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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung befindet sich auf dem Gebiet der Körpergewichtssteuerung. Insbesondere
beschäftigt sich
die Erfindung mit einem Verfahren zum Hervorrufen eines Sattheitsgefühls durch
Einbringen einer Verbindung, die Sattheit hervorruft, in ein flüssiges Erzeugnis,
das zum menschlichen Verzehr geeignet ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Das
Auftreten von Krankheiten, die mit Fettleibigkeit zusammenhängen, steigt
unter den entwickelten Bevölkerungen
stetig an und betrifft etwa 250 Millionen Menschen weltweit, mit
einem jährlichen
Zuwachs im zweistelligen Bereich. Auch steigt das Auftreten von Übergewicht
an, mit einer Verbreitung von 800 Millionen Menschen weltweit.
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In
ihrer Suche für
wirksame Lösungen
für das
globale Gesundheitsproblem der Fettleibigkeit innerhalb der westlichen
Bevölkerung
haben sowohl die pharmazeutische als auch die Nahrungsmittelindustrie
mehrere Konzepte entwickelt, um beim Verbraucher ein Sattheitsgefühl hervorzurufen
oder zu verlängern.
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Die
pharmazeutische Industrie war bestrebt, zielgerichtete spezifische
Inhibitoren der Verdauungsenzyme, Fett-Ersatzstoffe oder Fettverbrenner
(„burner") zu entwickeln.
Beispiele für
pharmazeutische Wirkstoffe, die das Sattheitsgefühl beeinflussen, sind Sibutramine
(Roche) und Verdauungsenzyme wie Orlistat (Knoll/BASF) oder Acarbose
(Bayer,
US 4,062,950 ).
Gebräuchliche
Verabreichungsformen für
diese Wirkstoffe sind Pulver und Tabletten.
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Die
Lebensmittelindustrie hat sich auf die Entwicklung von Essensersatz
(„meal
replacer") und Ergänzungsmittel,
die Sattheit hervorrufende Inhaltsstoffe enthalten, Bestandteile
mit verringerter Energie und auch Fettverbrenner konzentriert. Beispiele
von Essensersatz, die von der Lebensmittelindustrie vermarktet werden sind
Slimfast (Unilever), Profiel (Numico), Ensure (Abbott) und Modifast
(Novartis). Diese Erzeugnisse werden in einer festen Form angeboten,
zum Beispiel ein Nahrungsmittelriegel, eine Pulvermischung, ein
Backerzeugnis oder in flüssigen
Formen wie ein nährstoffreiches
Getränk.
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Fettverbrenner,
die in Lebensmittelerzeugnissen, aber auch Ergänzungsmitteln verwendet werden, sind
zum Beispiel Koffein kombiniert mit Ephedrin, die den Energiestoffwechsel
steigern. Beispiele von Bestandteilen mit verringerter Energie,
die in Lebensmittelerzeugnissen verwendet werden, sind Saccharoseester
wie Olestra, Nahrungsmittelfaserstoffe und Erzeugnisse mit verringertem
Fett. Nahrungsmittelfaserstoffe können auch eine Verlangsamung
der Magenentleerung und eine langsame Aufnahme von Nährstoffen
verursachen.
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Der
gesamte Bestand von angebotenen, im Handel erhältlichen Erzeugnissen schien
in Studien mit menschlichen Freiwilligen wenig wirksam zur Gewichtssteuerung
zu sein, mit einigen Ausnahmen auf dem Lebensmittel- und Pharmamarkt.
Besonders für
Essensersatz wurden wenig Beweise für die Wirksamkeit gezeigt (Critical
reviews in food science and nutrition, (2001), 41(1), 45–70).
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Im
Stand der Technik bekannte Lösungen
zum Hervorrufen von Sattheit sind zum Beispiel in WO 01/30231 erwähnt, das
einen Proteinaseinhibitor beschreibt, von dem beansprucht wird,
dass er einen Rückkopplungsmechanismus
zur Herstellung von CCK hervorruft. CCK ist bekannt dafür, mit der
Sättigung
in Beziehung zu stehen. Die gewöhnlichen
Nahrungsmittelinhaltsstoffe, von denen bekannt ist, dass sie Sattheit
und Sättigung
beeinflussen, können
auch kombiniert werden, um eine maximale Wirkung auf das Sattheitsgefühl zu erreichen,
wie es durch die Pacific Health Laboratories mit ihrer Satietrol-Erzeugnisgruppe
gemacht wird (
US 6,207,638 ).
Das Erzeugnis enthält
Protein, langkettige Fettsäuren,
Calcium und lösliche
und unlösliche Fasern,
von denen beansprucht wird, dass sie die Herstellung von Cholecystokinin
(CCK) beeinflussen.
