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Die vorliegende Erfindung betrifft
hydrierte kondensierte Palatinose, Verfahren zur Herstellung derselben,
Verwendungen derselben sowie hydrierte kondensierte Palatinose enthaltende
Lebensmittel und Arzneimittel.
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Freie Radikale sind instabile und
hochreaktive Atome, Moleküle
oder Reste mit ungepaarten Elektronen, die im Körper kontinuierlich durch biochemische
Oxidation-Reduktions-Reaktionen in Gegenwart von Sauerstoff, durch
Phagozyten, Kontakt mit Umweltgiften, ionisierende Strahlung, UV-Strahlen
oder starke körperliche
Belastung gebildet werden. Aufgrund ihrer extremen Reaktivität stellen
freie Radikale eine potentielle Bedrohung für gesunde Zellen und deren
Komponenten dar. Besonders betroffene Zellkomponenten sind Proteine,
Nucleinsäuren
und mehrfach ungesättigte
Fettsäuren
in Zellmembranen.
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Vor den Effekten freier Radikale
werden die Zellen hauptsächlich
durch die als Radikalfänger
wirkenden Antioxidanzien geschützt.
Wenn Antioxidanzien nicht in ausreichender Menge vorhanden sind,
besitzen die Zellen nur ungenügenden
Schutz gegen freie Radikale. Verminderte Mengen an Antioxidanzien
sind beispielsweise bei Krankheiten wie Krebs, Diabetes, Hypertonie,
männlicher
Infertilität,
rheumatischen Erkrankungen sowie chronisch-entzündlichen Krank heiten zu beobachten.
Antioxidanzien spielen auch eine große Rolle bei der Entgiftung
und dem Abbau von Xenobiotika, mit denen der Mensch aufgrund der
Innenraumbelastung im Wohnbereich oder am Arbeitsplatz oder aufgrund
falscher Ernährung
in Kontakt kommt. Bekannte primäre
körpereigene
Antioxidanzien sind beispielsweise Superoxid-Dismutase (SOD), Glutathion-Peroxidase (GPx),
Glutathion, Katalase, Ferritin und Coeruloplasmin.
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Glutathion (GSH) ist ein Cystein-haltiges
Tripeptid und die häufigste
Thiol-Verbindung in Säugerzellen. GSH
ist ein Substrat für
die Enzyme Glutathion-S-Transferase
und die GSH-Peroxidase, die Reaktionen zur Detoxifikation von xenobiotischen
Verbindungen und zur Oxidationshemmung reaktiver Sauerstoff-Moleküle und freier
Radikale katalysieren. Als Substrat der Glutathion-S-transferase
geht Glutathion durch reversible Oxidation in das entsprechende
Disulfid GSSG über.
Glutathion stellt dadurch ein Puffersystem für den Redox-Zustand der Zelle
dar. Glutathion ist darüber
hinaus am Cystein-Transport, dem Leukotrien- und Prostaglandin-Metabolismus,
der Desoxyribonucleotid-Synthese, Immunfunktionen und der Zellproliferation
beteiligt (Bray und Taylor, Canadian J. Physiol. Pharmacol., 71
(1995), 746–751).
Die Bedeutung von Glutathion insbesondere für den Instestinaltrakt zeigt
sich an der massiven Schädigung
der Darm-Mucosa, die bei GSH-Mangel, beispielsweise nach Behandlung
mit dem GSH-Synthese-Inhibitor
Buthioninsulfoximin, zu beobachten ist (Martensson et al., Proc.
Natl. Acad. Sci. USA, 87 (1990), 1715–1719). Die Gewebe-Konzentration von
GSH wird durch verschiedene Fak toren reguliert, wozu auch der Ernährungszustand
und die Nahrung selbst gehören.
Zwischen Gewebe-GSH-Konzentration,
Ernährung
und oxidativem Stress besteht somit ein enger Zusammenhang.
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Die Glutathion-S-transferasen (GSTs)
bilden eines der wichtigsten Entgiftungssysteme der Zellen, insbesondere
während
der Phase II der Zellteilung. Die Entgiftung erfolgt durch Übertragung
von Glutathion auf elektrophile Komponenten, die beispielsweise
während
der Verstoffwechselung von Kanzerogenen entstehen. Durch den GST-katalysierten
nucleophilen Angriff von Glutathion auf elektrophile Substrate wird
deren Reaktivität
bezüglich
zellulärer
Makromoleküle
stark vermindert. GSTs können
so die Wirksamkeit einer Reihe chemischer Kanzerogene stark vermindern.
GSTs spielen daher eine wichtige physiologische Rolle beim Schutz vor
oxidativen Stress und damit einhergehenden Erkrankungen, insbesondere
Krebserkrankungen. Alle Eukaryoten besitzen mehrere cytosolische
und membrangebundene Glutathion-S-Transferasen (Hayes und Pulford, Critical
Reviews in Biochemistry and Molecular Biology., 30 (1995) 445–600). Die
GST-Expression erfolgt gewebespezifisch. Glutathion-S-Transferasen
der α-Klasse
werden beispielsweise in Leber, Nieren und Testis exprimiert, nicht
jedoch in der Lunge. Im Darm werden GST-Formen der π-Klasse exprimiert.
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Die löslichen GSTs sind dimere Proteine.
Jede Untereinheit weist ein aktives Zentrum aus, das aus zwei funktionellen
Bereichen besteht, nämlich
einer hydrophilen G-Domäne,
die das Substrat Glutathion bindet, und einer benachbarten hydrophoben
H- Domäne, an die
verschiedene elektrophile Substrate binden (Armstrong, Chem. Res.
Toxicol., 10 (1997), 2–18).
Die GSTs katalysieren verschiedene Typen von Reaktionen, beispielsweise
die Öffnung
von Epoxid-Ringen,
nucleophile aromatische Substitutionsreaktionen, reversible Michael-Additionen
an α,β-ungesättigte Aldehyde
und Ketone, Isomerisierungen und teilweise Peroxidasereaktionen.
Als GST-Substrate
sind zahlreiche chemische Substanzklassen bekannt, beispielsweise
Antibiotika, Pestizide, Insektizide, Karzinogene und Medikamente.
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Verbindungen wie polycyclische aromatische
Kohlenwasserstoffe, Phenol-Antioxidanzien, reaktive Sauerstoff-Moleküle, Isothiocyanate,
trivalente Arsenverbindungen, Barbiturate und synthetische Glucocorticoide
können
die GST-Aktivitäten
induzieren, wobei die GST-Enzyme codierenden Gene aktiviert werden (Hayes
und Pulford, 1995). Die GST-Induktion erfolgt hauptsächlich über verschiedene
Transkriptionsmechanismen. Die Regulationsbereiche GST-codierender Gene
enthalten Elemente, an die die vorgenannten Stoffe binden und die
Gen-Transkription
induzieren können.
Bekannte Elemente sind beispielsweise die Glucocorticoid-, Xenobiotikum-
und Antioxidanz-Reaktionselemente (ARE) (Eaton und Bammler, Toxicological
Sciences, 49 (1999), 156–164).
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Auch Nahrungsbestandteile, beispielsweise
phytochemische Substanzen, können
GST-Aktivitäten
induzieren, wobei insbesondere GST-Formen der π-Klasse im Darmbereich induziert
werden. Die GST-Induktion im Intestinaltrakt durch Nahrungsbestandteile
wird als Mechanismus zur Verhütung
von Darmkrebserkrankungen diskutiert (Peters und Roelofs, Cancer
Res., 52 (1992), 1886–1890).
Sehr starke Induktoren von GSTs sind Isothiocyanate, die als Stoffwechselprodukte
aus Glucosinolaten hervorgehen, die in zu den Kreuzblütlern gehörenden Gemüsearten
wie Brokkoli, Salat und Rosenkohl vorkommen (Vos et al., Biochem.
Pharmacol., 37 (6) (1987), 1077). Glykane wirken entweder direkt
oder indirekt, das heißt
erst nach Verstoffwechselung durch die im Darm befindliche Mikroflora.
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Von besonderer Bedeutung für die GST-Induktion
sind schwer oder nicht verdauliche Nahrungsmittelbestandteile, das
heißt
Nahrungsfasern oder Ballaststoffe, die gegen Verdauung durch menschliche
Enzyme resistent sind. Dazu gehören
einige Kohlenhydrate, wie Pektin, Guargummi und resistente Stärke, die
erst im Intestinaltrakt durch die Bakterienflora des Dickdarms zu
kurzkettigen Fettsäuren
(SCFAs), insbesondere Essigsäure,
Propionsäure
und Buttersäure,
fermentiert werden (Bartram et al., Cancer Res., 53 (1993), 3283–3288).
Eine Untersuchung von Treptow-van Lishaut et al. (Eur. J. Nutr.,
38 (1999), 76–83),
zeigte, dass Ratten, die mit einer retrogradierten Amylase-resistenten
Stärke
gefüttert
wurden, höhere
GST-Mengen aufwiesen als Ratten, die mit abbaubarer Stärke gefüttert wurden,
wobei insbesondere die GST-Mengen im Darm erhöht waren. Stein et al. (Eur.
J. Clin. Invest., 26 (1996), 84–87)
konnten zeigen, dass die SCFAs, insbesondere Buttersäure (Butyrat),
unter anderem die Bildung der Glutathion-S-Transferase π induzieren,
antiproliferative Wirkungen auf die menschli chen Dickdarmkrebs-Zelllinie
Caco-2 ausüben
und die Differenzierung der Zellen erhöhen. Die in der Untersuchung
beobachteten Effekte sind insofern von physiologischer Relevanz, als
die verwendeten Konzentrationen kurzkettiger Fettsäuren unter
denen lagen, die normalerweise im Lumen des Dickdarms vorgefunden
werden. Darüber
hinaus wirkt Butyrat antineoplastisch, führt zu einer pH-Erniedrigung,
verbessert die intestinale Funktion und kann Entzündungen
vorbeugen (Hickman, Clin. Tech. Small Animal Pract., 13 (1998),
211–216).
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Der Anteil von Nahrungsfasern oder
Ballaststoffen in der Nahrung hängt
von vielen Faktoren ab, beispielsweise der Art des Lebensmittels
und seiner Zubereitungsart. Die meisten Nahrungsmittel sind arm
an Ballaststoffen. Gemüse,
bestimmte Obstsorten, Nüsse,
Samen und vor allem unraffinierte Getreideprodukte sind hingegen
reich an Ballaststoffen. Die Bedeutung der Nahrungsmittel-Zubereitung
für deren
Gehalt an Ballaststoffen zeigt sich am Beispiel der resistenten
Stärke.
Dabei handelt es sich um den Teil der Stärke, der im Dünndarm nicht
verdaut wird und somit unverändert
in den Dickdarm gelangt. So wird Stärke von frisch gekochten Kartoffeln
im Magen-Darm-Trakt sehr gut abgebaut, wobei nur etwa 3 % der aufgenommenen
Stärke den
Dünndarm
unverändert
passieren und in den Dickdarm gelangen. Werden die Kartoffeln nach
dem Kochen hingegen abgekühlt,
erhöht
sich ihr Anteil an resistenter Stärke um das Zwei- bis Vierfache.
Wiederholtes Erwärmen
und anschließendes
Abkühlen
verstärkt
den Effekt.
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Ein Weg, um die durch die Lebensmittel-Verarbeitung
entstehenden Ballaststoff-Defizite beziehungsweise eine ballaststoffarme
Ernährung
auszugleichen und Krebserkrankungen über die Lebensmittel-Zufuhr vorzubeugen,
besteht in der Anreicherung von Lebensmitteln mit Nahrungsfasern
beziehungsweise Substanzen, die ähnlich
wie Nahrungsfasern den Dünndarm
nahezu unverändert
passieren und erst im Dickdarm durch die Darmflora fermentiert werden.
Viele der bislang zur Anreicherung von Lebensmitteln verwendeten Ballaststoffe
weisen jedoch eine Reihe entscheidender Nachteile auf beziehungsweise
erfüllen
nicht die in sie gesetzten Erwartungen bezüglich der Verhinderung von
Krebserkrankungen, insbesondere des Dickdarmbereiches.
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In zwei Langzeit-Studien des National
Cancer Institute der USA und der University of Arizona wurde festgestellt,
dass eine mehrjährige
Ernährung
mit ballaststoffreicher Kost, beispielsweise mit Müsli-Produkten, offensichtlich
keinen Einfluss auf die Häufigkeit
von Dickdarmkrebs hatte (http://www.just-another-site.de/ 20. April
2000). Auch die sogenannte „Nurse
Health"-Untersuchung
ergab, dass bei den an der Studie teilnehmenden 90.000 Krankenschwestern
die Menge an verzehrten Ballaststoffen keinen Einfluss auf das Kolonkrebsrisiko
hatte (Schweinsberg, Int. Conference on Dietary Factors, ERNO 2
(1) (2001), 72–73).
Bei diesen Untersuchungen wurden jedoch nur solche Ballaststoffe
einbezogen, die nicht im Dickdarmbereich durch die Darmflora fermentiert
werden.
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Häufig
wird Weizenkleie als Zusatz zu ballastarmer Kost eingesetzt. Wie
Untersuchungen an Ratten bezüglich
der Tumorinzidenz im Colon zeigten, sind Weizenkleie-Kuren kaum
zur Krebsprävention
geeignet. Weizenkleie wird, ähnlich
wie Cellulose, kaum von Colonbakterien fermentiert. Bei mit Weizenkleie
angereicherten Lebensmitteln treten darüber hinaus unerwünschte Nebenwirkungen,
wie Meteorismus und krampfartige Schmerzen auf (http://www.pharmazeutische-zeitung.de).
Auch wurde festgestellt, dass die in Weizenkleie vorkommende Phytinsäure, die
ein weit verbreiteter Speicherstoff in Getreide, Leguminosen und Ölsaaten
ist, den Mineralstoff-Metabolismus
erheblich beeinträchtigt
und die Aufnahme von Calcium, Magnesium, Eisen und Zink verhindert.
Bereits 25 g Weizenkleie senken die Calciumresorption erheblich
(Knox et al., Am. J. Clin. Nutr., 53 (1991), 1480–1492).
Bei älteren
Menschen und Personen mit erhöhtem
Osteoporose-Risiko ist daher eine mit Weizenkleie angereicherte
Kost nicht unproblematisch.
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Auch die prinzipiell fermentierbare
resistente Stärke
weist eine Reihe von Nachteilen auf. So hat sich herausgestellt,
dass handelsübliche
resistente Stärke
teilweise nicht fermentierbar ist, was offensichtlich mit den Herstellverfahren
im Zusammenhang steht. Lediglich unter Verwendung spezieller Extrusionsverfahren hergestellte
resistente Stärke
ist butyrogen, das heißt
führt zur
Bildung von Buttersäure.
