，如果pH高于3.5，聚甘露糖醛酸的纯度会降低。由于需要协调考虑产品的纯度和收率，选择了已指明的pH范围。
按照本发明的方法得到的低分子量聚甘露糖醛酸具有超过90％的高纯度。本文使用的术语“低分子量”聚甘露糖醛酸意指平均分子量在1和100kDa之间的聚甘露糖醛酸。按照本发明制备的低分子量的聚甘露糖醛酸在30和50kDa之间，更优选地，在35至45kDa之间。
本发明人发现：在控制血清脂质水平方面，这样得到的低分子量聚甘露糖醛酸优于一些物质，如高分子量藻酸盐、低分子量化藻酸盐或低分子量古罗糖醛酸。本文使用的术语“控制血清脂质水平”意指包括多种功能如降低总胆固醇水平、增加有益的高密度脂蛋白(HDL)水平，降低低密度脂蛋白(LDL)水平和控制血液和肝脏中甘油三酯和磷酯水平，以及降低GOT和GPT值。
GOT和GPT值是分别测定谷氨酸草酸转氨酶和谷氨酸丙酮酸转氨酶活性的结果。在所有类型的肝脏损伤中GOT和GPT活性增强，GOT和GPT增高使得对一切损害非常敏感，降低GOT和GPT值的能力意味着肝功能增强。
在动物实验中，发现低分子量聚甘露糖醛酸在控制血脂水平的作用方面，优于低分子量化藻酸盐和低分子量聚古罗糖醛酸。进一步地，还发现持续和连续服用低分子量聚甘露糖醛酸的动物肝脏未受损伤(参见以下实施例3)。根据本发明低分子量聚甘露糖醛酸的新功能不仅可降低总胆固醇水平，而且可有益地控制每种类型胆固醇载体的组成比例。进一步地，低分子量聚甘露糖醛酸可降低GOT和GPT值，因而有助于肝功能的增强。
此外，本发明人发现根据本发明的低分子量聚甘露糖醛酸可与许多有害重金属如Cd、Pb、Hg结合，然后从体内清除它们。与高分子量藻酸盐相比，聚甘露糖醛酸与有害重金属的亲合力大大增强。
此外，基本上，由于聚甘露糖醛酸与水的结合能力以及保水性能高，预期聚甘露糖醛酸有益于解除便秘。
如本文声明的，由本发明获得的低分子量聚甘露糖醛酸纯度高并具有与控制血脂水平相关的功能。同样，其物理性质如水溶解度和粘度非常好。此外，它没有保留天然褐藻奇特的气味和味道。因而，为了有利调节血脂水平以及预防和/或治疗肥胖症、糖尿病之目的，低分子量聚甘露糖醛酸可用作各种食品的功能添加剂或者单独的低-聚甘露糖醛酸粉末。
根据本发明制备的低分子量聚甘露糖醛酸还可用作控制慢性尿毒症患者毒素水平的物质，或者作为细胞或组织包被物质，保护移植中的移植细胞或组织免受免疫攻击。
根据本发明制备的低分子量聚甘露糖醛酸在生产各种助健康食品和/或功能食品时，可用作主要成分或添加剂或补充剂。
本文使用的术语“功能食品”意指功能强化的特殊食品，其普通食品的功能性被添加的聚甘露糖醛酸增强。功能性通常包括物理性质和生理功能。本发明的聚甘露糖醛酸，在物理性质上具有特殊的粘度以及对重金属有结合亲和力，而且在生理功能上，具有预防高血脂(由降低胆固醇水平产生)、增强肝功能的功能等等。因此，如果在制备常用食品时加入本发明的聚甘露糖醛酸，将会增强常用食品的物理和生理功能。如本文使用的，术语“功能食品”被定义为包括所有这样功能上增强的食品，不仅包括物理性质而且包括生理学功能。例如，可以将本发明的聚甘露糖醛酸加入二次加工食品，如火腿，以增强食品粘度和/或防止高血脂/肥胖症。因而，这种添加本发明聚甘露糖醛酸的二次加工食品一般指本文的功能食品。
区别于以上功能食品的定义，术语“助健康食品”或“营养特殊食品”意指保健食品，其通过将聚甘露糖醛酸加入常用食品制成或将聚甘露糖醛酸单独制成可消化的载体。患病可能性高的患者或人群通常寻求这类保健食品，以获得特别的保健效果。当在延长期使用本发明进行治疗时，助健康食品同药物一样产生特别的药理作用，但与常用药品相比，因为它是由天然食品制成的，故不引发副作用。
例如，通过利用本发明聚甘露糖醛酸对饮食功效的作用，我们能够生产用于饮食的功能食品。此外，通过利用其增强肝功能的功能，我们能够生产功能强化的食品或饮料。