US 4,833,128 beschreibt
eine Zubereitung mit einem hohen Gehalt an Phenylalanin, von dem
auch beansprucht wird, dass es die CCK-Herstellung durch den Körper stimuliert.
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Andere
Wirkstoffe, von denen beansprucht wird, dass sie das Sattheitsgefühl direkt
beeinflussen, werden in WO 97/31943 (GLP-2-Peptid), WO 98/20895
(GLP-1-Peptid), WO 00/22937 (Leptin), WO 99/55331 (α-Liponsäure), WO
95/29676 (Cotinin), GB 2165452 (Pseudo-Ephedrin) und WO 01/20991
(Phytochemikalien) beschrieben.
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Es
werden mehrere Trägersysteme
beschrieben, um eine zielgerichtete Abgabe von bestimmten aktiven
Bestandteilen in den Verdauungstrakt zu schaffen, wie z.B.
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WO
01/17377 und
DE 19942417 ,
die beide Uronsäure
verwenden, die Polysaccharide enthält, wahlweise quervernetzt
als ein Trägermaterial
für Wirkstoffe,
WO 93/24113, die Zubereitungen verwendet, die eine verzögerte Aufnahme
von Nährstoffen
schaffen, um das Hungergefühl
zu unterdrücken,
und
US 5,753,253 , die pH-empfindliche
Beschichtungen verwendet, um Wirkstoffe an den Krummdarm abzugeben.
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Strategien,
die eine Hemmung von Verdauungsenzymen zum Ziel haben, wurden in
US 5,726,291 (α-Amylase)
und Lipaseinhibitoren (Orlistat) beschrieben.
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Ein
anderer Weg, um die Glukoseaufnahme durch den menschlichen Verdauungstrakt
zu dämmen, wurde
in der Patentanmeldung US 2002/0037577 beschrieben, die die Verwendung
von probiotischen Mikroorganismen wie L. reuteri beansprucht, um
verdaubare Zucker abzufangen und diese in unverdaubare Polysaccharide
umzuwandeln. Die probiotischen Mikroorganismen werden vorzugsweise
in einer für
den Darm geeigneten beschichteten Kapsel dosiert, die entworfen
wurde, um die Mikroorganismen in den Dünndarm zu entlassen.
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Schließlich werden
Strategien, die die Magenentleerung oder eine verzögerte Aufnahme
von Nährstoffen
beeinflussen in
US 4,689,219 beschrieben
(Mischungen von Xanthangummi – Johannisbrotkernmehl),
WO 00/22937 (gelierte Proteinteilchen für eine verzögerte Aufnahme von Aminosäuren) und
EP 0471217 (doppelte Gelatineschicht
zur Entlassung eines magenfüllenden
Mittels).
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Die
im Stand der Technik beschriebenen Lösungen wurden hauptsächlich unter
der Verwendung von festen Dosierungsformen für die Wirkstoffe entwickelt,
die entweder ein Stoff sind, der das Sattheitsgefühl direkt
beeinflusst, ein Hemmstoff, ein Stoff, der langsam entlassen wird,
oder ein Fettverbrenner. Auf der anderen Seite sind flüssige Rezepte
begrenzt und sind auf das Abgeben von speziellen Wirkstoffen konzentriert oder
sie sind ein Teil von Essensersatz wie die Designergetränke wie
Slim Fast oder Ensure. Für
flüssige
Rezepte wäre
es sehr wünschenswert,
einen Wirkstoff zu haben, der in der Zubereitung eines flüssigen Erzeugnisses
verwendet werden kann, ohne die bevorzugten Sinnesmerkmale des Getränks zu beeinträchtigen.
Dieser Wirkstoff sollte bevorzugt keine übermäßigen Verdickungs- oder Gelbildungseigenschaften
im flüssigen
Erzeugnis zeigen. Wenn jedoch dieser Stoff auch eine Sättigung
nach dem Eingang in den Magen schaffen könnte, würde ein neues Konzept zur Entwicklung
von flüssigen
Zubereitungen zur Gewichtssteuerung zugänglich werden.
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Gut
bekannte Beispiele von Stoffen, von denen beansprucht wird, dass
sie Sattheitshervorrufende Wirkungen haben, sind Hydrokolloide,
die in feste Zubereitungen eingebracht werden und dabei eine signifikante
Verdickungs- oder Gelbildungswirkung im Magen schaffen. Dies führt zu einem
Gefühl
von Sattheit und stellt Möglichkeiten
bereit, das Einbringen von Nährstoffen
oder anderen Wirkstoffen in den Krummdarm zu kontrollieren. In flüssigen Erzeugnissen
verwendete Hydrokolloide haben eine geringe Dosierungshöhe, die sich
zwischen 0,01 und 1 Gew.-% bewegt, und zeigen keinen Anstieg an
Viskosität
nach Eingang in den Magen verglichen mit einem Erzeugnis, das kein
Hydrokolloid enthält.
