DE69107046T2

DE69107046T2 - Algin enthaltende Nahrungsmittel und Getränke.

Info

Publication number: DE69107046T2
Application number: DE69107046T
Authority: DE
Inventors: Kazuyuki Iwata; Yoshiyuki Kimura; Hiromichi Okuda; Kazuhiro Watanabe
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Kaigen Pharma Co Ltd
Priority date: 1990-12-28
Filing date: 1991-12-27
Publication date: 1995-09-21
Anticipated expiration: 2011-12-28
Also published as: EP0493265A1; US5283076A; EP0493265B1; JP2643669B2; JPH067093A; DE69107046D1; US5324526A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft funktionelle Nahrungsmittel und Getränke, die ein Algin, wie Alginsäure oder ein Alginatsalz oder -ester, welches als diätetische Fasern fungiert, enthalten. Insbesondere betrifft die Erfindung Algin enthaltende Gesundheitslebensmittel und insbesondere Getränke. in denen das Algin ein vermindertes Molekulargewicht besitzt, wobei es immer noch seine Funktionen als diätetische Faser beibehält. Solche Algin enthaltenden Lebensmittel besitzen eine vorbeugende Wirkung bezüglich Fettleibigkeit und Diabetes.
Alginsäure ist ein hochmolekulargewichtiges Polysaccharid vom Polyuronid-Typ, welches D- Mannuronsäure (mit M abgekürzt) und L-Guluronsäure (mit G abgekürzt) in schwankenden Anteilen enthält. Es liegt zwischen Zellen von Braunalgen vor. Das Molverhältnis von M zu G (M/G- Verhältnis) von Alginsäure schwankt in Abhängigkeit der Algenspezies, der Jahreszeit und dem Ort in dem Algenkörper.
Alginsäure wird hergestellt, indem Braunalgen, wie Riesentang (Macrocystis pyrifera), mit einer wäßrigen Natriumcarbonatlösung extrahiert und anschließend mittels Chlorwasserstoffsäure oder Calciumchlorid präzipitiert wird. Freie Alginsäure ist nur sehr schwach in Wasser löslich und neigt darin zur Gelierung. Deshalb wird bei der praktischen Anwendung ein wasserlösliches Salz der Alginsäure, z.B. ein Alginatsalz mit einem Alkalimetall, wie Natrium, in Form einer wäßrigen Lösung angewandt. Eine wäßrige Lösung eines wasserlöslichen Alginatsalzes ist extrem viskos und findet zahlreiche Anwendungen, einschließlich als Schlichtemittel, Lebensmittelzusätze und Farbstoffverdickungsmittel,
Der Ausdruck "Algin", wie er hier verwendet wird, schließt Alginsäure und seine Derivate, einschließlich Alginatsalze und -ester, ein.
Algin ist dafür bekannt, daß es auf die menschliche Gesundheit viele wunschenswerte Wirkungen besitzt. Wenn ein Alginatsalz aufgenommen wird. wird es zu freier Alginsaure umgewandelt durch eine Reaktion mit der Säure im Magen und geliert. Die gelierte Alginsäure kann von Menschen nicht absorbiert werden, da Säuger keine Enzyme besitzen, die zum Verdau von Alginsäure in der Lage wären. Folglich fungiert Algin als eine diätetische Faser und ist bezüglich der intestinalen Regulierung und Vorbeugung von Verstopfung wirksam. Von Natriumalginat wird berichtet, daß es bei Verabreichung bezüglich der Beschleunigung der Exkretion von Cholesterin und dem Abmindern der biologischen Absorption von schädlichen Metallen, wie Strontium und Cadmium, wirksam ist. Eine wäßrige 5%-ige Lösung von Natriumalginat wird klinisch als ein Arzneimittel bei der Behandlung von Magengeschwüren und Esophagitis verwendet. Kalium- und Calciumalginate besitzen nach Berichten Natrium-ausscheidende Aktivität [siehe das japanische Journal "Shokuhin Kaihatsu (Food Development)", Band 20, Nr. 3, Seiten 20-23 (1985)].
In Japan sind Alginsäure, Natriumalginat und Alginsäurepropylenglykolester als Lebensmitteladditive zugelassen, wohingegen in vielen europäischen Ländern und den USA Kaliumalginat, Ammoniumalginat und Calciumalginat ebenfalls zugelassen sind. Somit haben sich viele Alginspezies für den menschlichen Körper als unschädlich herausgestellt.
Auf der Basis dieser vorteilhaften Effekte von Algin auf die Gesundheit wurde ein Gesundheitsgetränk, das Alginsäure oder Natriumalginat enthält, in der offengelegten japanischen Patentanmeldung (Kokai) Nr. 55-28956 (1980) vorgeschlagen. Die offengelegte japanische Patentanmeldung (Kokai) Nr. 1-240175 (1989) offenbart ein Getränk mit hohem Fasergehalt, welches wasserunlösliche diätetische Fasern enthält, die in einem wäßrigen ein Gelierungsmittel und ein Verdikkungsmittel enthaltenden Dispersionsmedium dispergiert sind. Darin wird beschrieben, daß Alginsäure und ihre Derivate als ein Gelierungsmittel verwendet werden können. Diese offengelegte Anmeldung lehrt, daß Algin lediglich als ein Gelierungsmittel zur Verdickung von Getränken verwendet werden kann, ohne Anwendung ihrer Funktion als eine diätetische Faser.
Wenn ein Alginatsalz, wie Natriumalginat, zu einem Getränk hinzugesetzt wird, ist es nicht möglich, sein Gehalt jenseits von einigen wenigen Prozent zu erhöhen, da ein hoher Gehalt bei der resultierenden Lösung dazu führt, daß sie eine extrem hohe Viskosität besitzt, was die Lösung für das Trinken nicht länger geeignet macht. Deshalb kann ein Alginatsalz nur in Form einer verdünnten Lösung mit einer Konzentration von einigen wenigen Prozent oder darunter, selbst bei Getränken als Gesundheitslebensmittel, verwendet werden. Allerdings kann ein Algin enthaltendes Getränk mit einem solch geringen Gehalt nicht die erwünschten Wirkungen von Algin hervorrufen.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Algin enthaltendes Lebensmittel und insbesondere ein Gesundheitslebensmittel in Form eines Getränkes bereitzustellen, welches einen relativ hohen Algingehalt aufweist und welches die vorteilhaften Wirkungen von Algin auf die Gesundheit und insbesondere ihre Wirkungen als eine diätetische Faser hervorrufen kann.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines solchen Algin enthaltenden Lebensmittels.
Wie oben beschrieben, besitzt ein natürliches, durch Extraktion von Braunalgen erhaltenes Algin ein hohes Molekulargewicht, welches für seine relativ geringe Löslichkeit in Wasser und der hohen Viskosität der resultierenden Lösung verantwortlich ist. Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung versuchten das Molekulargewicht eines natürlichen Algins zu vermindern, um seine Wasserlöslichkeit zu erhöhen und die Viskosität der resultierenden Lösung zu vermindern.
Es ist im Stand der Technik bekannt, daß das Molekulargewicht eines natürlichen Algins durch Säurehydrolyse oder biologischen Abbau mit Hilfe eines Enzyms vermindert werden kann. Die Säurehydrolyse involviert einen zusätzlichen Neutralisationsschritt, wenn die resultierende Alginsäure mit niedrigerem Molekulargewicht gewonnen wird. Der biologische Abbau erfordert für die Vervollständigung des Abbaus eine lange Zeit. Ferner führen beide Methoden zu einem Alginprodukt mit extrem geringem gewichtsmittleren Molekulargewicht in der Größenordnung von weniger als 10.000. Es kann nicht erwartet werden, daß ein solches Produkt immer noch die gewünschten Funktionen von Algin als eine diätetische Faser besitzt.