同样，根据本发明的聚甘露糖醛酸可用于制备助健康食品，助健康食品可被用于饮食疗法，降低和/或调节高血脂病人的胆固醇水平或者预防高血脂。
其它的应用实例包括预防便秘的饮食纤维饮料、有降低胆固醇功能的面包、面条和magarine。
根据本发明低分子量聚甘露糖醛酸优选地以占最终食品0.01-100％的比率，包含在最终的功能食品或助健康食品中。更优选的比例常取决于食品的分组，即：对于饮料多或少于0.01-5％，对于面条多或少于10-50％，对于助健康食品多或少于40-100％。
可以以1至50％低分子量聚甘露糖醛酸的比例，将本发明粉状聚甘露糖醛酸与常规面粉混合，然后用常规方法从混合粉末中制备最终的面条和制面包的生面团，从而制备含有低分子量聚甘露糖醛酸的源自面粉的功能食品，如面条和面包。如本文使用的，术语“固体食品产品”包括这样的功能食品例如面条和面包，但不限于此。本领域的熟练技术人员在获知本公开的益处后，能够轻易地以其它的食物替换举出的例子。
含有根据本发明的低分子量聚甘露糖醛酸作为主要成分和可选择添加的普通添加剂的胶囊或片剂形式的食用食品，可以用常规的本领域公知的方法制备。
包括以上应用，本发明低分子量聚甘露糖醛酸可以以其最初的粉末形式或根据需要溶解成溶液，用于食品工业的各个领域。例如，它可加入常规饮料以制造功能饮料，可加入高脂肪/胆固醇食品，如火腿或香肠以降低胆固醇水平，也可加入肉或盐的调味剂中。
通过下列实施例更详细地说明本发明，实施例对本发明没有限制意义。实施例1
1.低分子量聚甘露糖醛酸的制备
约60g藻酸盐(分子量约1300kDa)与600ml如下表1至表6所示的每一浓度的每种有机酸溶液混合。搅拌混合物并于约100℃按照表格每一栏目列明的时间进行水解(由于有机酸的浓度与水解时间成反比，有机酸的浓度越浓，水解时间越短)。通过添加同种有机酸，调节得到的以低分子量聚甘露糖醛酸和低分子量聚古罗糖醛酸混合状态存在的低分子量化藻酸盐溶液至pH 2.8-3.0，然后离心分离(上部液体部分是聚甘露糖醛酸，下部沉淀部分是聚古罗糖醛酸)。收集上清液，加入碳酸钠(1M)进行中和，加入乙醇至终浓度50％以产生沉淀，离心得到沉淀。
获得的沉淀溶解在最少量的蒸馏水中(约200ml)。用同种有机酸调节获得的溶液至pH 2.8-3.0并离心分离。加入碳酸钠(1M)中和上清液，如上所述加入同样体积的乙醇以产生沉淀，通过离心分离沉淀，得到低分子量聚甘露糖醛酸。
2.获得的聚甘露糖醛酸的分子量测定
用琼脂糖凝胶CL-4B和琼脂糖凝胶CL-6B柱色谱(12mm×97.6cm)和支链淀粉(Shodex标准P-82)作为标准，测定获得的聚甘露糖醛酸的分子量。按照本发明制备的聚甘露糖醛酸的平均分子量是46.1kDa。
3.获得的聚甘露糖醛酸的纯度分析
在1％的三乙胺溶液中溶解获得的低分子量聚甘露糖醛酸后，通过HPLC采用Partisil 10-SAX离子交换柱(250×4.6mm内径)和含5％甲醇的0.02摩尔磷酸钾缓冲液(pH4.6)分析获得的低分子量聚甘露糖醛酸的纯度和组成。按照标准，用同试样分析一样的HPLC进行古罗糖醛酸内酯和葡萄糖醛酸内酯(Sigma公司)的色谱分析，与每个试样的每一洗脱模式进行比较以确定纯度。根据水解时间，按照本发明制备的聚甘露糖醛酸的平均纯度是水解1小时91％，3小时93％，5小时96％。
实施例2用各种有机酸进行高分子量藻酸盐的部分水解
用各种有机酸在同样的水解时间进行高分子量藻酸盐的部分水解，结果如下表1所示。依赖于所使用的有机酸，低分子量化的进程不同，相同浓度下用醋酸得到最大程度的低分子量化。它们的产量很近似，接近80％。[表1]有机酸和聚甘露糖醛酸分子量之间的关系
  有机酸(0.4M)   水解时间(小时)    分子量(kDa)
