DE102010022587A1 - Magensaftresistente Zusammensetzung zur oralen Einnahme von pflanzenbasierten Komponenten zur Prävention von Darmkrebs - Google Patents

Magensaftresistente Zusammensetzung zur oralen Einnahme von pflanzenbasierten Komponenten zur Prävention von Darmkrebs Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine magensaftresistente Zusammensetzung zur oralen Einnahme von pflanzenbasierten Komponenten zur Prävention von Darmkrebs, die ein Glucosinolat oder ein Gemisch von Glucosinolaten enthält und die mit einer magensaftresistenten Schicht ummantelt ist, wobei die Zusammensetzung mindestens ein dreidimensionales Konstrukt aus einem Glucan-Melanin-Chitin-Komplex, welches mit mindestens einem der pflanzenbasierten Komponenten beschichtet ist, enthält und bei dem die jeweilige, auf dem Glucan-Melanin-Chitin-Komplex aufgetragene Komponentenschicht jeweils mit einer im Darm löslichen Trennschicht zum Zweck der Isolierung von einem weiteren, in der Zusammensetzung enthaltenen pflanzenbasierten Komponenten überzogen ist sowie Verwendungen der Zusammensetzung.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine magensaftresistente Zusammensetzung zur oralen Einnahme von pflanzenbasierten Komponenten zur Prävention von Darmkrebs, die einen Glucosinolat-Myrosinase-Komplex mit einem Glucosinolat oder einem Gemisch von Glucosinolaten enthält und mit einer magensaftresistenten Schicht ummantelt ist.
  • Entwicklungen präventiver Strategien gegen die Bildung von Darmkrebs sind in den letzten Jahren in den Mittelpunkt der wissenschaftlichen Forschung gerückt. Hierbei wurde erkannt, dass Pflanzen der Ordnung Brassicales spezifische Sekundärmetabolite bilden, die sogenannten Glucosinolate, die präventiv gegen Darmkrebs wirken können. Glucosinolate können durch das pflanzeneigene Enzym Myrosinase oder durch Darmbakterien zu Isothiocyanaten und anderen biologisch aktiven Verbindungen hydrolisiert werden.
  • Einige hydrolisierte Glucosinolate besitzen antikanzerogene Eigenschaften und können dazu beitragen, protektiv der Entwicklung einiger Krebsarten entgegen zu wirken. Das Enzym Myrosinase (β-Thioglucosidase) hydrolysiert die Glucosinolate, zu verschiedenen Abbauprodukten, die unter anderem mit ihren antikanzerogene Eigenschaften zur Vorbeugung gegen Darmkrebs beitragen, indem sie potentielle Karzinogene über die Induktion von Phase II-Enzymen detoxifizieren.
  • Isothiocyanate, z. B. das 4-Methylsulfinylbutylisothiocyanat (Sulforaphan) oder Benzyl- und 2-Phenylethylisothiocyanate sind die wesentlichsten Abbauprodukte, die in statu nascendi mit dem CGM Naturkomplex synergetisch im Darmtrakt ihre vorgezeichnete Wirkung entfalten.
  • Allerdings ist es nicht jedermanns Geschmack, zur Prävention von Darmkrebs größere Mengen beispielsweise Broccoli verspeisen zu müssen, um die antikanzerogene Wirkung im Darm zu bewirken.
  • In der EP 2 065 034 A2 ist diesbezüglich ein Zusammensetzung zur oralen Applikation angegeben, bei der die Zusammensetzung Glucosinolate und beta-Thioglucosidase (Myrosinase) sowie Trägerstoffe enthält, wobei jede Verbindung entweder separat von einer magensaftresistenten Hülle ummantelt ist, damit die Verbindungen erst im Dünndarm freigesetzt werden, oder jedoch nichtummantelte Verbindungen in einer magensaftresistenten Kapsel vereint werden. Letztere Ausführungsformen bedingen, dass bereits in der Kapsel eine gewisse Umsetzung der Glucosinolate zu Isothiocyanaten stattfindet, womit nach Freisetzung der Verbindungen im Darm der Anteil von Glucosinolaten im Vergleich zur Ausgangskonzentration verringert ist, und somit der Anteil der antikanzerogene Wirkung durch das Primärmetabolit im Darm geringer ausfällt.