Es hat sich herausgestellt, daß die Wärmebehandlung eines natürlichen Algins unter Druck zu einer Abnahme im gewichtsmittleren Molekulargewicht in kontrollierter Weise zu einem Bereich von 10.000 bis 900.000 führt, worin die gewünschten Wirkungen von Algin als diätetische Faser immer noch aufrechterhalten sind. Es hat sich ebenfalls herausgestellt, daß das resultierende Algin mit vermindertem Molekulargewicht nicht nur als eine diätetische Faser brauchbar ist, sondern auch für die Verhinderung von Fettleibigkeit und Diabetes wirksam ist.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Algin enthaltendes Lebensmittel bereit, welches ein Algin mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht im Bereich von 10.000 bis 900.000 umfaßt.
Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls ein Algin enthaltendes Getränk zur Verwendung als ein Gesundheitslebensmittel bereit, welches 1 bis 50 Gew.-% eines wasserlöslichen Algins mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht im Bereich von 10.000 bis 900.000 umfaßt.
Ein solches niedermolekulargewichtiges Algin kann aus einer hochmolekulargewichtigen, natürlich vorkommenden Alginsäure oder ihrem Derivat durch Wärmebehandlung bei 100 bis 200ºC unter Druck erhalten werden.
Die Figuren 1(a) und 1(b) sind Graphen, die die Wirkungen von Natriumalginat mit einem mittleren Molekulargewicht von 10.000 auf den Plasmaglucose- bzw. Insulinspiegel nach Glucosezufuhr zeigen;
die Figuren 2(a) und 2(b) sind Graphen, die die Wirkungen von Natriumalginat mit einem mittleren Molekulargewicht von 50.000 auf den Plasmaglucose- bzw. Insulinspiegel nach Glucosezufuhr zeigen; und
die Figuren 3(a) und 3(b) sind Graphen, die die Wirkungen von Natriumalginat mit einem mittleren Molekulargewicht von 100.000 auf den Plasmaglucose- bzw. Insulinspiegel nach Glucosezufuhr zeigen.
Das bei der vorliegenden Erfindung verwendbare Algin besitzt ein gewichtsmittleres Molekulargewicht (nachfolgend einfach als mittleres Molekulargewicht bezeichnet) im Bereich von 10.000 bis 900.000, was viel geringer als jenes von einer herkömmlicherweise eingesetzten, natürlich vorkommenden Alginsäure oder ihrem Derivat ist. Ein solches Algin kann hergestellt werden, indem eine natürliche vorkommende Alginsäure oder ihr Derivat einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 100 bis 200ºC unter Druck während eines Zeitraums unterzogen wird, der ausreicht, um das Molekulargewicht durch thermischen Abbau auf 10.000 bis 900.000 zu verringern, obgleich jedwedes Algin verwendet werden kann, vorausgesetzt, daß es ein mittleres Molekulargewicht im obenstehenden Bereich aufweist. Zur Erleichterung des Trinkens besitzt das Algin vorzugsweise ein mittleres Molekulargewicht von 10.000 bis 150.000 und weiter bevorzugt von 50.000 bis 100.000.
Theoretischerweise kann das Algin jedwede Alginsäure oder jedwedes Alginatsalz, welches Ammonium-, Alkalimetall- (z.B. Natrium und Kalium), Erdalkalimetall- (z.B. Magnesium und Calcium) und andere Metall- (z.B. Eisen und Zinn)salze einschließt, oder Alginatester, wie Polypropylenglykolester, sein. Da es allerdings zu einem Getränk hinzugesetzt wird, muß es von solchen Alginen gewählt werden, welche als Lebensmitteladditive zugelassen sind. Somit sind anwendbare Algine derzeit auf Alginsäure und Natrium-, Kalium-, Annhonium- und Calciumsalze und auf Propylengiykolester der Alginsäure beschränkt.
Um das für die vorliegende Erfindung verwendbare Algin zu erhalten, sollte ein natürlich vorkommendes Algin mit hochmolekulargewichtiger Alginsäure oder ihrem Derivat (Alginatsalz oder -ester) abgebaut werden, um das mittlere Molekulargewicht auf 10.000 bis 900.000 zu verringern. Das Ausgangsalgin kann aus Braunalgen durch Extraktion nach dem im Stand der Technik bekannten Verfahren extrahiert werden, oder es kann ein im Handel erhältliches Produkt sein. Jene Alginatsalze oder -ester, welche nicht als Lebensmitteladditive zugelassen sind, können ebenfalls als ein Ausgangsalgin verwendet werden.
Der Abbau des Ausgangsalgins kann durchgeführt werden, indem das Algin vorzugsweise in Form einer wäßrigen Lösung einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 100 bis 200ºC unter Druck unterzogen wird. Bei einer Temperatur unterhalb von 100ºC läuft der gewünschte Abbau nicht mit befriedigender Geschwindigkeit ab, wohingegen bei einer Temperatur oberhalb von 200ºC der Abbau in übermäßigem Maße abläuft, was zur Bildung eines Alginproduktes mit einem mittleren Molekulargewicht von weniger als 10.000 führt, welches seine Wirkungen als eine diätetische Faser verloren hat.
Gemäß dem Buch "Kaiso Kogyo (Alga Industry)" von Täkeo Takahashi, veröffentlicht von Kogyo Tosho, Japan, Seite 235 (1941), wird Alginsäure einer Wärmebehandlung unter Druck zur Strukturanalyse davon unterzogen. In der im Buch befindlichen Beschreibung wurde die Wärmebehandlung durchgeführt, um fast vollständig abgebaute Produkte an Alginsäure zu erhalten, welche für die Strukturanalyse brauchbar sind, und es war nicht beabsichtigt, ein Alginprodukt mit geringem Molekulargewicht zu erhalten, welches nach wie vor seine Funktion als eine diätetische Faser beibehält. Ferner gibt es keine Beschreibung bezüglich der Bedingungen zu dieser Wärmebehandlung.
Die Konzentration der zu behandelnden wäßrigen Lösung ist nicht kritisch und liegt für gewöhnlich im Bereich von 0,1 bis 50 Gew.-%. Der während dieser Wärmebehandlung angewandte Druck liegt bevorzugterweise im Bereich von 0,1 bis 15 kg/cm² Überdruck. Ein geeigneter Druckreaktor, wie ein Hochtemperatur-, Hochdruck-Reaktor oder ein herkömmlicher Autoklav, kann angewandt werden, um die Wärmebehandlung in Abhängigkeit des Drucks durchzuführen. Der Reaktor kann vom kontinuierlichen, halbkontinuierlichen oder satzartigen Typ sein und kann entweder unter Bewegung gesetzt werden oder ohne Bewegung betrieben werden. Die Reaktion wird fortgesetzt, bis das Ausgangsalgin zum gewünschten mittleren Molekulargewicht abgebaut ist. Die Reaktionszeit schwankt in Abhängigkeit von der Temperatur, dem Druck, der Konzentration und anderen Reaktionsbedingungen und liegt im allgemeinen im Bereich von 1 Minute bis 100 Stunden.