    柠檬酸        3       24.0
    苹果酸        3       53.2
    草酸        3       37.6
    乳酸        3       33.8
    琥珀酸        3       35.4
    酒石酸        3       33.1
    醋酸        3       7.5
*反应在100℃恒温下进行。
用不同浓度的醋酸(0.2-1.0M)进行水解，结果如下表2所示。由表2可见，藻酸盐低分子量化的程度随有机酸浓度的升高而升高。就醋酸而言，低至0.2M的浓度足以产生40kDa的低分子量聚甘露糖醛酸。[表2]醋酸浓度和产生的聚甘露糖醛酸之间的关系
  醋酸浓度(M)   水解时间(小时)     分子量(kDa)
      0         0      1,283.0
      0.2         3      40.0
      0.4         3      7.5
      0.6         3      3.8
      0.8         3      1.9
      1.0         3      0.6
*反应在100℃恒温下进行
改变水解时间，用不改变浓度的醋酸、苹果酸、草酸和柠檬酸进行高分子量藻酸盐的部分水解，结果分别如表3至6所示。低分子量化程度随着反应时间从10分钟延伸至240分钟而升高。特别地，在反应开始(10-60分钟)获得更快速的水解(低分子量化)。[表3]水解时间和产生的聚甘露糖醛酸分子量之间的关系(用醋酸)
  醋酸浓度(M)   水解时间(分钟)    分子量(kDa)
     0.4       01020405560120180240      1,283.90462.1185.6109.043.232.823.77.54.4
*反应在100℃恒温下进行。[表4]水解时间和产生的聚甘露糖醛酸分子量之间的关系(用苹果酸)
  苹果酸浓度(M)   水解时间(分钟)     分子量(kDa)
     0.4        0204060120180240      1,283.0569.0446.1234.2123.953.224.0
*反应在100℃恒温下进行。[表5]水解时间和产生的聚甘露糖醛酸之间的关系(用草酸)
  草酸浓度(M)   水解时间(分钟)     分子量(kDa)
     0.4         0204060120180240      1,283.0465.4354.8162.882.537.615.4
*反应在100℃恒温下进行。[表6]水解时间和产生的聚甘露糖醛酸分子量之间的关系(用柠檬酸)
  柠檬酸浓度(M)   水解时间(分钟)     分子量(kDa)
     0.4        0204060120180240      1,283.0452.4332.8154.078.524.013.2
*反应在100℃恒温下进行。
实施例3低分子量聚甘露糖醛酸的作用(动物试验)
1.材料和方法(1)实验食物的组成
基本食物、胆固醇食物和实验食物的组成和成分如下表7所示。胆固醇食物(对照)是通过将1％胆固醇加入基本食物并从基本食物减去等量蔗糖而制备的。实验食物是通过将1％胆固醇和选自由5％低分子量聚甘露糖醛酸(pM)、5％聚古罗糖醛酸(pG)、2.5％pM和2.5％pG混合物组成的组中的一种加入基本食物，并从基本食物减去等量蔗糖而制备的。[表7]实验食物的组成(g/kg)
  饮食成分                          试验动物组
 基本食物    对照   PM食物 pM+pG食物   pG食物