Unter Polymer-protektiven Extrusionsbedingungen erzeugte resistente
Stärke
ist häufig
jedoch nicht stabil (http://www.igvgmbh.de/e/tagung/geb-hardt.htm).
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Der vorliegenden Erfindung liegt
das technische Problem zugrunde, Mittel, die zur Vorbeugung von Krebserkrankungen,
insbesondere Dickdarmkrebs, geeignet sind und nicht die Nachteile
der im Stand der Technik bekannten Ballaststoffe aufweisen, und
Verfahren für
deren Herstellung bereitzustellen, wobei die Mittel gegenüber den
herkömmlicherweise
verwendeten Mitteln einfacher und kostengünstiger hergestellt und als Ballaststoffe
eingesetzt werden können.
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Die vorliegende Erfindung löst dieses
technische Problem durch die Bereitstellung eines Verfahrens zur
Herstellung von hydrierter kondensierter Palatinose sowie durch
die Bereitstellung der so hergestellten hydrierten kondensierten
Palatinose. Das erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung der hydrierten kondensierten Palatinose umfasst
die katalytische Hydrierung einer kondensierte Palatinose enthaltenden
Lösung und
gegebenenfalls die Abtrennung der hydrierten kondensierten Palatinose
mit einem Polymerisationsgrad (DP) von 4 bis 10 vom Reaktionsgemisch.
Bei der auf diese Weise hergestellten erfindungsgemäßen hydrierten
kondensierten Palatinose handelt es sich um ein Gemisch insbesondere
aus hydrierten Palatinose-Dimeren, Palatinose-Trimeren und Palatinose-Tetrameren mit
einem Polymerisationsgrad von 4 bis 10.
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Die erfindungsgemäß bereitgestellte hydrierte
kondensierte Palatinose wird weder unter den pH-Bedingungen des Magens noch durch die
Enzyme der Dünndarm-Mucosa
nennenswert gespalten. Die erfindungsgemäße hydrierte kondensierte Palatinose
wird überraschenderweise
erst durch Mikroorganismen des Human-Fäzes zu kurzkettigen Fettsäuren mit
einem hohen Anteil von Buttersäure
fermentiert, wobei im Vergleich zu anderen fermentierbaren Ballaststoffen
wie resistenter Stärke
erheblich mehr Buttersäure
gebildet wird.
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Da die erfindungsgemäße hydrierte
kondensierte Palatinose bei Verzehr nahezu unverändert ins Caecum und in den
Dickdarm gelangt und erst dort durch die menschliche Darmflora fermentiert
wird, ist sie in hervorragender Weise als Ballaststoff geeignet.
Da die erfindungsgemäße hydrierte
kondensierte Palatinose leicht in Lösung geht, ist sie in besonderem
Maße als
löslicher
Ballaststoff geeignet, der im Dickdarmbereich aufgrund der hervorragenden
Löslichkeit
vollständig
oder nahezu vollständig
einer Fermentation zugänglich ist.
Gegenüber
häufig
verwendeten Ballaststoffen wie Weizen- oder Haferkleie weist die
erfindungsgemäße hydrierte
kondensierte Palatinose zudem den Vorteil auf, dass sie keine Substanzen
enthält,
die zu unerwünschten
Nebenwirkungen führen.
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Die erfindungsgemäße hydrierte kondensierte Palatinose
ist auch als hochwirksames Mittel zur Vorbeugung und/oder zur Behandlung
von Krankheiten, die mit oxidativem Stress im Zusammenhang stehen,
geeignet. Anhand von in vitro-Untersuchungen wurde festgestellt,
dass die bei der Fermentation von kondensierter hydrierter Palatinose
erhaltenen Fermentationsprodukte, insbesondere Butyrat, sowohl die
Expression von Glutathion-S-transferase steigern als auch zu einer
erhöhten
zellulären
Glu tathion-Konzentration führen. Glutathion
und Glutathion-S-transferase sind an der Entgiftung elektrophiler
Fremdstoffe beteiligt, wobei deren Reaktivität bezüglich zellulärer Makromoleküle stark
vermindert wird. Beide Substanzen besitzen daher wichtige Entgiftungs-
und Schutzfunktionen bei Zellen, insbesondere gegen die Entstehung
von Tumoren. von Butyrat ist ferner bekannt, dass es antiproliferative
Wirkung auf Colonkrebszellen ausübt.
Die erfindungsgemäße hydrierte
kondensierte Palatinose, insbesondere ihre Fermentationsprodukte,
weist somit antioxidative und anticancerogene Wirkungen auf, die
gegenüber
den Wirkungen anderer Ballaststoffe, insbesondere kondensierter
Palatinose und resistenter Stärke,
aufgrund der bei der Fermentation erzeugten erheblich höheren Buttersäure-Menge
wesentlich verstärkt
sind.
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Infolge der Fermentation der erfindungsgemäßen hydrierten
kondensierten Palatinose zu kurzkettigen Fettsäuren, insbesondere Butyrat,
kommt es darüber
hinaus im Dickdarmbereich zu einer deutlichen pH-Absenkung in den sauren Bereich. Dadurch
verschlechtern sich einerseits die Lebensbedingungen für pathogene Darm-Mikroorganismen
wie Clostridien und andererseits verbessern sich die Lebensbedingungen
für acidophile
Mikroorganismen, beispielsweise die Bifidusflora und Milchsäurebakterien.
Die erfindungsgemäße hydrierte
kondensierte Palatinose weist somit eine präbiotische Wirkung auf, die
aufgrund der erheblich erhöhten Buttersäure-Erzeugung
gegenüber
der kondensierter Palatinose und resistenter Stärke wesentlich verstärkt ist.
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Die erfindungsgemäße hydrierte kondensierte Palatinose
zeichnet sich auch dadurch aus, dass sie im Vergleich zu anderen
bekannten Ballaststoffen die Entstehung von Infektionskrankheiten
erheblich besser verhindern kann, indem sie im Dickdarmbereich einerseits
aufgrund der gebildeten Fermentationsprodukte das Wachstum pathogener
Keime unterdrückt
und andererseits aufgrund ihrer erheblich höheren Verfügbarkeit die Anlagerung pathogener
Keime an menschliche oder tierische Epithelzellen verhindern oder
reduzieren kann. Dadurch bedingt kann die erfindungsgemäße hydrierte
kondensierte Palatinose besser die Immunabwehr stärken und
allgemeinen Infekten und entzündlichen
Krankheiten, insbesondere chronischen Darmentzündungen, vorbeugen beziehungsweise
diese bekämpfen.
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Aufgrund der geringeren Abbaubarkeit
im Verdauungstrakt moduliert die erfindungsgemäße hydrierte kondensierte Palatinose
besonders effektiv die glykämischen
Eigenschaften von Lebens-, Nahrungs- und Genussmitteln.
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Die erfindungsgemäße hydrierte kondensierte Palatinose
lässt sich
zudem auf sehr einfache und kostengünstige Weise aus kondensierter
Palatinose herstellen, die ihrerseits kostengünstig aus Palatinose erzeugt
werden kann. Palatinose (6-O-α-D-Glucopyranosylfructose)
wiederum kann gemäß
DE 44 14 185 C1 durch
einfache enzymatische Umlagerung unter Verwendung immobilisierter
Bakterienzellen, beispielsweise der Spezies Protaminobacter rubrum,
Erwinia rhapontici und Serratia plymuthica, oder einer daraus isolierten Saccharose-Isomerase
großtechnisch
aus Saccharose hergestellt werden.
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Die erfindungsgemäße hydrierte kondensierte Palatinose
wird erfindungsgemäß hergestellt,
indem in einem ersten Schritt zunächst eine kondensierte Palatinose
enthaltende Lösung
katalytisch hydriert wird.
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Im Zusammenhang mit der Erfindung
wird unter „kondensierter
Palatinose" insbesondere
ein Gemisch aus Palatinose und deren Kondensationsprodukten verstanden.
Bei der Kondensation von Substanzen handelt es sich um eine gegebenenfalls
unter katalytischem Einfluss verlaufende chemische Reaktion, bei
der sich mindestens zwei Moleküle
unter Austritt eines einfachen Moleküls zu einem größeren Molekül vereinigen.
Der Begriff „kondensierte
Palatinose" umfasst
daher insbesondere ein Gemisch aus nicht-kondensierter Palatinose, Palatinose-Dimeren,
Palatinose-Trimeren, Palatinose-Tetrameren, Palatinose-Pentameren und Trisacchariden.
Die Trisaccharide bestehen aus dem Kondensationsprodukt eines Einfachzuckers
aus hydrolysierter Palatinose und eines Palatinose-Disaccharids.
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Aus dem Stand der Technik sind mehrere
Verfahren zur Herstellung von kondensierter Palatinose aus Palatinose
bekannt. Beispielsweise kann kondensierte Palatinose aus einer angesäuerten wässrigen
Lösung von
Palatinose durch Wärmebehandlung
bei Temperaturen zwischen 100°C
und 170°C
hergestellt werden. Der Wassergehalt im Ausgangsgemisch von Wasser,
organischer Säure
und Palatinose liegt dabei üblicherweise
bei etwa 33%, bezogen auf die eingesetzte Palatinose. In der
DE 38 18 884 A1 wird
unter Verwendung dieses Verfahrens kondensierte Palatinose erhalten,
die folgende Zusammensetzung aufweist: etwa 54 % unkondensierte
Palatinose, etwa 29,8 % Palatinose-Dimere, etwa 11,5 % Palatinose-Trimere und etwa
5 % Palatinose-Tetramere. In einem gleichartigen Verfahren wird
aus einer zitronensauren wässrigen
Palatinoselösung
kondensierte Palatinose mit einer Zusammensetzung von etwa 52,4
% unkondensierte Palatinose, etwa 26% Palatinose-Dimeren, etwa 12 % Palatinose-Trimeren
und etwa 5,7 Palatinose-Tetrameren erhalten (Mutsuo et al., J. Carbohydr.
Chem., 12 (1993), 49–61).
Ebenfalls ist ein Verfahren zur Herstellung kondensierter Palatinose
aus Palatinose bekannt, wobei Palatinose mit wasserfreier Flusssäure (HF)
zu einem Gemisch umgesetzt wird, das im Wesentlichen aus verschiedenen
Palatinose-Dimeren besteht. Bei diesem Verfahren erfolgt die Umsetzung
in wasserfreiem Medium bei vorzugsweise 0 bis 20°C. Die dabei erhaltene kondensierte Palatinose
enthält
etwa 94% Palatinose-Dimere
und etwa 2 % unkondensierte Palatinose (
FR 2 680 789 A1 ). In einer
weiteren Veröffentlichung
wird durch die vorgenannte wasserfreie Kondensation mittels HF kondensierte
Palatinose mit einem Gehalt von mehr als 73 % an Palatinose-Dimeren
erhalten (Defaye et al., Carbohydrate Research, 251 (1994), 1–15).
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In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass die zu hydrierende kondensierte
Palatinose durch Wärmebehandlung
einer wässrigen
Palatinose-Lösung
mit einem pH-Wert von 3,2 bis 5,8 bei einer Temperatur von 100°C bis 170°C und bei
Atmosphärendruck
oder vermindertem Druck erzeugt wird. Die wässrige Lösung der zu kondensierenden
Palatinose wird dabei durch Lösen
von Palatinose in Wasser, insbesondere bei einer Temperatur von
105°C, hergestellt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
dass der wässrigen
Palatinose-Lösung
saure Katalysatoren zugesetzt werden. Vorteilhafterweise handelt
es sich bei den sauren Katalysatoren um H+-beladene starksaure
Kationenaustauscher, organische Säuren, Borsäure, eine Kombination von Phosphorsäure mit
Kaliumdihydrogenphosphat oder Ammoniumsulfat. Die organischen Säuren sind
vorzugsweise ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Zitronensäure, Äpfelsäure, Bernsteinsäure und
Weinsteinsäure.
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In einer besonders vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung wird die zu hydrierende kondensierte
Palatinose durch Wärmebehandlung
einer wässrigen
Palatinose-Lösung
in Gegenwart von 0,02 Gew.-% Zitronensäure, bezogen auf Palatinose,
unter Vakuum bei einer Temperatur von 135°C erhalten. Die so hergestellte kondensierte
Palatinose umfasst vorzugsweise ein Gemisch, das etwa 48 % unkondensierte
Palatinose, etwa 28 % Palatinose-Dimere, etwa 12 % Palatinose-Trimere,
etwa 5 % Palatinose-Tetramere, etwa 5 % Palatinose-Pentamere und
etwa 2 % Hydrolyseprodukte umfasst.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass die zu hydrierende kondensierte
Palatinose durch Umsetzung mit wasserfreier Flusssäure bei
einer Temperatur von 0°C
bis 20°C erhalten
wird. Das dabei erhaltene Reaktions gemisch umfasst vorzugsweise
etwa 73 % bis 94 % Palatinose-Dimere.
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In einer weiteren, besonders bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung wird die zu hydrierende kondensierte Palatinose aus
einer Palatinose-Schmelze
hergestellt. Die Palatinose-Schmelze wird durch Zugabe von Palatinose
zu einer Lösung
einer katalytisch wirkenden aciden Substanz in Wasser und Erhitzen
des Gemisches bei einer Temperatur von 130°C bis 160°C erhalten. Das zur Herstellung
der Schmelze verwendete Gemisch aus Palatinose, acider Substanz
und Wasser ist dadurch charakterisiert, dass der Wasser-Anteil deutlich
unter 12 Gew.-% liegt. Erfindungsgemäß ist insbesondere vorgesehen,
dass das Palatinose-Gemisch 4 Gew.-% bis 12 Gew.-% Wasser und 0,05
Gew.-% bis 0,5 Gew.-% der aciden Substanz umfasst. Bei der aciden
Substanz kann es sich um einen H+-beladenen
starksauren Kationenaustauscher, eine organische Säure, Borsäure, eine
Kombination von Phosphorsäure
mit Kaliumdihydrogenphosphat oder Ammoniumsulfat handeln. Vorzugsweise
handelt es sich bei der organischen Säure um eine wenig flüchtige organische
Säure,
besonders bevorzugt um Zitronensäure.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
des vorgenannten Verfahrens wird die Lösung der organischen Säure in Wasser
vor und/oder während
der Zugabe der Palatinose auf eine Temperatur von 55°C bis 95°C, besonders
bevorzugt auf etwa 75°C,
erhitzt. Die Zugabe von Palatinose zu der Lösung der organischen Säure in Wasser
erfolgt vorzugsweise unter Rühren.
Das zur Herstellung der Palatinose-Schmelze verwen dete Gemisch aus
Palatinose, organischer Säure
und Wasser wird dann auf eine Reaktionstemperatur von 140°C bis 155°C, besonders
bevorzugt etwa 145°C,
bis zur Schmelze erhitzt, wobei das Gemisch kontinuierlich gerührt wird.