Falls erforderlich, wird das resultierende Algin mit geringem Molekulargewicht zu freier Alginsäure oder einem Alginatsalz oder -ester umgewandelt, welches als ein Lebensmitteladditiv zugelassen ist. Die Umwandlung kann mittels Hydrolyse, Ionenaustausch, Neutralisation, Veresterung, Umesterung oder dergleichen in herkömmlicher Weise durchgeführt werden. Die resultierende wäßrige Lösung kann konzentriert werden, oder sie kann zu einem Pulver mittels eines geeigneten Verfahrens, wie der Konzentrierung, der Gefriertrocknung oder der Sprühtrocknung, umgewandelt werden.
Im Vergleich zu dem natürlichen Ausgangsalgin besitzt das nach oben erwähnter Weise hergestellte niedermolekulare Alginprodukt mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 10.000 bis 900.000 eine beträchtliche erhöhte Löslichkeit in Wasser, und die resultierende wäßrige Lösung besitzt eine signifikant verminderte Viskosität bei gleicher Konzentration. Dennoch ist sie als eine diätetische Faser wirksam. Deshalb wird es dadurch ermöglicht, ein Gesundheitslebensmittelgetränk mit erhöhtem Algingehalt herzustellen. Im Gegensatz dazu, kann mit dem natürlichen Ausgangsalgin nur ein Getränk mit einem Algingehalt von höchstens einigen wenigen Prozent hergestellt werden, und ein solcher Gehalt kann unzureichend sein, um die gewünschten Wirkungen von Algin herbeizuführen.
Das Algin enthaltende Lebensmittel oder Getränk gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt ein Algingehalt im Bereich von 1 bis 50 Gew.-%. Der Algingehalt kann in Abhängigkeit vom besonderen Algin und seinem Molekulargewicht gewählt werden. Je niedriger das Molekulargewicht des Algins, desto höher der maximale Algingehalt, der angewandt werden kann. Im allgemeinen ist ein Algingehalt von weniger als 1% nicht ausreichend, um als eine diätetische Faser wirksam zu sein, während ein Algingehalt von mehr als 50% bei der wäßrigen Lösung dazu führt, daß sie eine extrem hohe Viskosität besitzt, was die Lösung nicht länger für das Trinken geeignet macht. Vorzugsweise liegt der Algingehalt bei etwa 5 bis 20 Gew.-% und vorzugsweise bei etwa 5 bis 10 Gew.-%.
Ein Algin enthaltendes Lebensmittel kann hergestellt werden, indem das Algin mit niedrigem Molekulargewicht in Form von entweder einem Pulver oder einer wäßrigen Lösung einem geeigneten Lebensmittel hinzugesetzt wird. Ein Algin enthaltendes Getränk kann hergestellt werden, indem das Algin mit niedrigem Molekulargewicht in Pulverform in Wasser oder einer anderen trinkbaren Flüssigkeit, wie Fruchtsaft, gelöst wird, oder indem die Konzentration der wäßrigen Lösung, die durch die oben beschriebene Wärmebehandlung erhalten wurde, falls erforderlich, eingestellt wird.
Falls erwünscht, kann das Algin enthaltende Lebensmittel oder Getränk ferner ein oder mehrere Lebensmitteladditive enthalten, welche Süßungsmittel, Geschmacksstoffe, Konservierungsmittel und Farbstoffe einschließen. Um die Funktionen des Getränks als ein Gesundheitslebensmittel zu erhöhen, können ein oder mehrere Additive, die von anderen diätetischen Fasern und verschiedenen gesundheitsfördernden Substanzen, z.B. Iod, eisenhaltige Substanz, Fructooligosaccharid und Lactobacillus bifidus, gewählt sind, zu dem Getränk hinzugesetzt werden.
Das Algin enthaltende Getränk kann ein Algin mit einem Molekulargewicht enthalten, welches hoch genug ist, um seine Wirkung als eine diätetische Faser beizubehalten, und gering genug ist, um die Viskosität zur Leichtigkeit des Trinkens zu verringern, und es besitzt einen hohen Algingehalt, der ausreichend ist, um der Gesundheit förderlich zu sein. Deshalb kann das Getränk, wenn es getrunken wird, die oben beschriebenen günstigen Wirkungen des Algins auf die Gesundheit ausüben. Da Algin nicht verdaut werden kann und somit kalorienfrei ist, kann eine überschüssige Aufnahme eines Algins keinen nachteiligen Effekt auf die Gesundheit in wahrnehmbarem Maße hervorrufen.
Das Algin mit niederem Molekulargewicht der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls bezüglich der Vorbeugung von Fettleibigkeit und Diabetes brauchbar, insbesondere wenn es ein mittleres Molekulargewicht von 50.000 bis 900.000 besitzt. Es wurde bewiesen, daß ein solches Algin eine Zunahme der Blutglucose- und Insulinspiegel, die durch Glucosezufuhr hervorgerufen werden, unterdrückt. Es wird angenommen, daß dieser Effekt das Ergebnis der Unterdrückung der Absorption von Glucose durch den Darm oder der Erhöhung des Stoffwechsels und der Clearance von Glucose im peripheren Gewebe ist.
Dehalb kann das Algin enthaltende Lebensmittel gemäß der vorliegenden Erfindung in wirksamer Weise eine abnormale Zunahme der Blutglucose- und Insulinspiegel, die durch eine übermäßige Aufnahme von Kohlenhydraten und Zuckern aus Lebensmitteln verursacht werden, unterdrücken. Somit ist es bezüglich der Verminderung der Aktivität von Insulin wirksam, neutrale Fette aus Glucose zu synthetisieren, wodurch Fettleibigkeit und Diabetes vorgebeugt wird. Die Unterdrükkung einer Zunahme des Blutglucosespiegels ist ebenfalls wirksam zur Verhinderung bzw. Vorbeugung der Verschlechterung von Diabetes oder zur Vorbeugung von Fettleibigkeit und Hyperlipämie.
Wenn das Algin enthaltende Nahrungsmittel als ein funktionelles Nahrungsmittel für diese Zwecke verwendet wird, braucht es nicht nur in Form eines wie oben beschriebenen Getränkes vorliegen, sondern es kann auch in anderen Formen, wie eines Pulvers oder eines Gelees, vorliegen.
Die Anzahl von Patienten, die an Diabetes unter Begleitung von Hyperlipämie oder Fettleibigkeit leiden, steigt in Japan, bedingt durch die Änderung der Nahrung in Richtung auf Nahrung mit hohem Fettgehalt, ausgehend von einer Nahrung mit hohem Kohlenhydratanteil und bedingt durch eine Zunahme der Zuckeraufnahme. Bei der Behandlung von Hyperlipämie und Diabetes wurden eine beträchtliche Anzahl von Medikamenten entwickelt und klinisch angewandt. Darüberhinaus werden funktionelle Lebensmittel oder Gesundheitslebensmittel, wie diätetische Fasern enthaltende Getränke, denen eine Wirksamkeit zur Vorbeugung dieser Krankheiten nachgesagt wird, im Handel verkauft. Allerdings beruhen diese Lebensmittel auf der Inhibierung der Cholesterin- oder Triglyceridsynthese oder der Cholesterinabsorption und führen zu einer Abnahme des Fettspiegels.
Dagegen beeinflußt das bei der vorliegenden Erfindung verwendete niedermolekulargewichtige Algin ebenfalls den Glucosestoffwechsel. Deshalb wird es zur Vorbeugung von Fettleibigkeit oder Diabetes effektiver sein und Fettleibigkeit und einer Verschlechterung von Diabetes, verursacht durch übermäßige Aufhahme von Glucose, vorbeugen.
Die nachfolgenden Präparationen, Experimente und Beispiele werden dargelegt, um die vorliegende Erfindung weiter zu erläutern.