    酪蛋白油酸(rad oil)玉米油无机物维生素氯化胆碱胆固醇胆酸钠聚甘露糖醛酸聚古罗糖醛酸糖     1808020408.520000669.5    1808020408.52102.500657     1808020408.52102.5500607     1808020408.52102.52525607    2808020408.52102.5050607
(2)实验动物
本实验以4周龄雄性Sprague Dawley(SD)大鼠(购自韩国实验动物研究所)作为实验动物。如上表7所示，合计50只动物被分成五组，每组的动物饲养5周，食物组成如上表7所示。
试验动物的生活条件是室温22±2℃，湿度65±3％，室温和湿度自动调整。喂食五周后，收集试验动物血液，从中分离出血清，检测血清和肝脏样品中胆固醇、甘油三酯、磷酯和低密度脂蛋白的水平。
用试剂盒试剂(Shin-yang化学有限公司生产)进行胆固醇、甘油三酯、磷酯和低密度脂蛋白水平的测试，用食品级食物饲养试验动物。(3)总胆固醇水平和游离胆固醇水平：
为了检测血清和肝脏提取样品中的总胆固醇和游离胆固醇水平，100μl血清和肝脏提取样品用于检测，通过胆固醇CII-检测试剂盒和游离胆固醇C-检测试剂盒(Shin-yang化学有限公司生产)进行检测。(4)甘油三酯和磷酸水平：
为了检测甘油三酯和磷酸水平，100μl血清和肝脏提取样品用于检测，通过甘油三酯G-检测试剂盒和磷酯C-检测试剂盒(Shin-yang化学有限公司生产)进行检测。(5)高密度脂蛋白和低密度脂蛋白胆固醇水平：
通过使用高密度脂蛋白胆固醇C-检测试剂盒(韩国Shin-yang化学有限公司生产)，检测100μl血清和肝脏提取样品中的高密度脂蛋白胆固醇水平。低密度脂蛋白胆固醇水平通过从总胆固醇水平中减去高密度脂蛋白水平计算。(6)谷氨酸草酸转氨酶(GOT)和谷氨酸丙酮酸转氨酶(GPT)的活性：
用GOT和GPT活性检测试剂盒测定每个采集到的100μl血清样品的活性。(7)统计学评估
通过计算每个试验组的平均值和标准偏差，进行实验数据的统计学处理。用邓肯多重差距检测(Duncan’s multiple test)评价每个试验组的统计学显著性(P＜0.01)。
1.低分子量聚甘露糖醛酸的抑制肥胖作用
观察到五个测试组的动物重量增加，结果如表8所示。由表可见，喂食5％低分子量聚甘露糖醛酸五周的试验组动物与对照组比较，产生重量增加的有效抑制。[表8]饲喂5周期间的食物效率
    试验组    体重增加   食物摄取量     食物效率
    基本食物     197.2     429.1      0.46
    对照组*1     212.6     433.8      0.49
聚甘露糖醛酸*2     199.0     446.8      0.44
聚甘露糖醛酸+聚古罗糖醛酸*3     201.6     453.4      0.44
聚古罗糖醛酸*4     200.1     442.1      0.45
*1饲喂基本食物+1％胆固醇的试验组。*2饲喂基本食物+1％胆固醇+5％聚甘露糖醛酸的试验组。*3饲喂基本食物+1％胆固醇+2.5％甘露糖醛酸+2.5％聚古罗糖醛酸的试验组。*4饲喂基本食物+1％胆固醇+5％聚古罗糖醛酸的试验组。
2.对胆固醇水平的作用
在观察的5组试验组动物中，结果如表9所示。由表可见，饲喂5％低分子量聚甘露糖醛酸或饲喂5％聚古罗糖醛酸或饲喂两种物质5周后的试验组动物，与对照组相比能够有效降低胆固醇水平。特别地，在饲喂按照本发明低分子量聚甘露糖醛酸的组，胆固醇水平的降低程度最大。同样，饲喂聚甘露糖醛酸+聚古罗糖醛酸混合食物的组，降低效果比仅食用古罗糖醛酸的组高。从这些结果，推测降低血清和肝脏中胆固醇水平的低分子量藻酸盐(即聚甘露糖醛酸和聚古罗糖醛酸混合物)中的实质成分是本发明的低分子量聚甘露糖醛酸成分。按照本试验的结果，与对照组的水平相比，本发明低分子量聚甘露糖醛酸食物降低血清胆固醇的水平达46％、肝脏胆固醇的水平达59％。[表9]饲喂实验食物的大鼠血清和肝脏中的胆固醇水平