Eine theoretische Ausnahme von dieser Regel stellen teilchenförmige, besonders
gering methylierte Pektine dar, die die Fähigkeit besitzen, die Viskosität zu erhöhen, wenn
der Säuregehalt
erhöht
wird. In der Praxis kann dieses Konzept auf Grund der hohen Empfindlichkeit
dieses Typs von Pektin gegenüber
Calciumkationen, welche die Säurewirkung
auf die Viskosität
zerstören,
nicht verwendet werden (Gilsenan, P.M. thermally reversible acid
induced gelation of low-methoxy pectin, (1999), 41, 339–349.
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Auch
unlösliche
Nahrungsmittelfaserstoffe wie Weizenfaserstoffe oder Apfelfaserstoffe
sind bekannt dafür,
dass sie wirksam zum Schaffen eines gesättigten Gefühls sind, wenn sie in einem
flüssigen
Erzeugnis verwendet werden. Nachteil dieser unlöslichen Faserstoffe ist die
begrenzte Dosierungshöhe
in flüssigen
Produkten auf Grund der Destabilisierungswirkungen im flüssigen Produkt,
oder der unerwünschten
Erscheinung des flüssigen
Produkts. Diese unerwünschten
Erscheinungen schließen
ein Ausfallen von Faserstoff und Trübheit ein.
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Zusätzlich ist
die wasserbindende Wirkung von Nahrungsmittelfaserstoffen begrenzt,
wenn sie über ein
flüssiges
Erzeugnis verabreicht werden, im Gegensatz zu festen Erzeugnissen.
Zusätzlich
können
andere Wirkstoffe irreversibel an unlösliche Nahrungsmittelfaserstoffe
binden, was ihre Wirksamkeit als Nährstoff verringert.
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Die
beschriebenen Einschränkungen
im Stand der Technik haben ein Bedürfnis nach einem Polysaccharid
geschaffen, das benutzt werden kann, um flüssige Erzeugnisse zu stabilisieren,
ohne das Problem von unerwünschten
Erscheinungen, ungewollten Änderungen
in der Beschaffenheit, Problemen der Unverträglichkeit für den Verbraucher, des Kaloriengehalts,
und mit der Fähigkeit,
die Verweildauer im Magen zu erhöhen. Die
vorliegende Erfindung stellt eine Lösung für dieses Bedürfnis bereit,
wie in der Beschreibung der Erfindung erklärt wird.
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Beschreibung der Erfindung
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Es
wurde festgestellt, dass ein Sattheitsgefühl durch Einbringen eines hoch
verzweigten α-Glukans
in ein flüssiges
Erzeugnis für
den menschlichen Verzehr hervorgerufen werden kann. Wenn es von
einer Person verzehrt wird, steigt die Viskosität des flüssigen Erzeugnisses drastisch
an, ausgelöst
durch die niedrigen pH-Bedingungen des Magens. Das Verfahren ist
wirksam, wenn variierende Mengen von Glukan verwendet werden, die
sich z.B. im Bereich zwischen 1 und 10 Gew.-% des gesamten flüssigen Protein-enthaltenden
Erzeugnisses bewegen, insbesondere in Gegenwart eines Proteins.
Damit betrifft die Erfindung die Verwendung eines verzweigten α-Glukans
zum Herstellen einer Nähr-
oder pharmazeutischen Zusammensetzung, geeignet für die Sattheit
oder um Sättigung
in einem Menschen zu erhöhen.
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Es
wurde beobachtet, dass α-Glukane,
die einen bestimmten erhöhten
Verzweigungsgrad, verbunden mit einem speziellen Molekulargewicht
haben, überraschenderweise
eine Verdickungswirkung im Falle einer Erhöhung des Säuregehalts des Erzeugnisses
hervorrufen, besonders in Gegenwart eines Proteins. Diese Wirkung
ist vorteilhaft für
die Zubereitung von flüssigen
Erzeugnissen, indem dem Getränk
eine stabilisierende und die Beschaffenheit beeinflussende Funktionsweise
zugefügt
wird, ohne dass die bevorzugten Sinneseigenschaften und Erscheinung
beeinflusst werden. Nach einer Erniedrigung des pHs tritt eine signifikante
Verdickungswirkung auf, die zu einer verlängerten und erhöhten Sättigung
und einem Sattheitsgefühl
führt,
im Gegensatz zu bestehenden flüssigen
Zubereitungen, die Polysaccharide als Wirkstoff verwenden.