  • Zudem ist zum jetzigen Zeitpunkt noch ungeklärt, ob eine überhöhte Aufnahmedosis der genannten Pflanzenmetabolite bzw. deren Hydrolyseprodukte wie die Isothiocyanaten und weitere biologisch aktiven Verbindungen nicht sogar auch ein erhöhtes Krebsrisiko darstellen können, womit sich die vorhergehend beschriebene Wirkung dieser Pflanzenmetabolite umkehren würde. Versuchstiere und auch der Mensch reagieren auf die charakteristischen Sekundärmetabolitprodukte der Brassicales mit einer erhöhten Produktion von detoxifizierenden Enzymen und anderen Schutzsystemen, die bei übermäßiger Einnahme allerdings auch zur Krebsbildung führen können. In einem Projekt unter Koordination des Leibniz-Instituts für Gemüse- und Zierpflanzenbau Großbeeren und Erfurt e. V., wird daher in vitro und in vivo überprüft, ob bestimmte Glucosinolate aus Brassica-Gemüsen protektiv wirksam sind, und wie der Gehalt dieser Glucosinolate durch gezielte Elicitorapplikationen modifiziert werden sollte. Damit liegt das Problem bei den genannten Glucosinolaten im Dosis-/Wirkungsverhältnis.
  • Mit der vorliegenden Erfindung wird nun eine Zusammensetzung bereitgestellt, die eine gegenüber dem Stand der Technik gesteigerte antikanzerogene Wirkung auf Darmkrebs besitzt, ohne dabei das Risiko einer Überbelastung des Organismus mit Glucosinolaten eingehen zu müssen.
  • Zur Lösung des Problems wird daher die erfinderische magensaftresistente Zusammensetzung zur oralen Einnahme von pflanzenbasierten Komponenten zur Prävention von Darmkrebs angegeben, die den Glucosinolat-Myrosinase-Komplex mit einem Glucosinolat oder einem Gemisch von Glucosinolaten enthält und mit einer magensaftresistenten Schicht ummantelt ist. Die Zusammensetzung enthält mindestens ein dreidimensionales Konstrukt aus einem Glucan-Melanin-Chitin-Komplex, welches mit mindestens einem der pflanzenbasierten Komponente beschichtet ist, und bei dem die jeweilige, auf dem Glucan-Melanin-Chitin-Komplex aufgetragene Komponentenschicht jeweils mit einer im Darm löslichen Trennschicht zum Zweck der Isolierung von einem weiteren, in der Zusammensetzung enthaltenen pflanzenbasierten Komponente überzogen ist.
  • Der Glucan-Melanin-Chitin-Komplex ist ein Naturstoff mit nachgewiesener antiviraler, antibakterieller und fungizider Wirkung und wird aus dem Basidiomyceten Formes fomentarius (Echter Zunderschwamm) gewonnen. Die Mikrostruktur des Komplexes besteht aus miteinander verflochtenen Hohlfasern, die eine Länge von maximal 50 μm, einen Durchmesser von 3 bis 5 μm und eine Wanddicke von 0,2–1,0 μm aufweisen.
  • Der Glucan-Melanin-Chitin-Komplex ist säureresistent und unverdaulich und trägt somit zur Ballaststoffanreicherung im Darm bei. Es ist nachgewiesen, dass dieser Komplex aus ernährungsphysiologischer Sicht als unbedenklich einzustufen ist.
  • Aus der Gruppe der Glucosinolate wird in der Zusammensetzung vorzugsweise ein Glucosinolat ausgewählt aus der Gruppe der aromatischen Glucosinolate (Phenylethyl, benzylisch) und der aliphatischen Glucosinolate (Methylsulfinylalkyl) eingesetzt. Insbesondere bevorzugt sind die Glucosinolate Glucoraphanin, Glucobrassicin und Sinalbin.
  • In einer besonderen Ausführungsform können verschiedene Glucosinolate gleichzeitig appliziert werden, d. h. die Zusammensetzung enthält eine Mischung verschiedener Glucosinolate, wodurch im Darm ein Cocktail von Primär- und Sekundärmetaboliten freigesetzt und gebildet wird. In diesem Fall werden insbesondere Mischungen aus mindestens zwei Glucosinolaten ausgewählt aus der Gruppe der aromatischen Glucosinolate (Phenylethyl, benzylisch) und der aliphatischen Glucosinolate (Methylsulfinylalkyl) verwendet.