Herstellung von niedermolekulargewichtigem Algin

Präparationen 1 - 7

Im Handel erhältliches, aus Riesentang (Macrocystis pyrifera) hergestelltes Natriumalginat (5 g) und 95 g Wasser wurden gründlich gemischt und in einen Autoklaven gestellt. Die Mischung wurde in dem Autoklaven unter den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen (Temperatur und Zeitdauer) wärmebehandelt, um das Algin unter Druck thermisch abzubauen. Der Druck innerhalb des Autoklaven war der autogene Druck bei der angewandten Temperatur. Zum Beispiel lag der Druck bei etwa 0,1 kg/cm² Überdruck bei 100ºC und 2 kg/cm² Überdruck bei 130ºC. Am Ende der Wärmebehandlung wurden die Proben der resultierenden wäßrigen Lösung, die ein thermisch abgebautes niedermolekulargewichtiges Alginprodukt enthielt, verwendet, um das gewichtsmittlere Molekulargewicht des Alginproduktes mittels GPC (Gel-Permeationschromatographie) und die Viskosität der Lösung bei 30ºC mittels eines Rotationsviskosimeters zu bestimmen.

Präparation 8

Die für die vorstehenden Präparationen angewandte Vorgehensweise wiederholend, wurden 10 g Natriumalginat und 90 g Wasser einem thermischen Abbau unter den gleichen Bedingungen unterzogen, wie sie bei der Präparation 6 angewandt wurde.