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Die
erfindungsgemäß zu verwendenden α-Glukane
sollten einen Verzweigungsgrad von mindestens 8% haben. Der Verzweigungsgrad
wird als die gesamte Anzahl von sich verzweigenden Anhydroglukoseeinheiten
(AGU) definiert, d.h. AGU, die an drei weitere Einheiten gebunden
sind, bezogen auf die gesamte Anzahl an AGU eines Moleküls. Der
Verzweigungsgrad kann durch im Stand der Technik bekannte Verfahren
bestimmt werden, wie selektive Hydrolyse unter Verwendung von Isoamylase
gefolgt durch eine coulometrische Titration mit Jod, oder durch
Methylierung des Polysaccharids gefolgt von Hydrolyse und einer
Analyse durch Gaschromatographie. Der bevorzugte Mindest-Verzweigungsgrad
ist 10%, weiter bevorzugt mindestens 12%, bis zu z.B. 24%.
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Im
Allgemeinen besteht ein verzweigtes Polysaccharid aus drei Arten
von Einheiten, (a) endständige Einheiten,
die nur an eine andere Einheit gebunden sind, (b) Einheiten in der
Kette, die an zwei andere Einheiten gebunden sind, und (c) verzweigende
Einheiten, die an drei andere Einheiten gebunden sind. Die gesamte Anzahl
von verzweigenden Einheiten ist gleich der gesamten Anzahl von endständigen Einheiten
minus zwei. Damit wird in Polysacchariden einer bestimmten Länge (z.B. über etwa
1.000 Einheiten, d.h. mit einem Molgewicht über 160.000) der Prozentsatz
an verzweigenden Einheiten etwa gleich dem Prozentsatz an endständigen Einheiten.
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Da
Verfahren zur Bestimmung des genauen Verhältnisses von verzweigenden
und endständigen
Einheiten von einem Verfahren zum anderen zu leicht verschiedenen
Werten führen
können,
kann der Verzweigungsgrad auch definiert werden als der Prozentsatz
von verzweigenden Einheiten plus der Prozentsatz an endständigen Einheiten,
geteilt durch zwei.
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Die
erfindungsgemäß zu verwendenden
Glukane enthalten, als ein Ergebnis ihrer verzweigten Natur, mindestens
zwei Arten der Verbindung einer AGU an eine andere. Die Art kann
eine 1,2-Verknüpfung,
1,3-Verknüpfung,
1,4-Verknüpfung
oder 1,6-Verknüpfung sein.
Die erfindungsgemäßen Glukane
enthalten zumindest 1,6 Bindungen. Bevorzugt enthalten die verzweigten α-Glukane
sowohl 1,4-Bindungen und 1,6-Bindungen, wobei
die verzweigenden Einheiten 1,4,6-verknüpft sind, und mindestens 8%
der AGU betragen. Die Glukane können
auch 1,3- und 1,6-Bindungen enthalten, wie die Mutan-artigen Glukane
beschrieben in WO 03/008618. Die Glukane können ein durchschnittliches
Molekulargewicht von mindestens 105 Da haben,
bevorzugt mindestens 5 × 105 Da, weiter bevorzugt mindestens 2,5 × 106 Da, bis zu z.B. 109,
insbesondere bis zu 108 Da. Die Glukane
sind bevorzugt nichtionisch, und weiter bevorzugt nicht derivatisiert,
obwohl ein Substitutionsgrad mit z.B. Acylgruppen, Carboxylgruppen,
Hydroxyalkylgruppen bis zu etwa 5% annehmbar ist.
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Bevorzugt
können
die zu verwendenden Glukane aus Saccharose durch Glucosyltransferaseaktivität (de novo-Synthese)
erhalten werden, zum Beispiel exprimiert durch für Lebensmittel zugelassene
Mikroorganismen wie L. reuteri (WO 01/90372).
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Alternativ
können
die hochverzweigten α-Glukane
durch Modifikation von gewöhnlich
erhältlichen
Glukanen abgeleitet werden – wie
Stärke,
Amylopektin oder Glycogen – die
einen ungenügenden
Verzweigungsgrad haben, durch Verwendung von geeigneten Mikroorganismen
oder ihren Verzweigungsenzymen („branching enzymes", EC 2.4.1.18), die
die Fähigkeit
besitzen, den gewünschten
Verzweigungsgrad herzustellen. Beispiele für geeignete Verzweigungsenzyme
sind α-(1,4)-D-Glukan: α-(1,4)Glukan
6-Glycosyltransferasen und α-(1,4)-D-Glukan:
Orthophosphat α-Glycosyltransferasen
(EC 2.4.1.1). Auch können
Mischungen von verschiedenen hoch verzweigten α-Glukanen verwendet werden.
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Es
ist auch möglich,
die hoch verzweigten Glukane durch de novo-Synthese aus Glukose
oder (phosphorylierten) Glukosederivaten herzustellen, unter Verwendung
einer Kombination eines Glukan-synthetisierenden Enzyms und eines
Verzweigungsenzyms, oder durch Synthese aus Saccharose unter Verwendung
einer Kombination einer Amylosucrase und eines Verzweigungsenzyms.