  • Um eine Reaktion des Enzyms Myrosinase mit dem oder den Glucosinolaten bereits schon vor der Freisetzung im Darm zu vermeiden, werden zur Isolation der pflanzenbasierten Komponenten diese mit einer Trennschicht umhüllt, die einen Kontakt der Reaktanden verhindert. Vorzugsweise besteht die Trennschicht aus Stärke, bevorzugter Weise aus einem acetylierten Stärkederivat (Amylogum).
  • Die vorliegende Zusammensetzung weist gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil auf, dass die getrennten pflanzenbasierten Komponenenten sukzessive über eine definierte Länge des Darms freigesetzt werden, wo sie miteinander reagieren, in statu nascendi und synergistisch mit dem Glucan-Melanin-Chitin-Komplex zur Wirkung kommen. Mit der Erfindung kann dem Erfordernis der Darmkrebsprävention Rechnung getragen werden, die Freisetzung der pflanzenbasierten Komponenten in den einzelnen Darmabschnitten zielgerichtet wirksam werden zu lassen.
  • Der Glucan-Melanin-Chitin-Komplex weist eine dreidimensionale Struktur auf, die gebildet ist aus einer Matrix, Längsfibrillen und einer Verdichtungsstruktur, wobei die Matrix aus Glucan, die Längsfibrillen aus Chitin und die Verdichtungsstruktur aus kristallinem Melanin gebildet sind. Dabei weist die mikrofibrilläre Form des Chitins eine Breite von 15 bis 25 nm und eine Länge von 1–2 μm auf. Diese Fibrillen bestehen aus linearen Bündeln der Makromoleküle Chitin, die miteinander durch Wasserstoffbrückenbindungen und kovalenten Bindungen zusammengehalten werden. Aufgrund dieser Struktur besitzt 1 g des Komplexes eine spezifische Fläche von mehr als 1000 m2. Die Glucane formen im Komplex eine amorphe Matrix, die den Raum zwischen den Fibrillen ausfüllt.
  • In einer besonderen Ausführungsform ist das im Glucan-Melanin-Chitin-Komplex enthaltene Glucan ein bioaktives Glucan, insbesondere ein beta-Glucan.
  • Der Anteil des bioaktiven Glucans im Glucan-Melanin-Chitin-Komplex beträgt vorzugsweise 40–90 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Glucan-Melanin-Chitin-Komplexes, wobei als bioaktives Glucan 1,3/1,6-D-Glucan bevorzugt ist.
  • Durch das Melanin und Chitin des Glucan-Melanin-Chitin-Komplexes wird der bekannte und nachgewiesene Wirkungsmechanismus zur Immunverstärkung von beta-Glucan synergistisch im Sinne einer gesundheitsfördernden Wirkung im Darmtrakt verstärkt. Durch die Anregung des Immunsystems können so die Konzentration der Glucosinolate bzw. deren Hydrolyseprodukte in einem nachgewiesenermaßen für den Menschen gesundheitsförderlichen Bereich bei gleichzeitiger Verbesserung der Wirkungsintensität eingesetzt werden.
  • Der naturbelassene Komplex aus Glucan, Melanin und Chitin ist technologisch aufbereitet und liegt in definierter Zusammensetzung und Größe zur separaten Glucosinolat- und Myrosinaseanreicherung vor.
  • Die in Folge der Freisetzung und nachfolgender Reaktion des Glucosinolat-Myrosinase-Komplexes gebildeten Hydrolyseprodukte sind vorzugsweise Isothiocyanate und Nitrile, z. B. das 4-Methylsulfinylbutylisothiocyant (Sulforaphan, benzylische Isothiocyanate/Nitrile und 2-Phenylethylisothiocyanat. Durch die Verwendung eines definierten Gemisches von Glucosinolaten kann erreicht werden, dass im Darm eine Mischung aus mindestens zwei der genannten Isothiocyanate freigesetzt bzw. gebildet wird und folglich die gesamtheitliche Wirkung der Zusammensetzung aufgrund der synergistischen Zusammenwirkung der einzelnen Wirkstoffen bewirkt wird.
  • Die Gewichtsverhältnisse von Glucosinolat zur Glucan-Melanin-Chitin-Komplex (CGM) liegen vorzugsweise in einem Bereich von 5:1 bis 20:1 (GGM:Glucosinolat). Die Konzentration des Enzyms Myrosinase liegt bei 0,1 U. Dies entspricht ca. 1 mg Myrosinase auf 10 bis 20 mg Glucosinolat.