Kontrolle

Zum Vergleich wurde das mittlere Molekulargewicht des zur Herstellung der vorstehend genannten Präparationen verwendete unbehandelte Natriumalginat und die Viskosität der Lösung davon unter Verwendung der für die Präparationen 1 bis 7 verwendeten Ausgangsmischung bestimmt.
Die bei diesen Präparationen und der Kontrolle erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 - Ergebnisse der Wärmebehandlung von Natriumalginat Präparation Nr. Temperatur (ºC) Zeitdauer (min) Mittleres MW Viskosität (cP) Kontrolle unbehandelt (Anmerkung): Die Viskosität wurde im allgemeinen in einer wäßrigen Lösung bei einer Konzentration von 5,2 bis 5,3% bei 30ºC bestimmt. * :bestimmt bei 20ºC; **:bestimmt bei einer Konzentration von 10,7% bei 30ºC.
Die Ergebnisse der Tabelle 1 zeigen, daß Natriumalginat mit einem Molekulargewicht von 2.700.000 abgebaut werden kann, um ein niedermolekulargewichtiges Produkt mit einem Molekulargewicht im Bereich von 10.000 bis 1.800.000 mittels Wärmebehandlung unter Druck zu erhalten. Je höher die Behandlungstemperatur und je länger die Behandlungszeitdauer, desto geringer das Molekulargewicht des Produktes. Demzufolge ist es offensichtlich, daß das mittlere Molekulargewicht eines Algins auf einen gewünschten Wert im Bereich von 10.000 bis 900.000 gesenkt werden kann, welcher für Getränke geeignet ist, indem in geeigneter Weise die Bedingungen für die Wärmebehandlung gewählt werden. Der Molekulargewichtsbereich des abgebauten Produktes war relativ eng. Ferner besaßen die in den Präparationen 1, 2 und 5 bis 8 erhaltenen Alginlösungen ein mittleres Molekulargewicht von nicht mehr als 900.000 gemäß der vorliegenden Erfindung, und sie besaßen eine so geringe Viskosität wie 1.000 cP oder weniger. Dagegen besaßen die in den Präparationen 3 und 4 erhaltenen Alginlösungen, die ein Algin mit einem Molekulargewicht von 1.400.000 oder 1.800.000 enthielten, viel höhere Viskositäten von 8.000 bzw. 14.800 cP und waren zum Trinken zu viskos.

Wirkung des niedermolekulargewichtigen Algins auf die intestinale Absorrtion von schädlichen Substanzen

Die folgenden Experimente wurden durchgeführt, um zu erläutern, daß ein in obenstehender Weise erhaltenes niedermolekulargewichtiges Algin eine Wirkung der Unterdrückung der intestinalen Absorption von schädlichen Substanzen besitzt, und zwar bis zu einem Grad, der dem eines herkömmlichen hochmolekulargewichtigen Algins vergleichbar ist.

Testverfahren

8 Wochen alte, männliche Wistar-Ratten wurden als Testtiere verwendet. Jedes Testtier wurde eine radioaktive schädliche Substanz in vorbestimmter Dosis verabreicht, und sofort danach wurde eine wäßrige Lösung aus Natriumalginat in einer Dosis von 1,0 ml/100 g Körpergewicht oral verabreicht. Den Tieren in einer Kontrollgruppe wurde Vehikel anstelle der Natriumalginatlösung verabreicht. Nach der Verabreichung wurden Urin und Fäkalien jedes Tieres in gleichmäßigen Zeitabständen genommen, und die Radioaktivität davon wurde gemessen, um die kumulative Radioaktivität, ausgedrückt als auf die Radioaktivität der verabreichten Substanz bezogene Prozent-Zahl, zu bestimmen. Die Prozent-Zahl der kumulativen Radioaktivität wurde als ein Indikator für die Beurteilung der Wirksamkeit des Algins bezüglich der Unterdrückung der Absorption von schädlicher Substanz durch den Verdauungstrakt verwendet. Die verwendeten schädlichen Substanzen waren Cholesterin, trp-P-1, welches ein Karzinogen ist, und Aflatoxin B&sub1;, was ein Pilztoxin ist.

Experiment 1

Eine wäßrige 1%ige Lösung eines niedermolekulargewichtigen Natriumalginats (abgekürzt als AG-10, mittleres Molekulargewicht: 100.000) und eine wäßrige 1%ige Lösung eines unbehandelten Natriumalginats (abgekürzt als AG-270, mittleres Molekulargewicht: 2.700.000) wurden oral sofort nach der Verabreichung des radioaktiven Cholesterins verabreicht, und die Prozent-Zahl der kumulativen Radioaktivität in den Fäkalien wurde bestimmt, um die Wirkung des Algins bezüglich der Absorption von Cholesterin zu beurteilen.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt, aus denen ersichtlich ist, daß das niedermolekulargewichtige Natriumalginat in signifikanter Weise die Absorption des Cholesterins nach 24 Stunden unterdrückt, und sein unterdrückender Effekt war mit dem des unbehandelten Natriumalginats vergleichbar.

Experiment 2

Die Wirkung des niedermolekulargewichtigen und unbehandelten Natriumalginats auf die intestinale Absorption von trp-P-1 wurde in gleicher Weise, wie es im Experiment 1 beschrieben ist, beurteilt, außer daß das radioaktive trp-P-1 als eine schädliche Substanz verwendet wurde.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt, aus der ersichtlich ist, daß das niedermolekulargewichtige Natriumalginat in signifikanter Weise die Absorption von trp-P-1 nach 24 Stunden unterdrückt, und sein unterdrückender Effekt war mit dem des unbehandelten Natriumalginats vergleichbar.

Experiment 3

Die Wirkung des niedermolekulargewichtigen und unbehandelten Natriumalginats auf die intestinale Absorption von Aflatoxin B&sub1; wurde in gleicher Weise beurteilt, wie es in Experiment 1 beschrieben ist, außer daß das radioaktive Aflatoxin B&sub1; als eine schädliche Substanz eingesetzt wurde.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 aufgeführt, aus der ersichtlich ist, daß das niedermolekulargewichtige Natriumalginat in signifikanter Weise die Absorption von Aflatoxin B&sub1; nach 24 Stunden unterdrückt, und sein unterdrückender Effekt war mit dem des unbehandelten Natriumalginats vergleichbar.