Die kondensierte Palatinose wird aus der Schmelze nach etwa 20 bis
100 Minuten, vorzugsweise nach 30 bis 60 Minuten erhalten, wobei
die Temperatur der Schmelze in diesem Zeitraum bei 130°C bis 160°C, vorzugsweise
bei 140°C
bis 155°C,
besonders bevorzugt bei 145°C,
gehalten wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des vorgenannten Verfahrens wird die so erhaltene Schmelze nach
Ablauf der Reaktion mit Wasser abgelöscht, wobei ein die kondensierte
Palatinose enthaltender Sirup erhalten wird. Das zum Ablöschen der
Schmelze verwendete Wasser wird vorzugsweise im Gewichtsverhältnis Schmelze/Wasser
von 10:1 bis 1:2, besonders bevorzugt 5:1 bis 1:1, zugegegeben.
Die aus der Palatinose-Schmelze erhaltene kondensierte Palatinose
umfasst vorzugsweise etwa 15 Gew.-% bis 45 Gew.-% unkondensierte
Palatinose, 35 Gew.-% bis 60 Gew.-% Palatinose-Dimere, weniger als
10 Gew.-% Palatinose-Trimere und weniger als 5 Gew.-% Palatinose-Tetramere
und Palatinose-Pentamere.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird die nach einem der vorstehend beschriebenen
Verfahren erhaltene kondensierte Palatinose vor der katalytischen
Hydrierung in einem zusätzlichen
Verfahrensschritt bezüglich
ihres Gehaltes an unkondensierter Palatinose abgereichert. Vorzugsweise erfolgt
die Abreicherung der konden sierten Palatinose bezüglich unkondensierter
Palatinose mittels einer chromatographischen Abtrennung der unkondensierten
Palatinose aus der erhaltenen kondensiertert Palatinose. In einer
bevorzugten Variante dieser Ausführungsform
wird für
das chromatographische Trennverfahren ein insbesondere mit Calcium-Ionen
beladener Kationenaustauscher eingesetzt. Durch das vorgenannte
Trenn- und Abreicherungsverfahren wird eine kondensierte Palatinose
erhalten, die gegenüber
kondensierter Palatinose, die direkt aus einer wässrigen Palatinose-Lösung erhalten
wird, in vorteilhafter Weise einen um etwa 100 % erhöhten Gehalt
an Palatinose-Dimeren (DP=4) und einen um etwa 75 % reduzierten
Gehalt an unkondensierter Palatinose (DP=2) aufweist.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die
vorstehend erhaltene kondensierte Palatinose in eine wässrige Lösung überführt und
dann einer katalytischen Hydrierung unterworfen wird, wobei erfindungsgemäß die katalytische
Hydrierung der kondensierte Palatinose enthaltenden Lösung bei
erhöhter
Temperatur und erhöhtem
Druck in Gegenwart von Wasserstoff unter Verwendung eines Katalysators
erfolgt.
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Im Zusammenhang mit der vorliegenden
Erfindung wird unter einer „Hydrierung" eine normalerweise katalytisch
ablaufende Einführung
von Wasserstoff in eine organische Verbindung, das heißt eine
Reduktion dieser Verbindung, verstanden. Charakteristisches Merkmal
des Reduktions- beziehungsweise Hydrierungsvorganges ist, dass die
zu reduzierende Verbindung Elektronen aufnimmt. Unter der „Hydrierung
von kondensierter Palatinose" wird
im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung eine Reduktion am
anomeren Zentrum von unsubstituierter Fructose verstanden. Unter
einer „katalytischen
Hydrierung" wird
eine Hydrierung in Gegenwart eines Katalysators verstanden, also
eines Stoffes, der die Aktivierungsenergie zum Ablauf der Hydrierung
herabsetzt und dadurch die Reaktionsgeschwindigkeit der Hydrierung
erhöht,
ohne im Endprodukt der Hydrierungsreaktion zu erscheinen.
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Erfindungsgemäß wird die Lösung der
zu hydrierenden kondensierten Palatinose hergestellt, indem kondensierte
Palatinose in einem wässrigen
Medium, vorzugsweise in Wasser, in einer Konzentration von 20 Gew.-%
bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 30 Gew.-% gelöst wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
dass der pH-Wert
der wässrigen
Lösung
unter Verwendung geeigneter Mittel auf einen pH-Wert von 6 bis 8
eingestellt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird
der pH-Wert der Lösung
der zu hydrierenden kondensierten Palatinose durch Zugabe von Natronlauge
auf 7,8 eingestellt.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die
Hydrierung der kondensierte Palatinose enthaltenden Lösung bei
einer Temperatur von 40°C
bis 140°C,
insbesondere 60°C
bis 80°C,
vorzugsweise 70°C,
erfolgt. Erfindungsgemäß erfolgt
die katalytische Hydrierung der kondensierte Palatinose enthaltenden
Lösung
in Gegenwart von Wasserstoff, wobei in einer bevorzugter Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen
ist, dass der verwendete Wasserstoff einen Druck von 150 bis 230
bar, insbesondere 100 bis 200 bar, vorzugsweise 150 bar, aufweist.
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Erfindungsgemäß erfolgt die Hydrierung der
kondensierte Palatinose enthaltenden Lösung unter Verwendung eines
Katalysators. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird
ein Gemisch aus einem reinen Raney-Metall und einer Raney-Metalllegierung als
Katalysator eingesetzt, wobei das Raney-Metall vorzugsweise Nickel,
Kupfer, Kobalt oder Eisen ist. Bei der Raney-Metalllegierung handelt
es sich vorzugsweise um eine Legierung aus Nickel, Kupfer, Kobalt
oder Eisen mit Aluminium, Zinn oder Silicium. In einer weiteren
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfasst der zur Hydrierung eingesetzte Katalysator
als Aktivkomponente ein oder mehrere Metalle der VIII. Nebengruppe
des Periodensystems auf einem Träger.
Vorzugsweise wird als Aktivkomponente Platin, Ruthenium, Palladium
und/oder Rhodium eingesetzt. Der Katalysatorträger umfasst vorzugsweise Aktivkohle,
Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid und/oder Titandioxid.
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Vorzugsweise wird die kondensierte
Palatinose enthaltende Lösung
während
der Hydrierung kontinuierlich gerührt. Erfindungsgemäß ist insbesondere
vorgesehen, dass die Hydrierung über
einen Zeitraum von mindestens 2 Stunden bis 5 Stunden, vorzugsweise
mindestens vier Stunden erfolgt.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die
Hydrierung der kondensierten Palatinose kontinuierlich, semikontinuierlich
oder diskontinuierlich durchgeführt
wird. Die erfindungsgemäße Hydrierung
kann sowohl im Festbett- als auch im Suspensionsverfahren durchgeführt werden.
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Nach Hydrierung der kondensierten
Palatinose wird erfindungsgemäß ein Produktgemisch
erhalten, das 25 Gew.-% bis 36 Gew.-% hydrierte kondensierte Palatinose
mit einem DP von 4, 9 Gew.-% bis 15 Gew.-% hydrierte kondensierte
Palatinose mit einem DP von 6, 3 Gew.-% bis 7 Gew.-% hydrierte kondensierte
Palatinose mit einem DP von 8, 3 Gew.-% bis 7 Gew.-% hydrierte kondensierte
Palatinose mit einem DP von 10, 3 Gew.-% bis 7 Gew.-% nicht-hydrierte
kondensierte Palatinose und 40 Gew.-% bis 55 Gew.-% hydrierte unkondensierte
Palatinose umfasst.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass die nach Hydrierung der kondensierten
Palatinose erhaltenen hydrierten kondensierten Palatinose-Produkte
mit einem DP von 4 bis 10 aus dem Reaktionsgemisch abgetrennt und
isoliert werden. Erfindungsgemäß können zur
Abtrennung und Isolierung dieser Reaktionsprodukte beliebige physikalische
und/oder chemische Trennverfahren eingesetzt werden, die eine Abtrennung
von Reaktionsprodukten mit einem gewünschten Polymerisationsgrad
erlauben.
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Vorzugsweise werden zur Abtrennung
der hydrierten kondensierten Palatinose-Produkte mit einem DP von
4 bis 10 Chromatographie-Verfahren verwendet. Im Zusammenhang mit
der vorliegenden Erfindung werden unter „Chromatographie-Verfahren" jedwede physikalische
Verfahren verstanden, bei denen eine Stofftrennung durch Verteilung
zwischen einer stationären
und einer mobilen Phase erfolgt, wobei als Trennmechanismen Adsorptionsisothermen,
Verteilungsisotheremen, Reversed-phase-Matrices, Ionen paar-Systeme,
Ionenaustausch, Ionen-Ausschluss und Gelpermeation zugrunde liegen
können.
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In einer bevorzugter Ausführungsform
der Erfindung erfolgt die Abtrennung der hydrierten kondensierten
Reaktionsprodukte unter Verwendung von Gelpermeation-Verfahren,
die auch als Ausschlusschromatographie-, Molekularsiebchromatographie-
oder Gelfiltrationsverfahren bezeichnet werden. Unter „Gelpermeation" wird der Vorgang
verstanden, bei dem infolge der Wanderung von Molekülen durch
eine Gelmatrix mit einer Porenstruktur aufgrund eines Siebeffektes
eine Verteilung nach der Molekulargröße erfolgt. In besonders bevorzugter
Ausführungsform
der Erfindung werden zur Abtrennung der hydrierten kondensierten
Palatinose-Produkte aus dem Reaktionsgemisch Substanzen wie Polydextrane,
Polyacrylamid, Agarose usw, als Gelmatrix eingesetzt.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung
der Erfindung werden zur Abtrennung von hydrierten kondensierten
Reaktionsprodukten mit einem DP von 4 bis 10 aus dem Reaktionsgemisch
Trennsäulen
mit Fractogel HW40S eingesetzt, wobei die Durchflussrate vorzugsweise
600 ml/Stunde beträgt.
Die so erhaltenen Fraktionen von hydrierter kondensierter Palatinose
können
nach weiterer Aufkonzentrierung unter Verwendung üblicher
Verfahren gefriergetrocknet und weiter verarbeitet werden.
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Nach Abtrennung vom Reaktionsgemisch
weist die hydrierte kondensierte Palatinose 30 Gew.-% bis 55 Gew.-%
hydrierte kondensierte Palatinose mit einem DP von 4, 20 Gew.-%
bis 30 Gew.-% hydrierte konden sierte Palatinose mit einem DP von
6, 7 Gew.-% bis 13 Gew.-% hydrierte kondensierte Palatinose mit
einem DP von 8 und 2 Gew. -% bis 6 Gew. -% hydrierter kondensierter
Palatinose mit einem DP von 10 auf.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden
Erfindung betrifft hydrierte kondensierte Palatinose, die gemäß einem
der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich ist.
Die erfindungsgemäß erhaltene
hydrierte kondensierte Palatinose stellt ein Gemisch verschiedener
hydrierter kondensierter Palatinose-Produkte dar und umfasst mindestens
hydrierte kondensierte Palatinose mit einem DP von 4, hydrierte kondensierte
Palatinose mit einem DP von 6, hydrierte kondensierte Palatinose
mit einem DP von 8 und hydrierte kondensierte Palatinose mit einem
DP von 10.
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Die erfindungsgemäße hydrierte kondensierte Palatinose
umfasst mindestens eine Verbindung der Formel (1)
erhältlich aus α-2→1-verknüpfter Dipalatinose, für n = 0
(DP 4):
O-α-D-Glucopyranosyl-(1→6)-α-D-fructofuranosyl(2→1)-O-[α-D-glucopyranosyl-(1→6)]-D-sorbitol
und
O-α-D-Glucopyranosyl-(1→6)-α-D-fructofuranosyl(2→1)-O-[α-D-glucopyranosyl-(1→6)]-D-mannitol;
mindestens
eine Verbindung der Formel (2)
erhältlich aus (3-2→1-verknüpfter Dipalatinose
für n =
0 (DP 4)
O-α-D-Glucopyranosyl-
(1→6)-(3-D-fructofuranosyl(2→1)-O-[α-D-glucopyranosyl-(1→6)]-D-sorbitol
und
O-α-D-Glucopyranosyl-(1→6)-(3-D-fructofuranosyl(2→1)-O-[α-D-glucopyranosyl-(1→6)]-D-mannitol,
mindestens
eine Verbindung der Formel (3)
erhältlich aus α-2→3-verknüpfter Dipalatinose:
O-α-D-Glucopyranosyl-(1→6)-α-D-fructofuranosyl(2→3)-O-[α-D-glucopyranosyl-(1→6)]-D-sorbitol
und
O-α-D-Glucopyranosyl-(1→6)-α-D-fructofuranosyl(2→4)-O-[α-D-glucopyranosyl-(1→1)]-D-mannitol;
mindestens
eine Verbindung der Formel (4)
erhältlich aus α-2→4-verknüpfter Dipalatinose:
O-α-D-Glucopyranosyl-(1→6)-α-D-fructofuranosyl(2→4)-O-[α-D-glucopyranosyl-(1→6)]-D-sorbitol
und
O-α-D-Glucopyranosyl-(1→6)-α-D-fructofuranosyl(2→3)-O-[α-D-glucopyranosyl-(1→1)]-D-mannitol;
mindestens
eine Verbindung der Formel (5)
erhältlich aus β-2→3-verknüpfter Dipalatinose:
O-α-D-Glucopyranosyl-(1→6)-β-D-fructofuranosyl(2→3)-O-[α-D-glucopyranosyl-(1→6)]-D-sorbitol
und
O-α-D-Glucopyranosyl-(1→6)-β-D-fructofuranosyl(2→4)-O-[α-D-glucopyranosyl-(1→1)]-D-mannitol,
sowie
mindestens eine Verbindung der Formel (6)
erhältlich aus β-2→4-verknüpfter Dipalatinose:
O-α-D-Glucopyranosyl-(1→6)-β-D-fructofuranosyl(2→4)-O-[α-D-glucopyranosyl-(1→6)]-D-sorbitol
und
O-α-D-Glucopyranosyl-(1→6)-β-D-fructofuranosyl(2→3)-O-[α-D-glucopyranosyl-(1→1)]-D-mannitol.