    试验组     血清(mg/dl)     肝脏(mg/g)
    基本食物     35.1±1.3     7.4±0.2
    对照组*1     284.2±3.6     35.6±0.3
聚甘露糖醛酸*2     153.3±2.7     14.7±0.2
聚甘露糖醛酸+聚古罗糖醛酸*3     207.5±3.3     19.6±0.2
聚古罗糖醛酸*4     218.8±3.4     22.1±0.3
*1，*2，*3和*4参照表8的脚注
3.对甘油三酯和磷酯的作用
观察五个试验组动物的血清和肝脏中甘油三酯和磷酯的水平，结果分别如表10和11所示。
由表10可见，血清中甘油三酯水平在胆固醇食物组最高，在聚甘露糖醛酸食物组最低。其它两试验饲养组的甘油三酯水平(即混合物喂养组和polyG喂养组)类似于基本食物组。类似地，肝脏提取物中甘油三酯水平在胆固醇食物组最高，在聚甘露糖醛酸食物组最低。
由表11可见，血清和肝脏中的磷酸水平在胆固醇食物组最高，在基本食物组最低。所有三个试验饲养组的磷酯水平低于胆固醇食物组。并且特别地，在聚甘露糖醛酸组水平最低。
与对照组相比，随着服用本发明的低分子量聚甘露糖醛酸，血清中甘油三酯和磷酯水平分别下降42％和48％，肝脏中的水平分别下降35％和40％。[表10]喂食实验食物的大鼠血清和肝脏中的甘油三酯水平(平均值±S.E.)
    试验组    血清(mg/dl)     肝脏(mg/g)
    基本食物     62.5±3.4     42.3±1.3
    对照组*1     93.3±4.2     79.2±2.0
聚甘露糖醛酸*2     54.3±2.4     40.8±1.7
聚甘露糖醛酸+聚古罗糖醛酸*3     60.0±2.7     49.2±1.9
聚古罗糖醛酸*4     72.1±2.9     51.9±1.9
*1，*2，*3和*参照表8的脚注[表11]喂食实验食物的大鼠血清和肝脏中的磷酯水平(平均值±S.E.)
    试验组    血清(mg/dl)     肝脏(mg/g)
    基本食物     48.9±1.5     10.2±0.8
    对照组*1     98.8±3.2     24.5±1.5
聚甘露糖醛酸*2     63.8±2.6     14.8±0.9
聚甘露糖醛酸+聚古罗糖醛酸*3     68.5±2.9     15.7±0.7
聚古罗糖醛酸*4     68.0±3.0     18.6±0.7
*1，*2，*3和*参照表8的脚注
4.对高密度脂蛋白和低密度脂蛋白胆固醇的作用
在五组动物中观察血清和肝脏中高密度和低密度脂蛋白胆固醇的水平，结果如表12和13所示。
血清中的高密度脂蛋白水平在胆固醇组最低，在聚甘露糖醛酸食物组最高，而肝脏中的水平在基本食物组最低，在聚甘露糖醛酸食物组最高(见表12)。
血清和肝脏中的低密度脂蛋白水平在胆固醇组最高，在基本食物组最低(见表13)。与胆固醇组相比(对照)，在喂食polyM和/或polyG食物的三个试验组中，低密度脂蛋白水平显著降低，在低分子量聚甘露糖醛酸食物组降低最显著。
与对照组(胆固醇食物)相比，食用按照本发明具有低分子量聚甘露糖醛酸的食物，血清高密度脂蛋白胆固醇水平升高4.5倍，血清低密度脂蛋白胆固醇水平降低59％。进一步地，肝脏中高密度脂蛋白胆固醇水平升高1.2倍，低密度脂蛋白胆固醇水平降低47％。[表12]喂食实验食物的大鼠血清和肝脏中的HDL-胆固醇水平(平均值±S.E.)