Experiment 4

Unter Verwendung von wäßrigen 10%-igen Lösungen niedermolekulargewichtiger Natriumalginate (AG-1, AG-5 und AG-10; mittleres Molekulargewicht: 10.000, 50.000 bzw. 100.000) und eines unbehandelten Natriumalginats (AG-270) wurden die Wirkungen dieser Natriumalginate auf die intestinale Absorption von Cholesterin in gleicher Weise, wie es in Experiment 1 beschrieben ist, beurteilt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt, aus der abgelesen werden kann, daß das niedermolekulargewichtige Natriumalginat mit einem mittleren Molekulargewicht von 50.000 und jenes mit einem mittleren Molekulargewicht von 100.000 in signifikanter Weise die Absorption von Cholesterin unterdrücken.

Experiment 5

Die Wirkung von einem niedermolekulargewichtigen Natriumalginat und von unbehandeltem Natriumalginat auf die intestinale Absorption von trp-P-1 wurde in gleicher Weise, wie es in Experiment 1 beschrieben ist, beurteilt, außer daß radioaktives trp-P-1 als eine schädliche Substanz verwendet wurde und die Radioaktivität sowohl vön Urin als auch Fäkalien bestimmt wurde.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 als prozentuale kumulative Radioaktivität von Urin und Fäkalien angegeben. Die kumulative Radioaktivität in Fäkalien zeigt, daß alle niedermolekulargewichtigen Natriumalginate in signifikanter Weise die Absorption von trp-P-1 nach 24 Stunden unterdrücken, und daß AG-5 besonders wirksam ist. Im Gegensatz zu den Resultaten für Fäkalien war die kumulative Radioaktivität von Urin bei den verabreichten Gruppen geringer als die der Kontrollgruppe. Somit wurde bestätigt, daß diese Algine einen Effekt auf die Unterdrückung der intestinalen Absorption von trp-P-1 besaßen.

Experiment 6

Die Wirkung von niedermolekulargewichtigem Alginat und von unbehandeltem Alginat auf die intestinale Absorption von Aflatoxin B&sub1; wurde in gleicher Weise, wie in Experiment 1 beschrieben, beurteilt, außer daß radioaktives Aflatoxin B&sub1; als eine schädliche Substanz verwendet wurde.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 aufgeführt. Die kumulative Radioaktivität der Fäkalien zeigt, daß die niedermolekulargewichtigen Natriumalginate mit einem mittleren Molekulargewicht von 50.000 und 100.000 (AG-5 und AG-10) in signifikanter Weise die Absorption von Aflatoxin B&sub1; nach 24 Stunden unterdrückt. Im Gegensatz zu den Ergebnissen für Fäkalien war die kumulative Radioaktivität im Urin bei den verabreichten Gruppen geringer als die der Kontrollgruppe. Somit wurde bestätigt, daß diese Algine eine Wirkung der Unterdrückung der intestinalen Absorption von Aflatoxin B&sub1; besaßen. Tabelle 2 - Wirkung auf die intestinale Absorption von Cholesterin % Kumulative Radioaktivität ¹) Zeit (h) Kontrolle 1) bezogen auf die verabreichte Radioaktivität; die Zahlen geben den Durchschnittswert ± Standardabweichung an, n=5; AG-270: unbehandeltes Natriumalginat (MW=2.700.000); AG-10 : niedermolekulargewichtiges Natriumalginat (MW=100.000); * Signifikanz des Unterschiedes (P< 0,05) zwischen der Kontrolle und den verabreichten Gruppen, bestimmt nach dem Studentischen t-Test. Tabelle 3 - Wirkung auf die intestinale Absorption von Trp-P-1 % Kumulative Radioaktivität ¹) Zeit (h) Kontrolle 1) bezogen auf die verabreichte Radioaktivität, die Zahlen geben den Durchschnittswert ± Standardabweichung an, n=4-5; Tabelle 4 - Wirkung auf die intestinale Absorption von Aflatoxin B&sub1; % Kumulative Radioaktivtiät ¹) Zeit (h) Kontrolle 1) bezogen auf die verabreichte Radioaktivität, die Zahlen geben den Durchschnittswert ± Standardabweichung an, n=3-5; Tabelle 5 - Wirkung auf die intestinale Absorption von Cholesterin % Kumulative Radioaktivität ¹) Zeit (h) Kontrolle 1) bezogen auf die verabreichte Radioaktivität, die Zahlen geben den Durchschnittswert ± Standardabweichung an, n=3-5; AG-1 : niedermolekulargewichtiges Natriumalginat (MW=10.000); AG-5 : niedermolekulargewichtiges Natriumalginat (MW=50.000); AG-10: niedermolekulargewichtiges Natriumalginat (MW=100.000); *,** Signifikanz des Unterschiedes zwischen der Kontrolle und den verabreichten Gruppen, bestimmt nach dem Studentischen t-Test: *=P< 0,05, **=P< 0,01 Tabelle 6 - Wirkung auf die intestinale Absorption von Trp-P-1 % Kumulative Radioaktivität ¹) Zeit (h) Kontrolle Fäkalien Urin 1) bezogen auf die verabreichte Radioaktivität; die Zahlen geben den Durchschnittswert ± Standardabweichung an, n=3-5; *,** Signifikanz des Unterschiedes zwischen der Kontrolle und den verabreichten Gruppen, bestimmt nach dem Studentischen t-Test: *=P< 0,05, **=P< 0,01 Tabelle 7 - Wirkung auf die intestinale Absorption von Aflatoxin B&sub1; % Kumulative Radioaktivität ¹) Zeit (h) Kontrolle Fäkalien Urin 1) bezogen auf die verabreichte Radioaktivität; die Zahlen geben den Durchschnittswert ± Standardabweichung an, n=3-5; *,** Signifikanz des Unterschiedes zwischen der Kontrolle und den verabreichten Gruppen, bestimmt nach dem Studentischen t-Test: *=P< 0,05, **=P< 0,01