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Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße hydrierte
kondensierte Palatinose die folgende Zusammensetzung auf: 30 Gew.-%
bis 55 Gew.-% hydrierte kondensierte Palatinose mit einem DP von
4, 20 Gew.-% bis 30 Gew.-% hydrierte kondensierte Palatinose mit
einem DP von 6, 7 Gew.-% bis 13 Gew.-% hydrierte kondensierte Palatinose
mit einem DP von 8 und 2 Gew.- %
bis 6 Gew.-% hydrierte kondensierte Palatinose mit einem DP von
10. Der Anteil von hydrierter kondensierter Palatinose mit einem
DP von 4 beträgt
vorzugsweise 35 Gew.-% bis 50 Gew.-%. Vorzugsweise beträgt der Anteil
von hydrierter kondensierter Palatinose mit einem DP von 6 22 Gew.-%
bis 28 Gew.-%. Der
Anteil von hydrierter kondensierter Palatinose mit einem DP von
8 liegt vorzugsweise bei 8 Gew.-% bis 12 Gew.-%. Der Anteil von
hydrierter kondensierter Palatinose mit einem DP von 10 liegt vorzugsweise
bei 3 Gew.-% bis 5 Gew.-%. Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße hydrierte
kondensierte Palatinose zusätzlich
6 bis 12 Gew.-% nicht-hydrierte
kondensierte Palatinose mit einem DP von 4.
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Die erfindungsgemäße hydrierte kondensierte Palatinose
kann zusätzliche
Bestandteile umfassen, beispielsweise Verbindungen mit einem DP
von 1, wie Glucose, Fructose, Sorbit oder Mannit, Verbindungen mit
einem DP von 2, wie Isomaltulose oder Isomalt, Verbindungen mit
einem DP von 3, wie nicht näher
charakterisierte Trisaccharide, und Verbindungen mit einem DP von
4, wie Dipalatinose-Dianhydride.
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Erfindungsgemäß wurde gezeigt, dass die erfindungsgemäße hydrierte
kondensierte Palatinose in vorteilhafter Weise gegen einen Abbau
im Säugetiermagen
und/oder durch die Enzyme des Säugetier-Verdauungstraktes
resistent oder nahezu resistent ist.
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Durch in vitro-Untersuchungen konnte
gezeigt werden, dass die erfindungsgemäß hergestellte hydrier te kondensierte
Palatinose in HCl-Lösungen
mit einem pH-Wert von 2,0, das heißt unter vergleichbaren Bedingungen,
wie sie im Säugetier-Magen
vorzufinden sind, überraschenderweise
nicht oder nur bedingt hydrolysiert wird. Aus weiteren in vitro-Untersuchungen geht
hervor, dass hydrierte kondensierte Palatinose durch Pankreas-Enzyme,
wozu beispielsweise Hydrolasen, insbesondere Kohlenhydratspaltende
Enzyme wie α-Amylase,
welche α-1,4-Glucane (Stärke, Glycogen)
zu Maltose und Maltooligosacchariden spalten, nicht abgebaut wird.
Auch durch die im Dünndarm
vorhandenen Mucosa-ständigen
Enzym-Komplexe Saccharase/Isomaltase und Glucoamylase/Maltase wird
das erfindungsgemäße hydrierte
kondensierte Palatinose-Produkt nicht oder nur in beschränktem Maße gespalten.
Diese Enzymkomplexe sorgen normalerweise dafür, dass die in den Dünndarm gelangten
Disaccharide Maltose und Saccharose und zum Teil auch Maltooligosaccharide zu
Monosacchariden gespalten werden und als solche über die Darmwand in den Blutkreislauf
gelangen. Die erfindungsgemäße hydrierte
kondensierte Palatinose wird also weder durch die pH-Bedingungen
des Magens hydrolysiert noch durch die menschlichen oder tierischen
Enzyme des Verdauungstraktes nennenswert abgebaut.
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Erfindungsgemäß konnte nachgewiesen werden,
dass die erfindungsgemäße hydrierte
kondensierte Palatinose in vitro von Mikroorganismen des Humanfäzes, also
Mikroorganismen der Darmflora, fermentiert wird. Dabei werden im
Fermentationsüberstand
kurzkettige Fettsäuren,
insbesondere Buttersäure,
gebildet, wobei die gebildete Menge an kurzkettigen Fettsäuren, insbesondere
die gebildete Butyratmenge deutlich höher ist als bei anderen fermentierbaren
Ballaststoffen. Die bei der Fermentation der erfindungsgemäßen hydrierten
kondensierten Palatinose erzeugte Butyrat-Menge ist beispielsweise
deutlich höher
als die bei der Fermentation resistenter Stärke erhaltene Butyrat-Menge.
Diese von den Darmbakterien gebildeten Metabolite sind für die Induktion
der Glutathion-S-transferase verantwortlich, einem Enzym, das den
Zellen Schutz vor Kanzerogenen und Oxidanzien bieten kann.
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Die Induktion der Glutathion-S-transferase
durch die Fermentationsprodukte der erfindungsgemäßen hydrierten
kondensierten Palatinose wurde in weiteren in vitro-Tests nachgewiesen.
Der bei der Fermentation hydrierter kondensierter Palatinose durch
Darmbakterien gebildete Überstand
führte
bei der menschlichen Colon-Zelllinie HT 29 zu einer signifikanten
Steigerung der Glutathion-S-Transferase-Aktivität. Die durch die Fermentationsprodukte
hydrierter kondensierter Palatinose induzierte GST-Aktivität ist deutlich
höher als
bei Kontrollen ohne Kohlenhydrat, Kontrollen mit nicht-hydrierter
kondensierter Palatinose und Kontrollen mit resistenter Stärke. Ebenso
wurde der intrazelluläre
Glutathion-Gehalt durch hydrierte kondensierte Palatinose gegenüber Kontrollen
signifikant um 60% erhöht.
Bekanntermaßen
erhöhen
sowohl Glutathion als auch die Glutathion-S-Transferase den Schutz
der Zellen gegenüber
Kanzerogenen und Oxidantien.
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Zusammengefasst zeigen die Ergebnisse
der durchgeführten
Untersuchungen, dass sich die unter Verwen dung des erfindungsgemäßen Verfahrens
hergestellte hydrierte kondensierte Palatinose im Verdauungstrakt ähnlich verhält wie resistente
Stärke
oder schwer abbaubare Nahrungsfasern, das heißt erst im Dickdarmbereich
durch die dort befindliche Darmflora unter Bildung kurzkettiger
Fettsäuren
fermentiert wird. Die Fermentationsprodukte, insbesondere die gebildete
Buttersäure,
von hydrierter kondensierter Palatinose führen wie die Fermentationsprodukte
vergleichbarer schwer verdaulicher Nahrungsmittelfasern oder resistenter Stärke zu einer
intrazellulären
Erhöhung
des Glutathion-Gehalts beziehungsweise des Gehalts an Glutathion-Reaktionen
katalysierender Glutathion-5-transferase, wobei der intrazelluläre Gehalt
der beiden Komponenten im Vergleich zu resistenter Stärke signifikant
erhöht
war.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung betrifft daher die Verwendung der erfindungsgemäßen hydrierten
kondensierten Palatinose als Mittel oder Wirkstoff zur Behandlung
und/oder Prophylaxe von Krankheiten, die mit oxidativem Stress im
Zusammenhang stehen, insbesondere zur Behandlung und/oder Prophylaxe
von Krebserkrankungen, vor allem des Dickdarmbereiches.
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Aufgrund der im Stand der Technik
bekannten und in der vorliegenden Erfindung bestätigten Effekte der Fermentationsprodukte
hydrierter kondensierter Palatinose, das heißt kurzkettiger Fettsäuren, insbesondere
ihrer induzierenden Wirkungen auf die intrazelluläre Synthese
des Antioxidanz Glutathion und der Glutathion-S-transferase, ihrer
antiproli ferativen Wirkungen auf Krebszellen, ihrer antineoplastischen
Wirkungen und ihrer Fähigkeit
zur Erhöhung
der Zelldifferenzierung, ist das anmeldungsgemäße hydrierte kondensierte Palatinose-Produkt
hervorragend als Mittel zur Behandlung und/oder Prophylaxe der vorstehend
genannten Krankheiten geeignet.
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Im Zusammenhang mit der vorliegenden
Erfindung werden unter einer „Krankheit" oder „Erkrankung" Störungen der
Lebensvorgänge
und/oder Mangelzustände
in einem Organismus verstanden, die mit subjektiv empfundenen und/oder
objektiv feststellbaren physischen Veränderungen einhergehen. „Oxidativer
Stress" ist ein
Zustand, bei dem im Körper
beziehungsweise spezifischen Organen oder Geweben ein Ungleichgewicht zwischen
der Bildung und dem Abbau freier Radikalen besteht, wobei „freie
Radikale" Moleküle beziehungsweise
deren Bruchstücke
und Atome sind, die durch ein einzelnes ungepaartes Elektron charakterisiert
und daher äußerst reaktionsfähig sind.
Unter „Krankheiten,
die durch oxidativen Stress hervorgerufen werden oder damit im Zusammenhang
stehen" werden erfindungsgemäß Krankheiten
wie Krebserkrankungen, insbesondere des Dickdarmbereiches, Diabetes
I und II, Hypertonie, Schlaganfall, männliche Infertilität, rheumatische Erkrankungen,
Koronararterien-Erkrankungen, akuter Herzinfarkt und chronisch-entzündliche
Krankheiten, insbesonders des Darmbereiches, verstanden. „Mittel
zur Behandlung von Krankheiten" sind
Substanzen, die im Körper
direkt als Wirkstoff auf zelluläre
Makromoleküle
wirken und dadurch bedingt eine Reihe von Funktionsänderungen
induzieren, also eine biologi sche Wirkung hervorrufen, oder deren
Abbau- oder Fermentationsprodukte im Körper als Wirkstoffe fungieren.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten
hydrierten kondensierten Palatinose als Mittel oder Wirkstoff zur
Stärkung
der Immunabwehr gegen allgemeine Infekte.
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In weiteren Ausführungsformen ist die Verwendung
der erfindungsgemäßen hydrierten
kondensierten Palatinose als Wirkstoff zur Behandlung und/oder Vorbeugung
von Verstopfung und als Wirkstoff zur Wiederherstellung und Intakterhaltung
einer gesunden Mikroorganismen-Flora im Verdauungstrakt vorgesehen.
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In einer weiteren Ausführungsform
ist die Verwendung der erfindungsgemäßen hydrierten kondensierten
Palatinose als Wirkstoff zur Verbesserung der Resorbierung von Nahrungsbestandteilen,
insbesondere von Mineralien wie Kalzium, im tierischen oder menschlichen
Verdauungstrakt vorgesehen, wobei so insbesondere Nahrungsmittelmangelerscheinungen
verhindert und/oder verringert werden.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft
die Verwendung der erfindungsgemäßen hydrierten
kondensierten Palatinose als Wirkstoff zur Verhinderung und/oder
Behandlung von Durchfallerkrankungen, insbesondere hervorgerufen
durch gesteigerte Ionensekretion und/oder mangelnde Ionenresorption
(sekretorische Diarrhoe), die bei den meisten In fektionen des Darms
mit Mikroorganismen (= bakterielle oder virale Enteritiden) auftritt,
beispielsweise die Reisediarrhoe hervorgerufen durch enterotoxinbildende
E.coli-Stämme
sowie andere darmpathogene Bakterien und Parasiten, auch Amöbenruhr.
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Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden
Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen kondensierten Palatinose
als Wirkstoff zur Prophylaxe von Infektionskrankheiten, zur Prophylaxe
von Darmerkrankungen, zur Prophylaxe der Colonkarzinogenese, zur
Prophylaxe von entzündlichen
Erkrankungen und/oder zur Prophylaxe der Osteoporose.
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Erfindungsgemäß ist insbesondere vorgesehen,
dass die hydrierte kondensierte Palatinose in einer Dosis verabreicht
wird, die ausreicht, beispielsweise den Zustand einer durch oxidativen
Stress verursachten Krankheit oder den Zustand einer Infektionskrankheit
zu heilen oder ihm insbesondere vorzubeugen, die Progression einer
solchen Krankheit zu stoppen und/oder die Symptome zu lindern. Vorzugsweise
wird die erfindungsgemäße hydrierte
kondensierte Palatinose oral verabreicht, so dass sie über den
Magen-Darm-Trakt in den Dickdarm gelangen kann. Die Dosierung der
hydrierten kondensierten Palatinose hängt dabei unter anderem von
der Darreichungsform, dem Alter, dem Geschlecht und dem Körpergewicht
des zu behandelnden Organismus, insbesondere des zu behandelnden
Menschen oder eines zu behandelnden Tieres, und der Schwere der
Erkrankung ab.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäße hydrierte
kondensierte Palatinose in Form einer pharmazeutischen Zusammensetzung,
verabreicht wird, um beispielsweise Krankheiten, die mit oxidativem
Stress im Zusammenhang stehen, oder Infekte zu behandeln und/oder
diesen vorzubeugen.
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Im Zusammenhang mit der vorliegenden
Erfindung wird unter einer „pharmazeutischen
Zusammensetzung" oder
einem „Arzneimittel" ein zu diagnostischen,
therapeutischen und/oder prophylaktischen Zwecken verwendetes, also
ein die Gesundheit eines menschlichen oder tierischen Körpers förderndes
oder wiederherstellendes Gemisch verstanden, das mindestens einen
natürlichen
oder synthetisch hergestellten Wirkstoff umfasst, der die therapeutische
Wirkung hervorruft. Die pharmazeutische Zusammensetzung kann sowohl
ein festes als auch ein flüssiges
Gemisch sein. Beispielsweise kann eine den Wirkstoff umfassende
pharmazeutische Zusammensetzung einen oder mehrere pharmazeutisch
verträgliche
Excipienten enthalten. Darüber
hinaus kann die pharmazeutische Zusammensetzung üblicherweise auf dem Fachgebiet
verwendete Zusatzstoffe, wie Stabilisatoren, Fertigungsmittel, Trennmittel,
Sprengmittel, Gleitmittel, Farbstoffe, Geruchsstoffe, Geschmacksstoffe,
Emulgatoren oder andere üblicherweise
zur Herstellung pharmazeutischer Zusammensetzungen verwendete Stoffe
umfassen.
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Erfindungsgemäß ist insbesondere vorgesehen,
dass die hydrierte kondensierte Palatinose enthaltende pharmazeutische
Zusammensetzung die Form einer oral zu verabreichenden pharmazeutischen
Zusammensetzung, insbesondere die Form einer Suspension, Tablette,
Pille, Kapsel, eines Granulats, eines Pulvers oder einer ähnlich geeigneten
Darreichungsform aufweist. Obwohl die erfindungsgemäß eingesetzte
hydrierte kondensierte Palatinose gegenüber Magensäure unempfindlich ist, kann
die hydrierte kondensierte Palatinose in Arzneimittelformen enthalten
sein, die eine Magensaft resistente Beschichtung aufweisen. In solchen
Arzneimittelformen können
die in der pharmazeutischen Zusammensetzung enthaltenen Wirkstoffe
den Magen ungehindert passieren und werden vorzugsweise erst in
den oberen oder mittleren Darmabschnitten freigesetzt. Die Zusammensetzung
von Magensaft resistenten Beschichtungen und Verfahren für die Herstellung solcher
Magensaftresistenter Beschichtungen sind auf dem Fachgebiet bekannt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden
Arzneimittelformen verwendet, die einen verzögerten Wirkstoff-Freisetzungsmechanismus
aufweisen, um somit eine längerfristige
Therapie von Krankheiten, die durch oxidativen Stress hervorgerufen
werden, zu ermöglichen.