Als ein Beispiel können
hoch verzweigte α(1,4)(1,6)-Glukane
aus Saccharose erhalten werden durch die gemeinsame Einwirkung einer
Amylosucrase und einer α-(1,4)-D-Glukan: α(1,4)Glukan
6-Glycosyltransferase, gegebenenfalls exprimiert in veränderten Kulturpflanzen.
Ein Verzweigungsgrad bis zu 35% kann erhalten werden wie in EP-A-1117802
(WO 00/22140, PlantTec) beschrieben.
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Glycogen
ist ein reichlich vorhandenes endogenes Energiespeichermolekül in höheren Lebensformen und
insbesondere Bakterien und hat einen Verzweigungsgrad von etwa 8
bis 12% (Voet und Voet, Biochemistry, John Wiley & Sons, 1990).
Glycogen wird durch Glucosyltransferase unter Verwendung von aktivierter
Glukose als Substrat synthetisiert, was ein wirtschaftlich unattraktives
Verfahren für
industrielle Zwecke ist. Ein anderes Mittel, um hoch verzweigte α(1,4)(1,6)-Glukane
zu erhalten, wird über
mehrere enzymatische Wege angeboten (in planta oder in situ mit
Mikroorganismen oder ihren Enzymen, wie in EP-A-1117802 gezeigt.
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Die
hoch verzweigten α-Glukane,
die durch die Wirkung von Glucosyltransferase auf Saccharose erhalten
werden, wie in WO 01/90372 beschrieben, haben ein Molekulargewicht
von mindestens 107, wie bestimmt durch SEC-MALLS-RI
(Van Geel, I. et al. Appl. Environ. Microbiol. (1999) 65, 3008–3014),
und eine sehr kompakte Konfiguration. Sie werden als „Reuteran" bezeichnet. Diese
Kompaktheit wird durch den Trägheitsradius
gezeigt, der eine Größe von nur
35 nm zeigt. Der Verzweigungsgrad kann in diesen besonderen Glukanen
15% übersteigen.
Die Verdickungswirkung, die für
Reuteran als eine Funktion der pH-Wert-Erniedrigung unter Verwendung
von Salzsäure
gezeigt wird, kann durch den Hofmeister-Effekt erklärt werden,
wie durch Collins zusammengefaßt
(Collins, K.D. Washabaugh, M.W., (1985), Quart. Rev. Biophys. 18,
323). Der Anstieg an Chloridionenkonzentration, der die Wasserstruktur
stört,
führt zu
einer besseren Wasserbindung durch das Polysaccharid Reuteran. Die
verbessern Wasserbindung führt
erwartungsgemäß zum beobachteten Anstieg
an Viskosität,
was für
Magenbedingungen relevant ist. Im Gegensatz dazu wird, wenn Elektrolyte
wie Citrat verwendet werden, die die Wasserstruktur verbessern,
Reuteran seiner Wasserbindungskapazität beraubt, wie in den nachfolgenden
Beispielen gezeigt wird.
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Die
erfindungsgemäß zu verwendenden
Glukane sollten eine verringerte Verdaubarkeit haben, d.h. erhöhten Widerstand
gegenüber
einem Abbau durch Verdauungsenzyme verglichen mit z.B. Stärke. Vorzugsweise
sollte die Verdaubarkeit (ausgedrückt als Prozentzahl Glukosefreisetzung
im Leerdarm und Krummdarm, z.B. im TNO-Magen-Darm-Modell für den Dünndarm:
Minekus et al, Alternatives to Laboratory Animals (ATLA) 23: 197–209), weniger
als 30% verglichen mit nativer Stärke sein. Damit haben die Glukane
Eigenschaften von Nahrungsmittelfaserstoffen.
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Die
hochverzweigten Glukane können
als Inhaltsstoff in Erzeugnissen für medizinische, Ernährungs-/Heilmittel-
(„nutraceutical") und Lebensmittelanwendungen
verwendet werden, besonders in flüssigen Erzeugnissen, die vorzugsweise
auch einen proteinartigen Stoff enthalten. Das Glukan kann in einer
Menge im Bereich von 0,5 bis zu 10 Gew.-%, bevorzugt von 1 bis 8
Gew.-% (Gew/Gew), vorzugsweise in Kombination mit einem Protein
von Lebensmittel- oder pharmazeutischer Güte, das in Mengen im Bereich
zwischen 0 bis zu 15% (Gew/Gew) des gesamten Produkts vorhanden
ist, dosiert werden.
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In
einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform
werden hochverzweigte α(1,4)(1,6)-Glukane
in flüssigen
Erzeugnissen, zum Beispiel einem „Drink" oder Getränk verwendet, das bevorzugt
auch Proteine enthält.