Wirkung von niedermolekulargewichtigem Algin auf die Zunahme der Plasmaglucose- und Insulinspiegel in einem Glucose-Toleranztest

Experiment 7

Männliche Wistar-Ratten mit einem Körpergewicht von 200 bis 250 g (5 - 15 Tiere in jeder Gruppe) wurden gleichzeitig oral 0,5 g pro Ratte Glucose und 50 mg (1 ml als eine wäßrige 5%- ige Lösung) pro Ratte eines wie oben hergestellten niedermolekulargewichtigen Alginats unter Verwendung einer Mundröhre gegeben. Die Tiere in einer Kontrollgruppe erhielten nur Glucose. In diesem Experiment wurden Natriumalginate mit einem mittleren Molekulargewicht von 10.000, 50.000 und 100.000 (AG-1, AG-5 und AG-10) verwendet. Sofort und 10, 30 und 60 Minuten nach der Verabreichung wurden Blutproben mittels aparalytischer Herzpunktion gesammelt und zentrifugiert, um das Plasma abzutrennen. Die Plasmaproben wurden einem Assay unterzogen, um die Glucose- und Insulinspiegel unter Verwendung von einem Glucose-B-Test-Assay-Kit (Wako-Junyaku Kogyo) bzw. einem EIA-INSULIN-TEST-S-Assay-Kit (Medicine and Biology Laboratories) zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 8 und 9 zusammengefaßt und als Graphen in den Figuren 1(a), 1(b), 2(a), 2(b), 3(a) und 3(b) aufgeführt. Tabelle 8 Wirkung auf den Plasmaglucosespiegel im Glucose-Toleranztest Blutglucosespiegel (mg/dl) [Durchschnittswert ± SE] Gruppe min Kontrolle AG-1 : niedermolekulargewichtiges Natriumalginat (MW=10.000); AG-5 : niedermolekulargewichtiges Natriumalginat (MW=50.000); AG-10: niedermolekulargewichtiges Natriumalginat (MW=100.000); *,** Signifikanz des Unterschiedes zwischen der Kontrolle und den verabreichten Gruppen, bestimmt nach dem Studentischen t-Test: *=P< 0,05, **=P< 0,01 Tabelle 9 - Wirkung auf den Plasmainsulinspiegel im Glucose-Toleranztest Blutinsulinspiegel (uIU/ml) [Durchschnittswert ± SE] Gruppe min Kontrolle *: Signifikanz des Unterschiedes zwischen der Kontrolle und den verabreichten Gruppen, bestimmt nach dem Studentischen t-Test: (P< 0,05)
Natriumalginat mit einem mittleren Molekulargewicht von 50.000 (AG-5) verhinderte in signifikanter Weise, daß der Blutglucosespiegel 30 und 60 Minuten nach der Glucosezufuhr oder Verabreichung (P< 0,05 bzw. P< 0,01) anstieg, wie in Fig. 2(a) gezeigt, jedoch besaß es keinen Effekt auf den Blutinsulinspiegel, wie in Fig. 2(b) gezeigt. Diese Ergebnisse zeigen, daß das Algin AG-5 nicht nur die Absorption von Glucose durch den Dünndarm verhindert, sondern auch den Verbrauch von Glucose im peripheren Gewebe, wie den Muskeln, fördert.
Wie in der Figuren 3(a) und 3(b) gezeigt, verhindert Natriumalginat mit einem mittleren Molekulargewicht von 100.000 (AG-10) in signifikanter Weise die Blutglucose- und Insulinspiegel daran, 30 Minuten nach der Glucosezufuhr anzusteigen (P< 0,05). Dieses zeigt, daß AG-10 die Absorption von Glucose durch den Dünndarm verhindern kann.

Unschädlichkeit von niedermolekulargewichtigem Algin

Die folgenden Experimente erläutern, daß niedermolekulargewichtiges Algin, welches bei der Erfindung eingesetzt wird, nicht toxisch ist, wie ein herkömmliches hochmolekulargewichtiges Algin.

Experiment 8 (Test zur akuten Toxizität)

Jeder von 5 Wochen alten SD-Ratten (28 männliche und 15 weibliche Ratten) wurde ein Einzeldosis von 5 g/kg eines niedermolekulargewichtigen Natriumalginats (mittleres Molekulargewicht: 50.000) oral verabreicht. Die Dosis war etwa 25 Mal so hoch wie die in Experiment 7 verwendete. Vehikel wurde den Tieren in einer Kontrollgruppe verabreicht. Nach der Verabreichung wurde jeder Ratte 2 Wochen lang bezüglich seines allgemeinen Zustandes und im Hinblick auf Überleben oder Tod beobachtet, mit Messungen des Körpergewichts und pathoanatomischen Beobachtungen, falls erforderlich.
Wie aus den untenstehend zusammengefaßten Ergebnissen ersichtlich ist, wurden keine Abnormalitäten gefunden.

(1) Betrachtung des allgemeinen Zustands und des Überlebens oder Tods

Bei allen männlichen und weiblichen Ratten der verabreichten Gruppe wurden weiche Fäkalien, schlammartige Fäkalien und Verschmutzung des Fells um den Anus mit Exkrementen innerhalb von 4 Stunden nach der Verabreichung gefunden. Allerdings verschwanden diese Manifestationen am nächsten Tag, wonach sich normale Zustände bei allen Tieren einstellten.
Bei einer weiblichen Ratte in der Kontrollgruppe wurden etwa 3,5 Stunden nach Verabreichung weiche Fäkalien gefunden, jedoch verschwand dieses am nächsten Tag.
Ebenfalls in der Kontrollgruppe wurde ein verdünntes Fell am Gesäß bei einer weiblichen Ratte zwischen dem 1. Tag und dem 6. Tag nach der Verabreichung gefunden, und es wurden Krusten im Nacken (was später zu dünnerem Fell führte) bei einer männlichen Ratte vom 11. Tag an nach der Verabreichung gefunden. Keine weiteren Abnormalitäten des allgemeinen Zustandes wurden beobachtet, und keine der Ratten starb.