Der Aufbau und die Zusammensetzung solcher Arzneimittelformen mit
verzögerter
Wirkstoff-Freisetzung
sind ebenfalls auf dem Fachgebiet bekannt.
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In einer weiteren besonders bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass die hydrierte kondensierte Palatinose
enthaltende pharmazeutische Zusammensetzung im Rahmen einer Kombinationstherapie
zur Behandlung, insbesondere zur Prophylaxe, von beispielsweise
durch oxidativen Stress hervorgerufenen Krankheiten eingesetzt wird.
Erfindungsgemäß ist also
vorgesehen, dass neben hydrierter kondensierter Palatinose als Wirkstoff
gleichzeitig mindestens ein weiterer Wirkstoff beziehungsweise mindestens ein
weiteres Arzneimittel für
die gleiche Indikation verabreicht wird. Die kombinierte Anwendung
von hydrierter kondensierter Palatinose und des mindestens einen
zusätzlichen
Wirkstoffs beziehungsweise Arzneimittels kann auf die Verstärkung von
therapeutischen oder prophylaktischen Wirkungen abzielen, kann jedoch
auch auf verschiedene biologische Systeme im Organismus wirken und
so die Gesamtwirkung verstärken.
Hydrierte kondensierte Palatinose und das mindestens eine zusätzliche
Arzneimittel können
entweder getrennt oder in Form fixer Kombinationen verabreicht werden.
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Die Auswahl des zusätzlichen
Arzneistoffes oder Wirkstoffes hängt
hauptsächlich
von der konkret zu behandelnden Krankheit und deren Schwere ab.
Handelt es sich bei der Erkrankung zum Beispiel um eine mit oxidativem
Stress im Zusammenhang stehende Erkrankung wie ein manifestiertes
Coloncarcinom, so kann eine gegebenenfalls vom Arzt verordnete Basis-Chemotherapie, beispielsweise
unter Anwendung von 5-Fluorouracil, durch gleichzeitige Verabreichung
von hydrierter kondensierter Palatinose unterstützt werden. Handelt es sich
bei der Erkrankung um manifestierten Diabetes, so kann beispielsweise
die medikamentöse
Therapie der Makroangiopathie beim Diabetiker unter Verwendung von
Plättchenaggregations-Hemmern durch gleichzeitige
Verabreichung der erfindungsgemäßen hydrierten
kondensierten Palatinose unterstützt
werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verwendung der hydrierten
kondensierten Palatinose zur Vorbeugung und/oder Behandlung von
beispielsweise durch oxidativen Stress hervorgerufenen Krankheiten
oder von Infekten dadurch erfolgt, dass die hydrierte kondensierte Palatinose
als Zusatz in Tierfuttermitteln oder in Trinkwasser verabreicht
wird. Die hydrierte kondensierte Palatinose gelangt somit mit der
aufgenommenen Nahrung in den Verdauungstrakt eines Tieres, wo dann
im Dickdarmbereich eine Fermentation durch die Darmflora erfolgt.
Die Zufuhr der erfindungsgemäß verwendeten hydrierten
kondensierten Palatinose über
die Nahrung ist insbesondere zur Prophylaxe von beispielsweise durch
oxidativen Stress verursachten Krankheiten oder Infektionskrankheiten
geeignet. Bei regelmäßiger Verfütterung
von hydrierte kondensierte Palatinose enthaltenden Tierfuttermitteln
ist eine langfristige Prophylaxe von solchen Erkrankungen möglich.
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Im Zusammenhang mit der vorliegenden
Erfindung werden unter „Futtermitteln" oder „Tierfuttermitteln" jedwede Stoffe oder
Stoffgemische verstanden, die dazu bestimmt sind, in unverändertem,
zubereitetem, bearbeitetem oder verarbeitetem Zustand an Tiere verfüttert zu
werden. Tierfuttermittel können
sowohl in fester Form als auch in flüssiger Form vorliegen. Die
Begriffe „Futtermittel" und „Tierfuttermittel" umfassen daher auch
Trinkwasser für
Tiere. Bei den Futtermitteln kann es sich sowohl um Einzelfuttermittel
als auch um Mischfuttermittel handeln. Die erfindungsgemäßen Wirkstoffe
können
dem Tierfutter sowohl in gelöster
Form als auch in fester Form beigemengt werden. Zur Verabreichung
an Nutztiere wie Schweine können
die erfindungsgemäßen Wirkstoffe
beispielsweise in Pulverform den zur tierischen Ernährung verwendeten
Mineralstoffgemischen beigemengt werden.
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Die erfindungsgemäß eingesetzte hydrierte kondensierte
Palatinose kann erfindungsgemäß ebenfalls dem
Trinkwasser für
Tiere zugegeben werden. Der Zusatz der hydrierten konzentrierten
Palatinose zu Trinkwasser erfolgt vorzugsweise unmittelbar vor Gebrauch,
indem die hydrierte kondensierte Palatinose mit Trinkwasser beispielsweise
in Form von Pulvern oder Granulaten zugesetzt wird, so dass die
erfindungsgemäß verwendeten
Substanzen vorzugsweise rasch in Lösung gehen können.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verwendung der hydrierten
kondensierten Palatinose zur Vorbeugung und/oder Behandlung von
beispielsweise durch oxidativen Stress hervorgerufenen Krankheiten
oder von Infekten dadurch erfolgt, dass die hydrierte kondensierte Palatinose
als Zusatz zu Lebensmitteln, diätetischen
Lebensmitteln oder für
den menschlichen Verbrauch bestimmten Trinkwasser eingesetzt wird.
Die hydrierte kondensierte Palatinose gelangt somit mit der aufgenommenen
Nahrung in den Verdauungstrakt des Menschen, wo dann im Dickdarmbereich
eine Fermentation durch die Darmflora erfolgt. Die Zufuhr der erfindungsgemäß verwendeten
hydrierten kondensierten Palatinose über die Nahrung ist insbesondere
zur Prophylaxe von beispielsweise durch oxidativen Stress verursachten
Krankheiten oder In fektionskrankheiten geeignet. Bei regelmäßigem Verzehr
von hydrierte kondensierte Palatinose enthaltenden Lebensmitteln
ist eine langfristige Prophylaxe von solchen Erkrankungen möglich.
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Im Zusammenhang mit der vorliegenden
Erfindung werden unter Lebensmitteln Stoffe verstanden, die dazu
bestimmt sind, in unverändertem,
zubereitetem oder verarbeitetem Zustand vom Menschen verzehrt zu werden.
Lebensmittel können
neben ihren natürlichen
Bestandteilen weitere Stoffe enthalten, die natürlicher oder synthetischer
Herkunft sein können
und beabsichtigt oder unbeabsichtigt in das Lebensmittel gelangt
sein können.
Lebensmittel können
sowohl in fester Form als auch in flüssiger Form vorliegen. Der
Begriff „Lebensmittel" umfasst daher alle
Arten von Getränken
einschließlich
Trinkwasser, die für
den menschlichen Konsum bestimmt sind. Die erfindungsgemäß eingesetzte
hydrierte kondensierte Palatinose kann dem Lebensmittel sowohl in
gelöster
Form als auch im festen Zustand beigemengt werden.
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Im Zusammenhang mit der vorliegenden
Erfindung werden unter „diätetischen
Lebensmitteln" Lebensmittel
verstanden, die bestimmt sind, einem bestimmten Ernährungszweck
dazu zu dienen, dass sie die Zufuhr bestimmter Nährstoffe oder anderer ernährungsphysiologisch
wirkender Stoffe in einem bestimmten Mengenverhältnis oder in bestimmter Beschaffenheit
bewirken. Diätetische
Lebensmittel unterscheiden sich maßgeblich von Lebensmitteln
vergleichbarer Art durch ihre Zusammensetzung oder durch ihre Eigenschaften.
Diätetische
Lebensmittel können
in Fällen
eingesetzt werden, wo bestimmte Ernährungs anforderungen aufgrund
von Krankheiten, Funktionsstörungen
oder allergischen Reaktionen gegen einzelne Lebensmittel beziehungsweise
deren Inhaltsstoffe erfüllt
werden müssen.
Diätetische
Lebensmittel können
ebenfalls sowohl in fester Form als auch in flüssiger Form vorliegen.
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In einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen hydrierten
kondensierten Palatinose als pharmazeutischer Träger in einer pharmazeutischen
Zusammensetzung vorgesehen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ebenfalls die Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten hydrierten
kondensierten Palatinose zur Herstellung einer pharmazeutischen
Zusammensetzung, die zur Behandlung und/oder Prophylaxe von Krankheiten
bestimmt sind, die durch oxidativen Stress hervorgerufen werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist die Verwendung der erfindungsgemäßen hydrierten kondensierten
Palatinose zur Herstellung einer pharmazeutischen Zusammensetzung
zur Stärkung
der Immunabwehr gegen allgemeine Infekte vorgesehen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen hydrierten
kondensierten Palatinose als Zusatz in Lebensmitteln und Getränken vorgesehen,
die für
den menschlichen Verzehr bestimmt sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist daher vorgesehen, dass die erfindungsgemäß her gestellte
hydrierte kondensierte Palatinose als Ballaststoff, insbesondere
als löslicher
Ballaststoff, in Lebensmitteln eingesetzt wird. Im Zusammenhang
mit der vorliegenden Erfindung wird unter einem „Ballaststoff" ein für menschliche
oder tierische Enzyme unverdaulicher Nahrungsbestandteil verstanden,
der jedoch durch Dickdarmbakterien zumindest teilweise fermentiert
und somit in geringem Maße
für den
menschlichen oder tierischen Körper
energetisch verwertbar ist. „Lösliche Ballaststoffe" sind in Lösungen,
insbesondere wässrigen Lösungen,
löslich.
Bei Verwendung als Ballaststoff reguliert die erfindungsgemäße hydrierte
kondensierte Palatinose die Energiedichte, die aus dem Anteil der
Hauptnährstoffe
resultiert, und den Verdauungsvorgang hinsichtlich der Transitzeit
und der Resorption im Dünndarm.
Die erfindungsgemäße hydrierte
kondensierte Palatinose ist im besonderen Maße als löslicher Ballaststoff geeignet,
da sie aufgrund der sehr guten Löslichkeit in
Wasser im Dickdarmbereich in gelöster
Form vorliegt und dadurch von der Darmflora vollständig oder
nahezu vollständig
fermentiert werden kann. Gegenüber
anderen, häufig
verwendeten Ballaststoffen wie Weizen- oder Haferkleie weist die
erfindungsgemäße hydrierte
kondensierte Palatinose bei Verwendung als Ballaststoff zudem den
Vorteil auf, dass sie keine Substanzen enthält, die zu unerwünschten
Nebenwirkungen führen.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft
die Verwendung der erfindungsgemäßen hydrierten
kondensierten Palatinose als präbiotischer
Ballaststoff. Infolge der Fermentation der erfindungsgemä ßen hydrierten
kondensierten Palatinose zu kurzkettigen Fettsäuren, insbesondere Butyrat
in hoher Menge, kommt es bei Verwendung von hydrierter kondensierter
Palatinose im Dickdarmbereich zu einer deutlichen pH-Absenkung in
den sauren Bereich. Aufgrund des gesenkten pH-Wertes im Dickdarmbereich
verschlechtern sich die Lebensbedingungen für pathogene Darm-Mikroorganismen
und gleichzeitig verbessern sich die Lebensbedingungen für acidophile
Mikroorganismen. Die erfindungsgemäße kondensierte Palatinose
dient erfindungsgemäß so insbesondere
als diätetische
Faserquelle.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
wird die erfindungsgemäße hydrierte
kondensierte Palatinose in Kombination mit anderen löslichen
oder unlöslichen,
fermentierbaren oder nicht-fermentierbaren Ballaststoffen eingesetzt.
In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform wird die erfindungsgemäße hydrierte kondensierte
Palatinose in Kombination mit mindestens einem weiteren Ballaststoff
ausgewählt
aus der Gruppe der Ballaststoffe bestehend aus löslichen Ballaststoffen wie
kurzkettige Fructo-Oligosaccharide, langkettige Fructo-Oligosaccharide,
Galacto-Oligosaccharide, hydrolysiertes Guar Gum, wie „Sunfibre" oder „Benefibre", Lactulose, Xylo-Oligosaccharide,
Lactosucrose, Malto-Oligosaccharide, wie „Fibersol-2" von Matsutani, Isomalto-Oligosaccharide,
Gentio-Oligosaccharide, Glucosyl-Sucrose, wie „Coupling Sugar" von Hayashibara, Sojabohnen-Oligosaccharide,
Chito-Oligosaccharide,
Chitosan-Oligosaccharide sowie unlösliche Ballaststoffe wie resistente
Stärke,
Haferfasern, Weizenfasern, Gemüsefasern
zum Beispiel aus Erbsen, Tomaten, Fruchtfasern zum Beispiel aus Äpfeln, Beeren
und Früchten
des Johannisbrotbaums, wie „Caromax" von Nutrinova, Cellulosen
und Zuckerrübenfasern,
wie „Fibrex" von Danisco, eingesetzt.
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Neben Mischungen der erfindungsgemäßen hydrierten
kondensierten Palatinose mit mindestens einem der vorgenannten Ballaststoffen
sind erfindungsgemäß bevorzugt
auch Mischungen der erfindungsgemäßen hydrierten kondensierten
Palatinose, allein oder in Verbindung mit mindestens einem der vorgenannten Ballaststoffe,
mit Kulturen von probiotischen Lactobakterien, Bifidobakterien,
sogenannte „Synbiotika" vorgesehen. Je nach
Verwendung und Darreichungsform sind die zugesetzten probiotischen
Bifidobakterien-Kulturen als Lebendkulturen oder als Trockenkulturen
oder Dauerkulturen ausgeführt.