Weiter bevorzugt ist dieses Getränk
ein aromatisiertes oder fermentiertes Milchgetränk, wie ein joghurtartiges
Getränk.
Vorteilhafterweise kann das Getränk
mit einem Milchsäurebakterium
inokuliert werden, wie Lactobacillus reuteri, das die besagte Glukosyltransferase-Aktivität exprimiert,
in Kombination mit einem Sacharosesubstrat. Das Getränk wird
durch das lösliche α(1,4)(1,6)-Glukan
stabilisiert und bekommt eine Struktur, während gleichzeitig eine signifikante
Verdickungswirkung erhalten wird, nach Eintritt in die sauren Bedingungen
des Magens. Andere geeignete Formen der flüssigen erfindungsgemäßen Zusammensetzung schließen Fruchtgetränke, andere
Milchprodukte, Suppen, Soßen
oder speziell entworfene Lösungen
oder Dispersionen ein. Wenn hierin auf eine flüssige Zusammensetzung oder
ein flüssiges
Erzeugnis Bezug genommen wird, erstreckt sich dies natürlich auf
ein nichtflüssiges
oder halbflüssiges
Erzeugnis, das die selben Gewichtsverhältnisse seiner Inhaltsstoffe,
aber einen verschiedenen (d.h. geringeren) Gehalt an Lösungsmittel hat.
Damit deckt ein flüssiges
Erzeugnis auch ein Konzentrat oder eine trockene Form ab, die nach
geeigneter Verdünnung
oder Zugabe von Wasser oder anderen wässrigen Lösungsmitteln und möglicherweise
weiteren Inhaltsstoffe, eine flüssige
Zusammensetzung bildet, die gebrauchsfertig ist.
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Die
flüssige
erfindungsgemäße Zusammensetzung
enthält
bevorzugt auch ein Protein, welches irgendein Protein von Lebensmittel-
oder pharmazeutischer Güte
sein kann, das eine gute Stabilität bei pH 3–6 zeigt; so ein Protein wird
hierin als „Lebensmittelprotein" bezeichnet. Geeignete
Lebensmittelproteine schließen
Milchproteine ein, wie Kasein und Molkeproteine, Soja-, Erbsen-,
Pilz-, Eiproteine und Gelatine, oder ihre Hydrolysate. Das Protein
kann in die flüssige
Zusammensetzung in einer Menge von z.B. 0,5–15 g pro 100 g eingebracht
werden, bevorzugt 2–10
Gew.-%. Das bevorzugte Gewichtsverhältnis zwischen α-Glukan und Protein
ist zwischen 0,02 und 10, bevorzugt zwischen 0,2 und 5.
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Die
Zusammensetzung kann vorteilhafterweise auch weitere Nahrungsmittelfaserstoffe
enthalten, z.B. lösliche
fermentierbare oder nicht fermentierbare Faserstoffe, wie Pektin,
Gummiarabicum, Inulin, Arabinane, Galaktomannane oder Oligosacharide
und/oder unlösliche
Faserstoffe, wie Cellulose, andere β-Glukane und Hemicellulose,
z.B. in einer Menge von 0,5–5
g pro 100 g. Das Gewichtsverhältnis
zwischen den schlecht verdaubaren verzweigten Glukanen, die α-1,6-Verbindungen
enthalten, die erfindungsgemäß verwendet
werden, und anderen Nahrungsmittelfaserstoffen ist bevorzugt zwischen
19 und 0,2, weiter bevorzugt zwischen 9 und 0,5. Die Zusammensetzung
kann weiter Fette, Fettersatzstoffe, andere Bestandteile zur Gewichtssteuerung, Emulgatoren,
Verdickungsmittel, Stabilisierungsmittel, Geschmacksstoffe, Farbstoffe,
Salze, Vitamine und andere Nahrungsmittelbestandteile, wie Früchte, Nüsse, Getreide,
etc. enthalten.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Hervorrufen von Sattheit
in einer Person mit Bedarf daran, insbesondere zu Zwecken der Gewichtssteuerung
oder um Übergewicht
zu verhindern oder zu heilen, durch Verabreichen des vorstehend
beschriebenen verzweigten α-Glukans,
bevorzugt in Gegenwart von Proteinen, typischerweise in der Form
eines Getränks,
das das α-Glukan
in einer Höhe
von z.B. 1–10
Gew.-% enthält.
Die Dosierung kann an die benötigte
Sattheit und an weitere individuelle Bedürfnisse und Zustände des Subjekts
angepasst werden. Z.B. kann eine Menge von 1 g pro Tag bis zu z.B.