  • Der Aufbau des dreidimensionalen Konstrukts kann mehrschichtig sein. Hierbei ist der mit einer Komponentenschicht versehene Glucan-Melanin-Chitin-Komplex (CGM) mit weiteren Komponentenschichten beschichtet, jeweils getrennt durch eine Trennschicht.
  • Insbesondere können die Komponentenschichten aus einem mit einem der pflanzenbasierten Komponenten beschichteten Glucan-Melanin-Chitin-Komplex bestehen, so dass ein Mehrschichtsystem aus komponentenhaltigen Glucan-Melanin-Chitin-Komplex-Schichten vorliegt.
  • Beansprucht werden neben der Zusammensetzung ebenso die Verwendung der Zusammensetzung nach einem der Ausführungsbeispiele zur Prävention von Darmkrebs und als Verwendung als Zusatz zu Lebensmittel, insbesondere als Functional Food.
  • Die Herstellung der Zusammensetzung erfolgt mittels eines speziellen Wirbelbeschichtungsverfahrens. Dieses Verfahren sichert die getrennte homogenen Auftragung (oder auch Adsorption) des Glucosinolats bzw. der Myrosinase in definierten Mengenverhältnissen auf den Glucan-Melanin-Chitin-Komplex.
  • Die Wirbelbeschichtung kann in zwei Varianten durchgeführt werden:
  • Variante 1:
  • Die Wirbelbeschichtung wird in separaten Arbeitsschritten vorgenommen, bei denen getrennt voneinander ein Glucan-Melanin-Chitin-Komplex mit Glucosinolat (oder einem Gemisch von Glucosinolaten) und ein Glucan-Melanin-Chitin-Komplex mit der Myrosinase beschichtet werden. In einem weiteren Arbeitsschritt werden die jeweils unterschiedlich beschichteten Glucan-Melanin-Chitin-Komplexe mit der Trennschicht beschichtet (Coating), so dass die aufgetragenen pflanzenbasierten Komponenten nicht miteinander reagieren können und somit isoliert sind.
  • Variante 2:
  • Bei der zweiten Variante wird ein Konstrukt mit mehrschichtigem Aufbau erzeugt.
  • Der Glucan-Melanin-Chitin-Komplex wird im definierten Mengenverhältnis mit Myrosinase im Wirbelschichtverfahren homogen beschichtet. Nach dieser Beschichtung wird auf die Myrosinaseschicht die Trennschicht aufgetragen (Coating). Der gecoatete Glucan-Melanin-Chitin-Komplex mit Myrosinase wird in einem weiteren Arbeitsschritt mit einem Glucosinolat (oder einem Gemisch von Glucosinolaten) beschichtet. Bei diesem Schritt kann auch ein mit einem Glucosinolat (oder einem Gemisch von Glucosinolaten) beschichteter Glucan-Melanin-Chitin-Komplex auf die Trennschicht aufgeschichtet werden. Die Schichtung kann sich mehrfach wiederholen oder es können Schichten unterschiedlichster Glucosinolate übereinander geschichtet sein. Zum Abschluss kann auf die oberste Schicht zur Versiegelung eine abschließende Trennschicht aufgetragen sein. Stattdessen kann das Konstrukt nach außen abschließend auch mit einer magensaftresistenten Schicht ummantelt sein, die die Hülle der Zusammensetzung bildet. Art und Dicke der verschiedenen Schichten bedingen die zielgenaue Auflösung der Zusammensetzung zur Freisetzung und Reaktion der Präkursoren im Darmtrakt.
  • Die Zusammensetzung wird fertiggestellt, indem die nach Variante 1 oder/und Variante 2 hergestellten Konstrukte verkapselt werden. Die Verkapselung erfolgt mit handelsüblichen Kapselmaterialien, die magensaftresistent sind, damit eine Auflösung der Zusammensetzung erst im Darmtrakt erfolgt. Durch Auflösen der Trennschicht ebenfalls im Darm werden die pflanzenbasierten Komponenten im Darm direkt freigesetzt und können nach hydrolytischer Spaltung ihre Wirkung entfalten, unterstützt durch die immunstimmulierenden Eigenschaften des Glucan-Melanin-Chitin-Komplexes.