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Die erfindungsgemäße hydrierte kondensierte Palatinose,
allein oder in Verbindung mit mindestens einem der vorgenannten
Ballaststoffe und/oder mit Kulturen von probiotischen Bifidobakterien,
dient erfindungsgemäß so als
diätetische
Faserquelle, der Behandlung und/oder Vorbeugung von Verstopfung,
der Wiederherstellung und Intakterhaltung einer gesunden Mikroorganismenflora
im Verdauungstrakt, der Verbesserung der Verfügbarkeit und der Resorbierung
von Nahrungsbestandteilen, wie Mineralien, im tierischen oder menschlichen
Verdauungstrakt allgemein der Unterstützung und Wiederherstellung
der Gesundheit, insbesondere der Rekonvaleszenz, und verhindert,
wie vorgenannt ausgeführt,
die Entstehung von Dickdarmtumoren sowie von entzündlichen
Darmerkrankungen. Erfindungsgemäß bevorzugt
dient die erfin dungsgemäße hydrierte
kondensierte Palatinose auch der Modulation und Unterstützung des
Immunsystems des tierischen und menschlichen Körpers.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
betrifft die Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäßen hydrierten
kondensierten Palatinose zur Modulation der glykämischen Eigenschaften von Lebensmitteln
oder Süßwaren,
insbesondere zur Spezialernährung,
Kinderernährung
oder Ernährung
von Personen mit Störungen
des Glucose/insulin-Stoffwechsels.
Unter glykämischer
Reaktion versteht man die Änderung des
Blutglucose-Spiegels nach Aufnahme eines leicht verdaulichen Kohlenhydrates.
Die stärkste
glykämische Reaktion
verursachen solche Kohlenhydrate, aus denen nach oraler Aufnahme
durch Speichel-, Pankreas- oder Dünndarmenzyme schnell Glucose
freigesetzt und resorbiert werden kann. Ein Anstieg der Blutglucose bewirkt
im gesunden Organismus eine Insulinausschüttung, wobei Insulin die Aufnahme
von Glucose durch periphere Gewebe, zum Beispiel Skelettmuskeln,
stimuliert, so dass der Blutwert wieder auf den Grundwert abfällt. Die
erfindungsgemäße hydrierte
kondensierte Palatinose kann den glykämischen Index in Nahrungs-, Lebensund
Genussmitteln senken und kann daher zur Prophylaxe und/oder Therapie
von Diabetes mellitus (Typ II) und anderen Stoffwechselerkrankungen,
vorzugsweise als Bestandteil von diätetischen Lebens- und Genussmitteln
verwendet werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen hydrierten
kondensierten Palatinose als Süßungsmit tel
vorgesehen. Die erfindungsgemäße hydrierte kondensierte
Palatinose besitzt eine Süßkraft von
etwa 34% gegenüber
Saccharose (100%). Die erfindungsgemäße hydrierte kondensierte Palatinose
kann daher nicht nur als löslicher
Ballaststoff mit den damit verbundenen vorgenannten positiven Eigenschaften
eingesetzt werden, sondern auch als Zuckeraustauschstoff und/oder
Süßungsmittel,
insbesondere in diätetischen
Produkten. Da die erfindungsgemäße hydrierte
kondensierte Palatinose nicht von der menschlichen Mundflora abgebaut
wird, weist sie vorteilhafte akariogene Eigenschaften auf. Hydrierte
kondensierte Palatinose enthaltende Süßungsmittel zeichnen sich daher
in vorteilhafter Weise durch ihre Akariogenität aus. Ein Gegenstand der Erfindung
ist daher auch ein Süßungsmittel
enthaltend die erfindungsgemäße kondensierte
Palatinose.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen hydrierten
kondensierten Palatinose zur Herstellung von Lebensmitteln, Süßwaren und
Tierfuttermitteln vorgesehen. Insbesondere ist die Verwendung der
erfindungsgemäßen hydrierten
kondensierten Palatinose zur Herstellung saurer Lebensmittel mit
einem pH-Wert von
2 bis 5, insbesondere 2 bis 4, vorgesehen. Durch solche sauren Lebensmittel
wird der präbiotische
Effekt der erfindungsgemäßen hydrierten
kondensierten Palatinose unterstützt.
Besonders bevorzugt wird die erfindungsgemäße hydrierte kondensierte Palatinose zur
Herstellung von Fruchtsäften
oder Fruchtsaftzubereitungen eingesetzt.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ebenfalls Nahrungs-, Lebensmittel und Genussmittel, die die erfindungsgemäße hydrierte
kondensierte Palatinose allein oder in Verbindung mit mindestens
einem weiteren Ballaststoff und/oder mit Kulturen von probiotischen
Bifidobakterien enthalten. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der
mindestens eine weitere Ballaststoff ausgewählt ist aus der Gruppe der
Ballaststoffe bestehend aus löslichen
Ballaststoffen wie kurzkettige Fructo-Oligosaccharide, langkettige
Fructo-Oligosaccharide, Galacto-Oligosaccharide, hydrolysiertes
Guar Gum, wie „Sunfibre" oder „Benefibre", Lactulose, Xylo-Oligosaccharide,
Lactosucrose, Malto-Oligosaccharide, wie „Fibersol-2" von Matsutani, Isomalto-Oligosaccharide,
Gentio-Oligosaccharide,
Glucosyl-Sucrose, wie „Coupling
Sugar" von Hayashibara,
Sojabohnen-Oligosaccharide, Chito-Oligosaccharide, Chitosan-Oligosaccharide
sowie unlösliche
Ballaststoffe wie resistente Stärke,
Haferfasern, Weizenfasern, Gemüsefasern
zum Beispiel aus Erbsen, Tomaten, Fruchtfasern zum Beispiel aus Äpfeln, Beeren
und Früchten
des Johannisbrotbaums, wie „Caromax" von Nutrinova, Cellulosen
und Zuckerrübenfasern,
wie „Fibrex" von Danisco.
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Da die erfindungsgemäße hydrierte
kondensierte Paltinose unter den pH-Bedingungen des Magens und durch
die Enzyme der Dünndarm-Mucosa
kaum gespalten wird, handelt es sich bei den erfindungsgemäßen Nahrungs-,
Lebensmittel und Genussmitteln, die die erfindungsgemäße hydrierte
kondensierte Palatinose enthalten, in vorteilhafter Weise um kalorienreduzierte
Lebensmittel oder Genussmittel.
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In bevorzugter Ausführungsform
der Erfindung handelt es sich bei den erfindungsgemäßen Lebensmitteln
um Milcherzeugnisse oder Milchprodukte, beispielsweise Käse-, Butter-,
Joghurt-, Kefir-, Quark-, Sauermilch-, Buttermilch-, Sahne-, Kondensmilch-,
Trockenmilch-, Molken-, Milchzucker-, Milcheiweiß-, Milchmisch-, Milchhalbfett-,
Molkenmisch- und Milchfett-Produkte. In einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform der
Erfindung handelt es sich bei den erfindungsgemäßen Lebensmitteln um Backwaren,
insbesondere Brot einschließlich
Kleingebäck
und feine Backwaren einschließlich
Dauerbackwaren. In weiteren Ausführungsformen
der Erfindung handelt es sich bei den erfindungsgemäßen Lebensmitteln
um Brotaufstriche, Margarine-Erzeugnisse
und Backfette sowie Instantprodukte und Brüherzeugnisse. In weiteren bevorzugten
Ausführungsformen
der Erfindung handelt es sich bei den erfindungsgemäßen Lebensmitteln
um Obstprodukte, insbesondere Konfitüren, Marmeladen, Gelees, Obstkonserven,
Fruchtpulpe, Fruchtmark, Fruchtsäfte,
Fruchtsaftkonzentrate, Fruchtnektar und Fruchtpulver. Die erfindungsgemäße hydrierte
kondensierte Palatinose enthaltenen Lebensmittel können erfindungsgemäß auch Gemüseerzeugnisse,
insbesondere Gemüsekonserven,
Gemüsesäfte und
Gemüsemark
sein. In weiteren Ausgestaltungen der Erfindung handelt es sich
bei den hydrierte kondensierte Palatinose enthaltenden Lebensmitteln
um nicht-alkoholische Getränke,
Getränkegrundstoffe
und Getränkepulver.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfindungsgemäße hydrierte
kondensierte Palatinose enthaltende Süß waren. Die erfindungsgemäße hydrierte
kondensierte Palatinose besitzt eine Süßkraft von ca. 34% gegenüber Saccharose
(100%) und wird daher besonders vorteilhaft auch als Zuckeraustauschstoff
und/oder Süßungsmittel
in Süßwaren,
insbesondere in diätetischen
Produkten eingesetzt. Die erfindungsgemäßen Süßwaren zeichnen sich in vorteilhafter
Weise durch ihre Akariogenität
aus. Bei den erfindungsgemäßen Süßwaren handelt
es sich insbesondere um Schokoladen-Erzeugnisse, Hartkaramellen,
Weichkaramellen, Fondant-Erzeugnisse, Gelee-Erzeugnisse, Lakritzen,
Schaumzuckerwaren, Kokosflocken, Dragees, Komprimate, kandierte
Früchte,
Krokant, Nougaterzeugnisse, Eiskonfekt, Marzipan, Kaugummi, Müsliriegel,
sowie Speiseeis oder alkoholische oder nicht-alkoholische Süßgetränke.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung betrifft pharmazeutische Zusammensetzungen oder Arzneimittel,
die erfindungsgemäße hydrierte
kondensierte Palatinose als Wirkstoff enthalten. Erfindungsgemäß können die
hydrierte kondensierte Palatinose enthaltenden Arzneimittel insbesondere
zur Behandlung und/oder Prophylaxe von Krankheiten, die mit oxidativem
Stress im Zusammenhang stehen, eingesetzt werden.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Erfindung wird anhand der folgenden
Beispiele näher
erläutert.
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Beispiel 1
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Herstellung
von kondensierter Palatinose
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300 g kristalline Palatinose wurden
nach Zugabe von 90 g Wasser in einem Stahlgefäß unter Rühren bei 105°C gelöst und unter
anschließender
Zugabe von Citronensäure
(0,02 %, bezogen auf Palatinose) unter Vakuum bis zu einer Endtemperatur
von 135°C
konzentriert. Nach Erreichen von 135°C wurde diese Temperatur für 30 min
beibehalten. Danach wurde abgekühlt
und das Reaktionsprodukt wurde mit VE-Wasser gelöst. Die erhaltene Lösung wurde
durch Ionenaustausch an einem H
+-beladenen
Kationenaustauscher und einem OH
–beladenen
Anionenaustauscher gereinigt. Mittels Gelpermeationschromatographie
wurde die folgende Zusammensetzung ermittelt:
Bereich DP1 | 2 % |
Bereich DP2 | 48 |
Bereich DP4 | 28 |
Bereich DP6 | 12 |
Bereich DP8 | 5 |
Bereich DP10 | 5 |
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Der Bereich DP2 entspricht weitgehend
Isomaltulose.
-
Die DP-Bereiche wurden unter Verwendung
von Raftilose® L40
beziehungsweise Raftiline® St. als Kontrolle bestimmt.
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Beispiel 2
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a) Hydrierung von kondensierter
Palatinose
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500 ml der in Beispiel 1 erhaltenen
30%-igen Reaktionslösung,
die 50 % kondensierte Palatinose, 2 Monosaccharide und 40 % Isomaltulose
enthielt, wurde durch Zugabe von 1 N NaOH unter Rühren auf
einen pH-Wert von 7,8 eingestellt. Die Hydrierung erfolgte mittels
eines Nickel-Katalysators (200 g Feuchtmasse) in Gegenwart von Wasserstoff
(150 bar) bei 70°C
unter Rühren.
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Proben wurden nach 0, 1, 2, 3 und
4 Stunden genommen und auf ihren Gehalt an Isomaltulose sowie 1,6-GPS und 1,1-GPM überprüft. Die
Hydrierung wurde nach quantitativer Umsetzung der freien Isomaltulose zu
1,1-GPM und 1,6-GPS beendet.
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Nach 4-stündiger Reaktionszeit war die
in der kondensierten Palatinose-Lösung enthaltene Isomaltulose
(siehe Beispiel 1) vollständig
zu 1,6-GPS und 1,1-GPM hydriert. Die nach Abtrennung des Katalysators erhaltene
Lösung
wurde durch Ionenaustausch an einem H+-beladenen
Kationenaustauscher und einem OH–-Anionenaustauscher
gereinigt.
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Die Summe an Isomaltulose, 1,6-GPS
und 1,1-GPM veränderte
sich während
der Reaktionszeit praktisch nicht, das heißt, der Gehalt an kondensierten
Sacchariden blieb konstant.
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b) Isolierung von hydrierter
kondensierter Palatinose
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200 ml einer Lösung, die 15 hydrierte kondensierte
Palatinose enthielt, wurden mittels Gelpermeationschromatographie
(Fractogel HW40S, 3 Trennsäulen
je 120 cm Länge,
10 cm Durchmesser) bei 55°C
und einer Durchflussrate von 600 ml/Stunde chromatographiert. Die
Fraktionen, die die hydrierte kondensierte Palatinose mit einem
DP von 4–10
enthielten, wurden vereint, aufkonzentriert und gefriergetrocknet.
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DP-Verteilung
der isolierten hydrierten kondensierten Palatinose
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Das erhaltene Lyophilisat wurde charakterisiert
und in in-vitro-Analysen bezüglich
Verdaubarkeit und Fermentierbarkeit mit humanen Fäzes eingesetzt.
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Beispiel 3
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Charakterisierung der
hydrierten kondensierten Palatinose
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Eine partielle HCl-Hydrolyse des
in Beispiel 2 isolierten hydrierten kondensierten Palatinose-Produktes wurde wie
folgt durchgeführt:
0,9 ml einer Lösung,
die 1% hydrierte kondensierte Palatinose enthielt, wurde mit 0,1
ml 1 M HCl gemischt und dann bei 47°C für maximal 8 Stunden inkubiert.
Probenahme erfolgte nach 0, 1, 2, 4, 6, 8 Stunden. Die Analysen
erfolgten mittels HPAEC.
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Die schonende Hydrolyse führte zu
einer gezielten Spaltung der fructosidischen Bindungen in den kondensierten
Palatinose-Molekülen,
ohne dass eine Hydrolyse der Disaccharide Isomaltulose, 1,6-GPS
und 1,1-GPM erfolgte.
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Alle reduzierenden Enden in den kondensierten
Palatinose-Molekülen
wurden zu 1,6-GPS beziehungsweise 1,1-GPM hydriert.
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Das Verhältnis zwischen Isomaltulose
und den beiden Substanzen 1,6-GPS und 1,1-GPM blieb über den
Hydrolysezeitraum konstant und betrug mit 2:1.
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Beispiel 4
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Stabilität der hydrierten
kondensierten Palatinose in Magen und Dünndarm
-
Stabilität im Magen
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Die Stabilität einer Substanz bei der Magen-Passage
kann durch Bestimmung der Hydrolyserate bei einem pH-Wert von 2,0
unter Verwendung von Saccharose und 1-Kestose als Kontrollen ermittelt
werden.