250 g pro Tag verabreicht werden, in einer Einzeldosierung, oder
bevorzugt aufgeteilt über
2-4-tägliche
Dosierungen. Bevorzugte Mengen sind zwischen 5 und 50 g des α-Glukans
pro Tag. Vorteilhafterweise wird das Glukan in einer geregelten,
wiederholten Weise verabreicht, z.B. für mindestens 7 Tage oder länger.
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Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden geschaffen durch ein verbessertes
Sattheitsgefühl
für seine
Verbraucher, eine bessere Erscheinung des Erzeugnisses, einen geringeren
Kaloriengehalt, geringere Kosten der Zubereitung, auch auf Grund
geringer legislativer Hindernisse und einer klaren Kennzeichnung
für die endgültigen Nahrungsmittelerzeugnisse,
die den Inhaltsstoff verwenden.
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Zusätzliche
Vorteile in der Verwendung dieser Stoffe zur zielgerichteten Anwendung
werden in der Tatsache festgestellt, dass keine Hitzebehandlung
angewendet werden muss, um den Inhaltsstoff funktionsfähig zu machen,
wie bei granulärer
Amylopektin-Stärke,
und keine Erscheinungen von Retrogradation über die Zeit beobachtet werden,
was zu einer verbesserten Stabilität führt. Auch werden für Reuteran
keine schädlichen Wirkungen
der menschlichen endogenen Amylaseaktivität auf die Verdickungswirkung
beobachtet, was auch zu einem geringen glykämischen Index führt.
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In-vitro-Experimente
haben gezeigt, dass diese durch den pH ausgelöste Verdickungswirkung zu einem
sofortigen Anstieg der Viskosität
führt.
Diese Viskositätswirkung
schafft Gelegenheiten für
Erzeugnishersteller, andere wirksame Bestandteile in das Getränk einzubringen,
die eine zurückgehaltene
Freisetzung vom Magen in den Krummdarm brauchen.
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Andere
Vorteile, die durch das hochverzweigte α-Glukan bereitgestellt werden,
ist der begrenzte Abbau während
der Dünndarmpassage,
die den glykämischen
Index des Erzeugnisses verringert. Das macht es auch zu einem sehr
geeigneten Inhaltsstoff für
Zubereitungen, die von Diabetikern verwendet werden.
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Andere
Ausführungsformen
der Erfindung sind die Verwendung von hochverzweigtem α-Glukan in
der Zubereitung von festen oder halbfesten Erzeugnissen, die auch
eine viskositätssteigernde
Wirkung im Magen schaffen. Auch ein Teil der Erfindung sind Anwendungen
in Futtermitteln oder Haustierfutter.
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Beispiel 1. Herstellung
von Reuteran
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Der
Stamm Lb 35–5
wurde wie in WO 01/90372 beschrieben hergestellt und anschließend durch
Zentrifugation konzentriert und gewaschen unter Verwendung eines
0,1 M Essigsäurepuffers.
Die Zellen wurden anaerob in einem 150 g/l Sacharose, 0,1 M Essigsäurepuffer,
pH 5,5, über
Nacht unter Rühren
suspendiert. Am folgenden Tag wurden die Zellen durch Zentrifugation
entfernt und das Reuteran wurde unter Verwendung von Diafiltration
in einer 150 kDa Ultrafiltrationseinheit gewaschen, bis keine nicht
umgesetzte Sacharose mehr nachgewiesen werden konnte. Das Retentat
wurde gefriergetrocknet und das sich ergebende Reuteran wurde für weitere
Experimente verwendet.
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Beispiel 2. Physikalische
Eigenschaften in Wasser und einem Milchgetränk
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Reuteran,
das wie in Beispiel 1 beschrieben erhalten wurde, wurde in einer
Höhe von
5 Gew.-% zu einem im Handel erhältlichen
Milchgetränk
mit einem pH von 4 (Friesland Coberco Dairy Foods: Fristy ohne Zucker,
Multifruchtgeschmack) hinzugefügt.
Das ursprüngliche
Milchgetränk
und das Milchgetränk
mit Reuteran wurden auf ihre Viskosität als eine Funktion von Zeit
und HCl-Konzentration untersucht. Zu diesem Zweck wurde die Viskosität der Getränke unter
Verwendung eines Rheometrics RFSII dynamischen Rheometers mit einer
Couette-DIN-Geometrie bei einer Temperatur von 37° gemessen.
Als Referenz wurde auch eine 7,5 Gew.-% Reuteranlösung in
Wasser mit einem Calciumgehalt von 0,2621 g/l CaCl2·2H2O mit einem pH von 6,8 hergestellt. Das
Volumen jeder Probe wurde auch durch 4 M HCl ausgeglichen, die zu
den angesäuerten
Proben hinzugefügt
wurde. Zuerst wurde ein „Strain-Sweep" zwischen 0,1–100% bei
10 rad/s für
das Milchgetränk ausgeführt, um
eine Deformation in der linearen Region für den Zeit-Sweep bei 10 rad/s (für die angesäuerten Proben)
oder den Frequenz-Sweep zwischen 0,1–100 rad/s (für die ursprünglichen
Lösungen)
auszuwählen. Die
Messungen wurden direkt nach der Probenherstellung durchgeführt.