    试验组   血清HDL胆固醇(mg/dl)    肝脏HDL胆固醇(mg/g)
    基本食物     27.8±1.1      3.3±0.1
    对照组*1     8.6±0.2      5.7±0.3
聚甘露糖醛酸*2     39.4±0.9      6.8±0.2
聚甘露糖醛酸+聚古罗糖醛酸*3     23.5±0.6      5.4±0.4
聚古罗糖醛酸*4     15.2±0.7      4.9±0.3
*1，*2，*3和*参照表8的脚注[表13]喂食实验食物的大鼠血清和肝脏中的LDL-胆固醇水平(平均值±S.E.)
    试验组    血清LDL胆固醇(mg/dl)     肝脏LDL胆固醇(mg/g)
    基本食物     7.3±0.3       4.1±0.3
    对照组*1     275.6±3.4       29.9±0.5
聚甘露糖醛酸*2     113.9±1.4       7.9±0.2
聚甘露糖醛酸+聚古罗糖醛酸*3     184.0±2.4       14.2±0.3
聚古罗糖醛酸*4     203.6±2.0       17.2±0.3
*1，*2，*3和*参照表8的脚注
5.低分子量聚甘露糖醛酸对血清GOT和GPT值的作用
观察5个试验组中血清GOP和GPT的活性，结果如表14所示。如表14所示，在低分子量聚甘露糖醛酸食物组，降低GOT和GPT活性的作用最高，即与对照组相比，GOT降低38％，GPT降低30％。[表14]喂食实验食物的大鼠血清中的GOT和GPT活性(平均值±S.E.)
    试验组     GOT(Karmen)     GPT(Karmen)
    基本食物     23.6±1.7     18.5±1.4
    对照组*1     45.2±2.3     23.4±2.5
聚甘露糖醛酸*2     27.8±2.1     16.3±1.5
聚甘露糖醛酸+聚古罗糖醛酸*3     31.9±1.8     18.5±1.8
聚古罗糖醛酸*4     33.4±2.0     18.8±1.9
*1，*2，*3和*参照表8的脚注
6.急性毒性试验
对每只4周龄的ICR小鼠(80只雄性)，本发明的低分子量聚甘露糖醛酸以单一剂量2g/kg口服给药。给药后，在最初6个小时期间的每个小时，在整体状况、运动性、体重、外形和自主神经系统症状方面仔细观察每只小鼠，观察2周。口服给药后每日观察达2周的时间，未观察到运动性、体重、震颤和反射反应的异常。作为结果，此急性毒性试验的LD50超过2000mg/kg。
实施例4聚甘露糖醛酸对重金属亲合力试验
纯化的海藻藻酸盐、聚甘露糖醛酸和聚古罗糖醛酸溶于蒸馏水并调节浓度至400μg/ml。金属盐溶于蒸馏水以制备浓度0-50或100mM的溶液。本研究采用的阳离子是Ca2+，Cd2+，Co2+，Cu2+，Fe3+，Hg2+，Mg2+，Mn2+，pb2+，Rb1+，Sr2+和Zn2+。四倍体积的海藻藻酸盐、聚甘露糖醛酸和聚古罗糖醛酸溶液分别与一倍体积的阳离子溶液混合。室温下混合物孵育2小时并离心(1,800×g，20分钟)。各上清液中聚合物浓度通过苯酚-硫酸法[Dubois等人，Anal.Chem.，28，350-356，1996]测定。计算沉淀聚合物的浓度，其值用于确定聚合物对阳离子的相对亲合力。表15显示结果。[表15]通过重金属离子的聚合物沉淀
  重金属离子                       浓度(nM)*
  聚甘露糖醛酸   聚古罗糖醛酸      藻酸盐
    Ca      8.0      8.5      17.6