  • Nachstehend wird die Erfindung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Verkapselung von Sinalbin (4-Hydroxybenzylglucosinolat) und Myrosinase mit der Trägersubstanz Glucan-Melanin-Chitin-Komplex:
  • Der Glucan-Melanin-Chitin-Komplex weist gemäß Spezifikation eine Fasergröße von 50 μm auf. Die Tagesdosis von Sinalbin, einem Glucosinolat, wird im Humanbereich mit 10 bis 20 mg angegeben. Vorzugsweise enthält eine Zusammensetzung in Form einer Kapsel die angestrebte Tagesdosis. Die Tagesdosis kann auch auf mehrere Kapseln, vorzugsweise vier Kapseln pro Tag, verteilt sein.
  • Ausgehend von einer Menge von 100 mg Glucan-Melanin-Chitin-Komplex pro Kapsel sind somit bei vier Kapseln pro Tag bei einer Tagesdosis von 20 mg Sinalbin pro Kapsel 5 mg Sinalbin enthalten. Dies entspricht einem Gewichtsverhältnis von 20:1 GCM:Glucosinolat.
  • Für die Reaktion von 10 bis 20 mg Sinalbins werden 1 mg Myrosinase benötigt. Dies entspricht einer Enzymaktivität von 0,1 U. Das Gewichtsverhältnis Sinalbin:Myrosinase pro Kapsel ist daher mit 20:1 anzusetzen.
  • Als Trennschicht (Coating-Material) wird Amylogum mit einem Masseanteil von 11,8% eingesetzt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2065034 A2 [0006]

Claims (12)

  1. Eine magensaftresistente Zusammensetzung zur oralen Einnahme von pflanzenbasierten Komponenten zur Prävention von Darmkrebs, die ein Glucosinolat oder ein Gemisch von Glucosinolaten enthält und die mit einer magensaftresistenten Schicht ummantelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung mindestens ein dreidimensionales Konstrukt aus einem Glucan-Melanin-Chitin-Komplex, welches mit mindestens einem der pflanzenbasierten Komponenten beschichtet ist, enthält und bei dem die jeweilige, auf dem Glucan-Melanin-Chitin-Komplex aufgetragene Komponentenschicht jeweils mit einer im Darm löslichen Trennschicht zum Zweck der Isolierung von einem weiteren, in der Zusammensetzung enthaltenen pflanzenbasierten Komponenten überzogen ist.
  2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Glucosinolat ein Glucosinolat ausgewählt aus der Gruppe der aromatischen Glucosinolate (Phenylethyl, Benzyl) und der aliphatischen Glucosinolate (Methylsulfinylalkyl) ist.
  3. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch von Glucosinolaten aus mindestens zwei Glucosinolaten ausgewählt aus der Gruppe aromatischer Glucosinolate (Phenylethyl, Benzyl) und aliphatischer Glucosinolate (Methylsulfinylalkyl) besteht.
  4. Zusammensetzung einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennschicht aus Stärke, insbesondere aus einem acetyliertem Stärkederivat, besteht.
  5. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Glucan-Melanin-Chitin-Komplex eine dreidimensionale Struktur aufweist, die gebildet ist aus einer Matrix, Längsfibrillen und einer Verdichtungsstruktur, wobei die Matrix aus Glucan, die Längsfibrillen aus Chitin und die Verdichtungsstruktur aus kristallinem Melanin gebildet ist.
  6. Zusammensetzung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das im Glucan-Melanin-Chitin-Komplex enthaltene Glucan ein bioaktives Glucan ist.
  7. Zusammensetzung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des bioaktiven Glukans im Glucan-Melanin-Chitin-Komplex 40–90 Gew.-% 1,3/1,6-D-Glucan bezogen auf das Gesamtgewicht des Glucan-Melanin-Chitin-Komplexes beträgt.
  8. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der in Folge der Freisetzung und nachfolgender Reaktion der pflanzenbasierten Komponenten gebildeten Hydrolyseprodukte ausgewählt aus der Gruppe Isothiocanate und Nitrile, insbesondere 4-Methylsulfinylbutylisothiocyant (Sulforaphan), sowie Benzyl- und Phenylethylisothiocyanat oder eine Mischung aus mindestens zwei der genannten Verbindungen ist.
  9. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das dreidimensionale Konstrukt mit weiteren Komponentenschichten beschichtet ist, jeweils getrennt durch eine Trennschicht.
  10. Zusammensetzung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Komponentenschichten aus einem mit einem der Präkursoren beschichteten Glucan-Melanin-Chitin-Komplex besteht.
  11. Verwendung der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Prävention von Darmkrebs.
  12. Verwendung der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 als Functional Food.
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