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Tabelle
1 zeigt die Verdickungswirkung für
das ursprüngliche
Milchgetränk
und für
das Milchgetränk, das
5 Gew.-% Reuteran enthält,
als eine Funktion der Änderung
von HCl-Konzentration
und Zeit. Die Verdickungswirkung, die durch den Abfall des pH ausgelöst wird,
wird durch Reuteran drastisch verstärkt. Das Milchgetränk, das
Reuteran enthält,
zeigt eine sehr nützliche
Verdickungswirkung auf Grund der erhöhten HCl-Konzentration in einer
physiologisch relevanten Höhe.
Auch zeigt die reine Reuteranlösung
in Wasser eine klare Verdickungswirkung auf Grund eines Anstiegs
der HCl-Konzentration, wie von den Frequenz-Sweeps, die in
1 gesammelt
wurden, abgeleitet werden kann (Frequenz-Sweeps für eine 7,5 Gew.-%
Reuteranlösung
in Wasser (10 °DH)
bei zwei verschiedenen pH-Werten). Die sich ergebenden Viskositäten bei
10 rad/s sind 0,24 bei pH 6,8 und 0,86 nach pH-Abfall (pH 2). Tabelle
1: Viskosität
(Pa·s)
des Milchgetränks
bei 10 rad/s
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Beispiel 3. Verdickungswirkung
als eine Funktion des Verzweigungsgrades
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Um
die Wichtigkeit des Verzweigungsgrads zu zeigen, wurde das folgende
Experiment entworfen. Zwei verzweigte α-Glukane wurden ausgewählt, welche
Reuteran mit einem Gehalt von α(1,4,6)-verknüpften AGU
von 16% (Mw 3,5·106) (van Geel I. et al., Appl. Environ. Microbiol.
(1999), 65, 3008–3014)
und Glykogen waren, erhalten von Merck (Bestell nr. 4202) mit einem
Gehalt von α(1,4,6)-verknüpften AGU
von 8% (Mw 0,27–3,5·106). Als Kontrolle wurde auch ein Pullulan
(unverzweigt) getestet, das 31% α(1,4,6)-verknüpgte AGU enthält (Mw 3,5·106).
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Die
drei Polysacharide wurden wie in Beispiel 2 verwendet in das Milchgetränk dosiert,
in einer Höhe von
5 Gew.-%. Für
die drei Milchgetränke
und eine Referenz wurde ein Frequenz-Sweep wie in Beispiel 2 beschrieben
ausgeführt.
Die Viskosität
bei 10 rad/s für
die nicht angesäuerten
Getränke
wurde aus einem separaten Frequenz-Sweep, wie vorstehend beschrieben,
abgeleitet.
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Die
Ergebnisse für
diese Messungen sind in Tabelle 2 gesammelt, die die Viskosität bei 10
rad/s zeigt, wie diese aus den Frequenz-Sweeps erhalten wurden,
die jeweils für
die angesäuerten
und nicht angesäuerten
Getränke
ausgeführt
wurden. Die α-Glukane,
die α(1,4,6)-verknüpfte AGU
enthalten, zeigen eine klare, durch den pH ausgelöste Verdickungswirkung.
Im Gegensatz zeigt das Pullulan, das keine α(1,4,6)-verknüpften AGUs
hat, keine Verdickungswirkung im Milchgetränk nach der pH-Verringerung. Tabelle
2: Viskosität
(Pa·s)
der Milchgetränke
mit verschiedenen Glukanen
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Beispiel 4
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Verschiedene
Mengen von Reuteran (0, 1, 2 und 5% Gew./Gew.) wurden zu Slim-Fast
(im Handel erhältlich)
hinzugefügt
und in einem Wasserbad bei 37°C
thermostatisiert. Der pH der Proben wurde auf pH 2 durch Zufügen von
4 M HCl eingestellt. Für
die Kontrollen (keine pH-Verringerung) wurde eine gleiche Menge an
Wasser (10 DH) zugefügt.
Die Fließeigenschaften
der Proben wurden unter Verwendung eines Rheometrics RFS II mit
Couette-DIN-Geometrie bei 37°C
gemessen. Nach Thermostatisierung wurde ein Strain-Sweep bei 37°C durchgeführt. Die
pH-abhängigen
Verdickungswirkungen sind in Tabelle 3 zusammengefasst, die die kritischen
G*-Werte zeigt. Tabelle
3: G-Werte (Pa) Slim-Fast mit verschiedenen Mengen von Reuteran