    Cd      3.5      3.6      3.6
    Co      20.2      9.9      11.5
    Cu      3.5      4.6      3.2
    Fe      2.7      3.4      2.7
    Hg      18.0      77.7      100＜
    Mg      100＜      100＜      100＜
    Mn      37.2      90.2      63.5
    Ru      15.5      16.9      24.1
    St      15.6      16.6      23.1
    Zn      15.2      18.3      14.5
    Pb      5.2      5.5      5.3
*从每400μg/ml聚合物(聚甘露糖醛酸、聚古罗糖醛酸和藻酸盐)溶液中沉淀50％聚合物所需的金属离子浓度
参照上表15，聚甘露糖醛酸对Fe、Cu、Cd和Ca的亲合力非常明显，对Zn、St、Ru、Hg和Co的亲合力相对良好，而对Mg的亲合力弱。除了对Mn和Hg的亲合力较低之外，聚古罗糖醛酸显示出类似于聚甘露糖醛酸的趋向。藻酸盐对重金属离子的亲合力远远低于聚甘露糖醛酸和聚古罗糖醛酸对重金属离子的亲合力。
如以上本文充分说明的，本发明具有特别的优点。制备按照本发明的低分子量聚甘露糖醛酸的方法优于现有的采用无机酸如HCl或硫酸的方法，体现在其消除了一些问题，如由于强无机酸和中和反应后处理造成的包括腐蚀反应器在内的机械腐蚀。在水解时间和费用方面，本方法也优于现有的用酶或高压/温的方法。
按照本方法，可以制备逐步低分子量化至所需程度的高纯度(90％或更高)聚甘露糖醛酸。
按照本发明制备的低分子量聚甘露糖醛酸是高纯度高溶解度的单一物质，具有增强的功能效果，如作为降低胆固醇的有效物质，作为天然藻酸盐的有效成分，并且未保留天然藻酸盐特异的气味和味道。因而，当用作功能食品和助健康食品的添加剂时，少量使用即可更准确地调节食品功能，得到理想的功能效果。相应地，它是制备功能食品和助健康食品的最佳选择。
                        ******
已经参照各个具体实施例描述了本发明。然而，应当理解，对本领域熟练技术人员而言不背离本发明精神的多种变化和修正是可能的，所有的这样的变化和修正被包含在以下权利要求的范围内。

Claims (9)

1.一种从高分子量藻酸盐制备低分子量聚甘露糖醛酸的方法，包括如下步骤：
(1)将一种有机酸加入高分子量藻酸盐并加热；
(2)调节pH至2.5和3.5之间；和
(3)回收产生的聚甘露糖醛酸。
2.按照权利要求1的方法，其中高分子量藻酸盐由海产藻类制备。
3.按照权利要求1的方法，其中有机酸选自由柠檬酸、苹果酸、草酸、乳酸、琥珀酸、酒石酸和醋酸组成的组。
4.按照权利要求1的方法，其中pH在2.8和3.0之间。
5.一种预防肥胖症、控制血清脂质、增强肝功能和从体内驱除重金属的组合物，含有以重量计0.01-100％的低分子量聚甘露糖醛酸。
6.一种能够控制血清脂质和预防高血脂、肥胖症和糖尿病的功能食品，含有以重量计0.01-100％的低分子量聚甘露糖醛酸。
7.按照权利要求6的功能食品，该功能食品是食用饮料。
8.按照权利要求6的功能食品，该功能食品是固体食品。
9.一种预防和治疗肥胖症、糖尿病和心血管疾病如高血压、动脉硬化症、心绞痛、心肌梗塞和脑血栓的助健康品，含有以重量计0.01-100％的低分子量聚甘露糖醛酸。
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