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Hierzu wurde eine Lösung, die
1 % hydrierte kondensierte Palatinose enthielt, bei einem pH-Wert
von 2,0 (0,01 M HCL) bei 37°C
für 3 Stunden
inkubiert. Aus dem Reaktionsansatz wurden nach 60, 120 und 180 Minuten
Proben entnommen. Diese wurden mittels HPAEC-Verfahren analysiert.
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Ergebnis: Angabe
als Hydrolyseraten in %
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Aus der Tabelle ist ersichtlich,
dass hydrierte kondensierte Palatinose unter den im Magen vorliegenden
pH-Bedingungen nur bedingt gespalten wurde.
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Stabilität gegenüber Pankreas-Enzymen
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Das Pankreas-Sekret enthält eine
große
Anzahl von Hydrolasen, unter anderem auch kohlenhydratspaltende
Enzyme wie α-1,4-Glucane
(Stärke,
Glykogen) bevorzugt zu Maltose und Maltooligosacchariden spalten.
-
Die Prüfung der Stabilität von Sacchariden
gegenüber
Pankreas-Enzymen wurde wie folgt durchgeführt:
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Benötigte Lösungen:
-
- – 20
mM Na-Phosphat-Puffer, pH 7,0 plus 6 mM NaCl (Lösung 1)
- – 1%-ige
Stärkelösung (lösliche Stärke nach
Zulkowski) in Lösung
1
- – 1%-ige
kondensierte Palatinose-Lösung,
hydriert, in Lösung
1
- – 0,2
% Pankreatin (Fa. Sigma) gelöst
in Lösung
1
-
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Nach 210 Minuten Inkubation im Thermomixer
(Intervall-Schütteln)
bei 37°C
wurde die Reaktion durch 15-minütiges
Erhitzen auf 95°C
beendet. Dann wurden die Proben mittels HPAEC analysiert. Dabei
wurde die stärkehaltige
Probe zuvor durch 3-stündiges
Erhitzen in 1 M HCl bei 95°C
vollständig
hydrolysiert.
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-
Es zeigt sich, dass hydrierte kondensierte
Palatinose durch die Pankreas-Enzyme nicht gespalten wurde.
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Spaltbarkeit
durch Dünndarm-α-Glucosidasen
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Die im Dünndarm vorhandenen mucosaständigen Enzym-Komplexe Saccharase/Isomaltase
und Glucoamylase/Maltase sorgen in vivo dafür, dass die in den Dünndarm gelangten
Disaccharide Maltose und Saccharose und zum Teil auch Maltooligosaccharide
zu Monosacchariden gespalten werden und als solche über die
Darmwand in den Blutkreislauf gelangen können.
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Die Prüfung der Stabilität von hydrierter
kondensierter Palatinose gegenüber
diesen Enzymen wurde wie folgt durchgeführt:
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Enzym-Isolierung:
-
Die Enzym-Komplexe Saccharase/Isomaltase
(SI-Komplex) und
Glucoamylase/Maltase (GM-Komplex) wurden aus Schweine-Dünndarm nach
der Methode von H. Heymann (Dissertation, Hannover, 1991) isoliert.
-
Die Spaltbarkeit des erfindungsgemäßen Saccharids
durch Dünndarm-α-Glucosidasen
wurde wie folgt bestimmt
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Benötigte Lösungen:
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- – Triethanolamin
(TRA)-Puffer, 0,1 M, pH 7,0
- – Saccharid,
1%-ige Lösung
in TRA-Puffer
- – Maltose,
beziehungsweise Saccharose als Kontrollsubstanzen, 1%-ig in TRA-Puffer
- – Mucosa-Enzym,
gelöst
in TRA-Puffer
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Reaktionsansatz:
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Zu 1,2 mL der auf 37°C temperierten
Kohlenhydratlösung
wurden 0,7 U des Enzymkomplexes Saccharase/Isomaltase beziehungsweise
Glucoamylase/Maltase zu t = 0 gegeben. Nach Mischen wurde bei 37°C inkubiert.
Die Reaktion wurde nach 2 Stunden durch 15-minütiges
Erhitzen auf 95°C
gestoppt. Die gebildeten Monosaccharide sowie die eingesetzten Testsubstanzen
wurden mittels HPAEC quantitativ bestimmt.
-
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Die Ergebnisse zeigen, dass unter
den gewählten
Bedingungen einer fast vollständigen
Hydrolyse von Saccharose beziehungsweise Maltose im Falle des SI-Enzymkomplexes, sowie
von Maltose im Falle des GM-Enzymkomplexes,
die hydrierte kondensierte Palatinose durch beide Enzymkomplexe
praktisch nicht oder nur geringfügig
gespalten wurde.
-
Beispiel 5
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Verstoffwechslung von
hydrierter kondensierter Palatinose mittels Mikroorganismen (Human-Fäzes)
-
Die Inkubation der Kohlenhydrate
mit Human-Fäzes
erlaubt Aussagen zur Geschwindigkeit der Verstoffwechslung durch
die Bakterienpopulation sowie der Bildung von Butyrat, welches besondere
Bedeutung als Substrat für
Kolonozyten darstellt und präventiv
gegenüber
Coloncarcinom fungieren soll.
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Neben hydrierter kondensierter Palatinose
wurden zum Vergleich Raftilose® P95 als schnell fermentierbares
Kohlenhydrat sowie resistente Stärke
als langsam fermentierbares Kohlenhydrat verwendet.
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Bei der verwendeten resistenten Stärke handelt
es sich um Novelose 240 (Fa. National Starch), deren Anteil an resistenter
Stärke
durch enzymatische Behandlung mittels α-Amylase/Amyloglucosidase und
Rückgewinnung
des unlöslichen
Anteils auf 83 % an resistenter Stärke erhöht wurde.
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Bei der hydrierten kondensierten
Palatinose (Beispiel 2) wurden hydrierte Mono- und Disaccharide mittels
Gelpermeationschromatographie abgetrennt. Damit wurde sichergestellt,
dass die bereits im Dünndarm vollkommen
beziehungsweise partiell verdauten Mono-/Disaccharide nicht mehr
für die
Verstoffwechselung zur Verfügung
stehen und das Ergebnis der in vitro-Fermentation verfälschen.
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1. In vitro-Fermentationsmedium
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Für
die in vitro-Fermentationsexperimente wurde folgendes Medium eingesetzt:
Trypton | 1,5 g |
Hefeextrakt | 1,0 g |
KH2PO4 | 0,24 q |
Na2HPO4 | 0,24 g |
(NH4)2
SO4 | 1,24 g |
NaCl | 0,48 g |
MgSO4 × 7 H2O | 0,10 g |
CaCl2 × 2 H2O | 0,06 g |
FeSO4 × 7 H2O | 2 mg |
Resazurin | 1 mg |
Cystein/HCl | 0,5 g |
Vitaminlösung
(nach DSM 141) | 0,5 ml |
Spurenelementlösung (nach DSM 141) | 9,0 ml |
NaHCO3 | 2,0 g |
H2O dest. | ad 1000 ml, pH 7,0 |
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2. Kultivierung
von Darmbakterien auf den zu testenden Oligosacchariden
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9 ml des vorstehend beschriebenen
anaeroben Mediums wurden mit 0,5 % (w/v) des zu testenden Oligosaccharids
versetzt und anschließend
mit 1 ml einer 10%-igen Fäzessuspension
(Mischfäzes
zweier Probanden) in anaerobem 50 mM Phosphatpuffer, pH 7,0, dem
0,5 g/1 Cystein/HCl als Reduktionsmittel zugesetzt worden war, beimpft.
Hungate-Röhrchen
wurden je nach Oligosaccharid 14–48 Stunden unter Schütteln bei 37 °C inkubiert.
Zu bestimmten Zeitpunkten wurden Proben entnommen und diese wurden
bezüglich
ih res Gehalts an restlichen Oligosacchariden, kurzkettigen Fettsäuren und
Milchsäure
sowie bezüglich
ihres pH-Werts untersucht.
-
Ergebnis:
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Abbaurate für Kohlenhydrate und Gehalte
an Butyrat (mMol/L) nach in-vitro-Fermentation:
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Die Fructooligosaccharide (Raftilose® P95)
wurden bereits nach 7 Stunden vollständig verstoffwechselt. Nach
Abtrennung der Mono-/Disaccharide wurde hydrierte kondensierte Palatinose
(Beispiel 2) innerhalb von 28 Stunden mit 98 % nahezu vollständig fermentiert.
Die Butyratgehalte bewegten sich sowohl für die resistente Stärke als
auch für
die hydrierte kondensierte Palatinose-Produkte mit 12,8–17,8 mMol/l
in vergleichbaren Größen. Lediglich
im Falle der Raftilose® P95 wurden deutlich geringere
Butyratgehalte ermittelt.
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Beispiel 6
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Einfluss von Fermentationsüberständen auf
GST-Aktivität und Glutathion-Gehalt
bei der Colon-Zelllinie
HT29
-
Der für die hydrierte kondensierte
Palatinose erhaltene Fermentationsansatz (siehe Beispiel 5) wurde für die Herstellung
des Fermentationsüberstandes
wie folgt aufgearbeitet:
1. Zentrifugation bei 10000 × g für 20 Minuten
bei 4 °C,
2. Sterilfiltration mit 0,22 μm
Filter. Gelagert wurde die Lösung
bei –18°C bis zur
Verwendung.
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Die HT29 Zellen wurden 48 Stunden
vorinkubiert. Dann wurden die Fermentationsüberstände (10 % vol.) beziehungsweise
10 % Vol. Medium (Kontrolle) hinzugegeben. Anschließend wurden
die HAT 29 Zellen mit den Fermentationsüberständen weitere 72 Stunden inkubiert.
-
Vor der Bestimmung der Glutathion-S-transferase-Aktivität und des
Glutathion-Gehalts wurden die HAT 29 Zellen wie folgt behandelt:
Die Zellen aus den behandelten Inkubationsansätzen (ca. 6 × 106 Zellen/2,5 ml Ansatz) wurden in einem Extraktionspuffer
(20 mM Tris-HCl, 250 mM Saccharose, 1 mM Dithiothreitol, 1 mM PMSF,
1 mM EDTA, pH 7,4) suspendiert und 1 Minute mit einem Ultra-Turrax
behandelt.
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Die Bestimmung der Glutathion-Gesamtaktivität erfolgte
nach Habig et al. (J. Biol. Chem. 249, 7130–7139, 1974) mit 1-Chlor-2,4-dinitrobenzol
(1 mM).
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In Gegenwart von Glutathion (1 mM)
erfolgte die Umsetzung bei 30°C
und pH 6,5. Das gebildete Konjugat wurde bei 340 nm spektrophotometrisch
detektiert und diente zur Berechnung der Aktivität. 1 μMol Konjugat pro Minute entspricht
einer Aktivitätseinheit.
Intrazelluläres
Glutathion wurde mittels eines kolorimetrischen Testes (Glutathion-Assay
kit, Fa. Calbiochem-Novabiochem) bestimmt.
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Einfluss von Fermentationsüberständen der
hydrierten kondensierten Palatinose auf Inhaltsstoffe der Colonkarzinom-Zelllinie
HAT 29
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Die Ergebnisse besagen, dass im Falle
der hydrierten kondensierten Palatinose sowohl die intrazelluläre Glutathion-S-transferase-Aktivität als auch
der Glutathion-Gehalt gegenüber
der Kontrolle um 70% beziehungsweise 60 % erhöht sind. Die zum Ver gleich
eingesetzte nicht hydrierte Form der kondensierten Palatinose weist
diese signifikanten Erhöungen
nicht auf. Dieses gilt auch für
die resistente Stärke.
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Beispiel 7
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Bestimmung der Süßkraft von
hydrierter kondensierter Palatinose
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Für
die Bestimmung der Süßkraft von
hydrierter kondensierter Palatinose wird die hydrierte kondensierte
Palatinose mit Trinkwasser auf eine jeweils 18 %ige, 19 %ige, 20
%ige, 21 %ige, 22 %ige, 23 %ige, 24 ige, 25 %ige, 26 %ige, 27 %ige
und 28 %ige Lösung
verdünnt
und diese anschließend
jeweils über
einen 0,45 μm-Membranfilter
gegeben. Als Vergleichsstandard wird eine 8 %ige wässrige Saccharose-Lösung hergestellt.
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Bei der ersten Verkostung werden
die Proben in der oben aufgeführten
Reihenfolge gereicht. Die Prüfer,
9 Personen, sollen erst den Vergleichsstandard und anschließend jeweils
eine der Proben verkosten und angeben, ob der Zuckerstandard oder
die Probe süßer ist
beziehungsweise ob sie keinen Unterschied feststellen können. Zum
Neutralisieren zwischen den Verkostungen wurde Trinkwasser verwendet.
-
Aufgrund des Ergebnisses der ersten
Verkostung kann die Zahl der zu testenden Proben für die zweite Verkostung
reduziert werden. Es werden die 27 %ige bis 20 %ige wässrigen
hydrierte kondensierte Palatinose-Lösungen, beginnend mit der höchsten Konzentration,
gegen den Vergleichsstandard, unter den oben beschriebenen Bedingungen,
von 8 Prüfern
verkostet.
-
Berechnung der Süßkraft:
Xl =
Umschlagpunkt, an dem eine Änderung
von „Standard
ist süßer" zu „kein Unterschied
in der Süßkraft feststellbar" beziehungsweise
von „kein
Unterschied in der Süßkraft feststellbar" zu „Standard
ist süßer" stattfindet.
Xu = Umschlagpunkt, an dem eine Änderung
von „kein
Unterschied in der Süßkraft feststellbar" zu „Probe
ist süßer" beziehungsweise
von „Probe
ist süßer" zu „kein Unterschied
in der Süßkraft feststellbar" stattfindet.
-
-
Äquivalenzreiz
= (L
u + L
l)/2
Unbestimmheitsbereich
= L
u – L
l
-
Ergebnis:
-
Als Ergebnis aus zwei Verkostungen
wurde die Süßkraft der
erfindungsgemäßen hydrierten
kondensieren Palatinose mit ca. 34 % ± 2 % ermittelt.
-
Weingummi Anwendungsbeispiel
1: Süßwaren
-
Gelatine mit Wasser einweichen beziehungsweise
lösen;
Zucker, Glukosesirup und hydrierte kondensierte Palatinose auf die
vorgeschriebene Temperatur kochen, etwas abkühlen lassen; Gelatine, Fruchtsäure und
Glycerin zugeben; Masse gießen,
in Wärmekammer
geben, auspudern und ölen.
-
Gummi Arabicum über Nacht in Wasser lösen, über ein
Haarsieb geben; Zucker, Glukosesirup und hydrierte kondensierte
Palatinose auf die vorgeschriebene Temperatur kochen, etwas abkühlen lassen;
die Gummilösung,
Glycerin und Fruchtsäure
zugeben; Masse gießen,
in Wärmekammer
geben, auspudern und ölen.
-
Geleefrüchte
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25 kg Zucker
25 kg hydrierte
kondensierte Palatinose
0,8 kg Agar-Agar
30 kg Wasser
11
kg Apfelmark
0,5 kg Weinsäure
0,06
kg Aroma, Essenzen oder Farbe
-
Agar in Wasser einweichen, auflösen, Zucker
und weitere Zutaten zugeben und auf 105°C kochen. Die Masse in die entsprechenden
Formen gießen.
-
-
Rezeptur 1:
-
Hydrierte kondensierte Palatinose
und Wasser werden auf 160°C
gekocht und dann evakuiert (–0,9 bar).
Nach Abkühlen
auf 120°C
werden die vorgelöste
DL-Äpfelsäure, Aroma
und Farbe eingerührt.
Die Schmelze wird geprägt
oder gegossen.
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Rezeptur 2:
-
Saccharose, Glukosesirup, hydrierte
kondensierte Palatinose und Wasser werden auf 135°C gekocht und
dann evakuiert. Nach Abkühlen
auf 120°C
werden die vorgelöste
DL-Äpfelsäure, Aroma
und Farbe eingerührt.
Die Schmelze wird geprägt
oder gegossen.
-
-
Hydrierte kondensierte Palatinose,
Lycasin, Süßstoff und
Wasser lösen;
bei 120°C
Toffix, Lecithin und Monomuls einrühren; bei 125°C Gelatine,
Calciumcarbonat und Aroma einrühren;
formen.
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Anwendungsbeispiel 2:
Hundenahrung
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Hundekuchen
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150 g Quark
90 g Milch
90
g Speiseöl
1
Eigelb
75 g hydrierte kondensierte Palatinose
200 g Hundeflocken
-
Die Zutaten mischen, kleine Kugeln
formen und 200°C
20 Minuten backen.
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Cookies
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150 g Weizenvollkornmehl
200
g Vollkornhaferflocken
30 g Honig
50 g hydrierte kondensierte
Palatinose
5 g gekörnte
Brühe
100
g Vollei
150 g Milch
-
Die Zutaten mischen, Kugeln formen
und bei 220°C
15 Minuten backen.
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Anwendungsbeispiel 3:
Müsli
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Müsliriegel
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200 g Haferflocken
100 g Cornflakes
100
g Haselnüsse
50
g Sonnenblumenkerne
30 g Kokosraspel
75 g brauner Zucker
75
g Honig
100 g hydrierte kondensierte Palatinose
50 g Butter
½ Zitrone
-
Zucker, Honig, hydrierte kondensierte
Palatinose, Butter und den Saft der halben Zitrone karamellisieren.
Haferflocken, Cornflakes, Nüsse,
Sonnenblumenkerne und Kokosraspel mischen und dazugeben. Masse gut
durchmischen und auf ein Backblech geben. Riegel ausschneiden und
trocken lagern.
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Winter-Birchermüsli
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4 EL Haferflocken
2 EL Hirseflocken
1
EL Weizenkeimflocken
Saft von 1 Zitrone
150 g Joghurt
1
EL Sanddorn
50 g gehackte Nüsse
10
g Rosinen
400 g Äpfel
200
g Birnen
300 g Orangen
150 g Banane
80 g hydrierte
kondensierte Palatinose (EL = schwach gehäufter Esslöffel)
-
Flocken, Joghurt und Sanddorn vermischen,
die Nüsse
zugeben. Den Apfel grob reiben und die übrigen Früchte fein würfeln, Zitronensaft über den
Apfel geben und hydrierte kondensierte Palatinose zugeben.
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Sommermüsli
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150 g Aprikosen, gewürfelt
150
g fettarmer Joghurt
40 g hydrierte kondensierte Palatinose
30
g Cornflakes
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Frühstückszeralien
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69,3 g Weizenmehl Typ 405
15
g Hafermehl
1 g Malz, hell
2,1 g Malz, dunkel
0,6
g Salz
10 g Wasser
12 g hydrierte kondensierte Palatinose
-
Weizenmehl, Hafermehl, helles und
dunkles Malz, hydrierte kondensierte Palatinose und Salz mischen.
Die Zugabe des Wassers erfolgt im Extruder. Der Teig wird dort gemischt,
geschert, gekocht, plastifiziert und durch Ringdüsen extrudiert. Anschließend werden
die Ringe getrocknet und gekühlt.
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Anwendungsbeispiel 4:
Getränke
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Power-Drink
3 Orangen
2
EL Weizenkeime
35 g hydrierte kondensierte Palatinose
200
g Joghurt (EL = schwach gehäufter
Esslöffel)
-
Orangen auspressen, mit Weizenkeimen
und hydrierte kondensierter Palatinose verquirlen und Joghurt unterrühren.
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Hobbythek-Drink
-
150 ml Orangensaft
50 ml Mineralwasser
1
Prise Multivitaminpulver HT
1 TL Multimineralpulver HT
5
g Apfel-Weizen-Ballast HT
7,5 g hydrierte kondensierte Palatinose
(TL = schwach gehäufter
Teelöffel)
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Driver 1
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200 ml Hagebuttentee
100 ml
Traubensaft
5 g Apfel-Weizen-Ballast HT
1 TL Honig
5
g hydrierte kondensierte Palatinose (TL = schwach gehäufter Teelöffel)
-
Driver 2
-
300 ml Hagebuttentee
5 g Apfel-Weizen-Ballast
HT
1 EL Quark
100 ml Traubensaft
10 g hydrierte kondensierte
Palatinose (EL = schwach gehäufter
Esslöffel)
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Ballastgetränk Aronia-Apfel
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200 ml Mineralwasser
1 ½ TL Fruchtsirup
Aronia
1 TL Fruchtsirup Apfel
2 TL Apfelfaser HT
10
g hydrierte kondensierte Palatinose (TL = schwach gehäufter Teelöffel)
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Sportlercocktail
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2 Tomaten
½ Salatgurke
250 g Möhren
250
g Äpfel
4
EL Sahne
Petersilie
50 g hydrierte kondensierte Palatinose
(EL = schwach gehäufter
Esslöffel)
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Tomaten, Gurke, Möhre und Äpfel entsaften, Sahne, Petersilie
und kondensierte Palatinose hinzufügen.
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Tomatencocktail
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6 Tomaten
4 EL Sahne
Saft
von 1 Orange
1 Prise Salz
7,5 g hydrierte kondensierte
Palatinose
1 Prise Paprika
2 Spritzer Tabasco (EL = ca.
12 ml)
-
Tomaten pürieren und mit restlichen Zutaten
verrühren.
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Orangennektar mit 50%
Fruchtgehalt:
-
120 kg Orangennektar-Grundstoff 50:11;
Saftgehalt
400%; Extraktgehalt 50
48 kg Zuckersirup 65 % TS
60 kg
hydrierte kondensierte Palatinose
820 kg Trinkwasser
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Zitronenlimonade
-
4,5 kg Limonaden-Grundstoff 3:100;
Extraktgehalt
40
60 kg Zuckersirup 65 % TS
75 kg hydrierte kondensierte
Palatinose
888,5 kg Trinkwasser
8 kg CO2
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Anwendungsbeispiel 5:
Fruchtzubereitungen
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Rote Grütze
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330 g Sauerkirschen
150 g Heidelbeeren
300
g Himbeeren
300 q Erdbeeren
60 g Stärke
1 lFruchtsaft
60
g Zucker
50 g hydrierte kondensierte Palatinose
-
Die Stärke mit etwas kaltem Fruchtsaft
anrühren
und in den kochenden Fruchtsaft einrühren. 5 Minuten kochen lassen.
Die Früchte,
den Zucker und die hydrierte kondensierte Palatinose zugeben.
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Rhabarberkaltschale
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750 g Rhabarber
½ l Wasser
Saft
von ½ Zitrone
120
g Zucker
75 g hydrierte kondensierte Palatinose
0,2 l
Weißwein
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Rhabarber waschen, schneiden mit
Wasser und dem Zitronensaft weich dünsten. Noch warm mit Zucker
und hydrierte kondensierter Palatinose verrühren, abkühlen lassen und Weißwein einrühren.
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Fruchtpüree
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750 g Früchte
30 g Fruchtsaft
50
g hydrierte kondensierte Palatinose
3 ml Rum
-
Die Zutaten im Mixer pürieren.
-
Erdbeercreme
-
375 g Erdbeeren
50 g hydrierte
kondensierte Palatinose
1 Päckchen
Vanillezucker
2 Blatt Gelatine weiß
2 Blatt Gelatine rot
250
ml Sahne
-
Beeren pürieren, hydrierte kondensierte
Palatinose und Vanillezucker zugeben, aufgelöste Gelatine zugeben und kaltstellen.
Die Sahne steif schlagen und unterheben.
-
Aprikosencreme
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100 g Aprikosen
375 ml Wasser
30
g Zucker
50 g hydrierte kondensierte Palatinose
1 Päckchen Vanillezucker
4
Blatt weiße
Gelatine
1 Blatt rote Gelatine
250 ml Sahne Aprikosen,
Wasser, Zucker, hydrierte kondensierte Palatinose und Vanillezucker
30 Minuten kochen. Gelatine in Aprikosenkompott auflösen, Masse
pürieren
und kalt stellen. Sahne steif schlagen und unterheben.
-
Anwendungsbeispiel 6:
Joghurt
-
Joghurt-Zitronenshake
600 g
Magerjoghurt
Saft von 4 Zitronen
4 TL Honig
30 g
hydrierte kondensierte Palatinose
4 Eigelb
Zutaten mischen.
-
Zitronenjoghurtcreme
-
4 Eier
40 g Zucker
40 g
hydrierte kondensierte Palatinose
25 ml Zitronensaft
300
g Joghurt
6 g Gelatinepulver
-
Die Gelatine einweichen. Eigelb vom
Eiklar trennen. Joghurt, Eigelb, Zucker, hydrierte kondensierte Palatinose
und Zitronensaft mischen. Die Gelatine auflösen und zugeben. Das Eiklar
zu Schnee schlagen und unterheben.
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Südzucker-Gelierzucker-Rezepturen Anwendungsbeispiel
7: Konfitüre
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Kochzeit jeweils 4 Minuten (außer GZmZ)
GZmZ:
Kochzeit 5 Minuten
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Sauerkirschkonfitüre mit Amaretto
und Vanille
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1 kg Sauerkirschen
3 Vanillestangen
500
g Gelierzucker 2:1
40 ml Amaretto (Mandellikör)
-
Die Hälfte der Sauerkirschen im Mixer
gut zerkleinern, Das Fruchtmus mit den restlichen Kirschen, dem
Mark der Vanillestangen und Gelierzucker vermischen und unter Rühren zum
Kochen bringen. 4 Minuten sprudelnd kochen lassen. Den Amaretto
zufügen.
Die Konfitüre
heiß in
Gläser
füllen
und sofort verschließen.
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Rhabarber-Erdbeer-Konfitüre
-
750 g Rhabarber
250 g Erdbeeren
1000
g Gelierzucker 1:1
3 Päckchen
Vanillezucker
1 EL feingehackte Zitronenmelisse
-
Rhabarber und Erdbeeren in Stücke schneiden.
Die Früchte
mit Gelier- und Vanillezucker mischen und zugedeckt 3 bis 4 Stunden
durchziehen lassen. Dann unter Rühren
zum Kochen bringen, 4 Minuten sprudelnd kochen lassen. Die Zitronenmelisse
unterrühren.
Die Konfitüre
heiß in
Gläser
füllen
und sofort verschließen.
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Kürbisgelee
-
1,5 kg Kürbis
1,2 l Wasser
1
kg Gelierzucker 1:1
Saft von 2 Zitronen
1 TL gehackte
Minze
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Den Kürbis in Würfel schneiden und mit dem
Wasser 20 bis 30 Minuten weichkochen. Den Saft durch ein Tuch ablaufen
lassen. 750 ml kalten Saft mit Gelierzucker und Zitronensaft mischen
und unter Rühren
zum Kochen bringen. 4 Minuten sprudelnd kochen lassen. Die Minze
unterrühren.
Das Gelee heiß in
Gläser
füllen und
sofort verschließen.
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Erdbeerkonfitüre mit Grand
Marnier
-
1 kg Erdbeeren
1 kg Gelierzucker
1
unbehandelte Orange
65 g Grand Marnier (Orangenlikör)
-
Die Erdbeeren zerdrücken, Gelierzucker
und die abgeriebene Schale der Orange hinzfügen und alles gut vermischen.
Unter Rühren
zum Kochen bringen, 4 Minuten sprudelnd kochen lassen. Grand Marnier
unterrühren.
Heiß in
Gläser
füllen
und sofort verschließen.
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Anwendungsbeispiel 8:
Backwaren
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In den aufgeführten Rezepturen wird Hefe
als Backtriebmittel eingesetzt. Die erfindungsgemäße hydrierte
kondensierte Palatinose kann von Backhefe nur bedingt als Substrat
genutzt werden. Daher wird nur ein Teil des Zuckers gegen hydrierte
kondensierte Palatinose ausgetauscht.
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Hefe, laufwarme Sahne, 1 Prise Salz
und 1 Prise Mehl verrühren.
10 Minuten gehen lassen. Mit weiteren Zutaten verkneten und 20 Minuten
gehen lassen. Teig durchkneten, ausrollen, 15 Dreiecke ausschneiden
und zu Hörnchen
aufrollen. Kurz aufgehen lassen und 10 Min. bei 200°C backen.
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Hefe mit Zucker in laufwarme Milch
einrühren
und 10 Minuten gehen lassen. Mit den weiteren Zutaten kneten und
20 Minuten gehen lassen. In einer Brotbackform 45 Minuten bei 175°C backen.
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Herstellung siehe Weißbrot
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Alle Zutaten mit Knethaken auf niedrigster
Stufe kurz vermischen und dann auf höherer Stufe gut verkneten.
Teig vor dem Abbacken kaltstellen.
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Alle Zutaten mit dem Schneebesen
zunächst
auf kleiner Stufe, dann auf höchster
Stufe rühren.
Die beiden so hergestellten Rührmassen
zeigen eine stärkere
Bräunung
als eine Rührmasse
mit Zucker und sind weniger süß. Daher
wird empfohlen, die beiden oben aufgeführten Rührmassen bei Bedarf mit einem
Süßstoff aufzusüßen.
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Eigelb, Wasser, Zucker, hydrierte
kondensierte Palatinose und Salz mit dem Schneebesen schaumig schlagen.
Sehr steif geschlagenes Eiweiß auf
die Eigelbmasse geben. Mehl, Speisestärke und Backpulver mischen,
auf den Schnee sieben und vorsichtig unterziehen.