(2) Anderung des Körpergewichts

Alle männlichen und weiblichen Raften in der verabreichten Gruppe zeigten eine Änderung des Körpergewichts, die der Kontrollgruppe ähnlich war.

(3) Pathoanatomische Beobachtungen

Sowohl in der einen als auch in der anderen wurden keine Abnormalitäten gefunden.

Experiment 9 (Test zur subakuten Toxizität)

Jede der 5 Wochen alten SD-Ratten (60 männliche und 60 weibliche Ratten) wurde ein niedermolekulargewichtiges Natriumalginat (mittleres Molekulargewicht: 50.000) oral in einer Einzeltagesdosis von 1, 0,5 oder 0,25 g/kg in 28 aufeinanderfolgenden Tagen verabreicht. Vehikel wurde den Tieren in einer Kontrollgruppe gegeben. Nach der Verabreichung wurde jede Ratte 28 Tage bezüglich ihres allgemeinen Zustands und bezüglich des Überlebens oder des Todes beobachtet, unter Bestimmung des Körpergewichts und pathoanatomischer Beobachtungen, falls erforderlich.
Wie aus den unten zusammengefaßten Ergebnissen ersichtlich ist, wurden keine Abnormalitäten gefunden.

(1) Begutachtung des allgemeinen Zustandes und des Überlebens oder Todes

Bei den männlichen oder weiblichen Ratten in der Gruppe, der eine Dosis von 1 g/kg verabreicht worden war, traten gelegentlich weiche Fäkalien innerhalb von 4 Stunden nach der Verabreichung auf, aber diese verschwanden am nächsten Tag.
Gelegentlich wurden dünner werdendes oder ausfallendes Fell an beiden Vorderbeinen in allen Gruppen gefünden, einschließlich der Kontrollgruppe, und Schorfbildung im Nacken wurde in der Kontrollgruppe und der Gruppe, welcher eine Dosis von 0,5 g/kg verabreicht worden war, gefunden. Keine weiteren Abnormalitäten bezüglich des allgemeinen Zustandes wurden beobachtet, und keine der Ratten starb.

(2) Änderung des Körpergewichts

Bei jeder verabreichten Gruppe war die Änderung des Körpergewichts ähnlich der der Kontrollgruppe.

(3) Pathoanatomische Begutachtung

Keine signifikanten Abnormalitäten wurden in irgendeiner Gruppe gefunden.

(Beispiele)

Unter Verwendung von niedermolekulargewichtigen Natriumalginaten mit unterschiedlichen mittleren Molekulargewichten wurden die folgenden Getränkeformulierungen zur Verwendung als Gesundheitslebensmittel hergestellt, indem die Ingredienzien gemischt wurden.

Beispiel 1

100 g wäßrige 5,2%-ige Lösung aus Natriumalginat (M.W.: 60.000)
5 g Natriumcitrat
10 g Apfelsaft
5 g Honig

Beispiel 2

200 g wäßrige 5,2%-ige Lösung aus Natriumalginat (M.W.: 50.000)
5 g Natriumcitrat
10 g Apfelsaft
5 g Honig

Beispiel 3

200 g wäßrige 5,2%-ige Lösung aus Natriumalginat (M.W.:100.000)
5 g Natriumcitrat
10 g Apfelsaft
5 g Honig

Beispiel 4

200 g wäßrige 5,2%-ige Lösung aus Natriumalginat (M.W.: 50.000)
5 g Natriumcitrat
1 g Ginseng-Extrakt
5 g Gelee Royal

Beispiel 5

200 g wäßrige 5,2%-ige Lösung aus Natriumalginat (M.W.:100.000)
5 g Natriumcitrat
10 g Houttuynia cordata-Extrakt
5 g Gelee Royal

Beispiel 6

200 g wäßrige 5,2%-ige Lösung aus Natriumalginat (M.W.:100.000)
5 g Natriumcitrat
10 g Adlay-Extrakt
5 g Honig
Alle resultierenden Getränke waren leicht zu trinken und besaßen einen guten Geschmack. Somit kann durch die Zugabe eines niedermolekulargewichtigen Algins, welches immer noch als eine diätetische Faser wirkt, zu einem Getränk oder Lebensmittel gemäß der vorliegenden Erfindung, ein Gesundheitslebensmittel mit einem höheren Algingehalt als dem aus einem herkömmlichen hochmolekulargewichtigen Algin hergestellten bereitgestellt werden. Da das niedermolekulargewichtige Algin eine Zunahme des Blutglucose- oder Insulinspiegels in einem Glucose-Toleranztest unterdrücken kann, wird das alginhaltige Lebensmittel gemäß der Erfindung als ein funktionelles Lebensmittel zur Verhinderung von Fettleibigkeit und Diabetes nützlich sein.

Claims

1. Algin enthaltendes Nahrungsmittel, welches ein Algin mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht im Bereich von 10000 bis 900000 umfaßt.

2. Algin enthaltendes Nahrungsmittel nach Anspruch 1, wobei das Algin ein gewichtsmittleres Molekulargewicht im Bereich von 10000 bis 150000 besitzt.

3. Algin enthaltendes Nahrungsmittel nach Anspruch 1, wobei der Algingehalt 1 bis 50 Gew.-% beträgt.

4. Algin enthaltendes Nahrungsmittel nach Anspruch 3, wobei der Algingehalt 5 bis 20 Gew.-% beträgt.

5. Algin enthaltendes Nahrungsmittel nach Anspruch 1, wobei das Algin hergestellt wird, indem ein hochmolekulargewichtiges, natürlich vorkommendes Algin oder ein Derivat davon einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur bei 100 - 200ºC unter Druck über einen ausreichenden Zeitraum unterzogen wird, um dessen gewichtsmittleres Molekulargewicht auf 10000 - 900000 zu verringern.

6. Algin enthaltendes Nahrungsmittel nach Anspruch 1 in Form eines Pulvers oder Gelees.

7. Algin enthaltendes Gesundheitsnahrungsmittel-Getränk, umfassend 1 bis 50 Gew.-% eines wasserlöslichen Algins mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht im Bereich von 10000 - 900000.

8. Algin enthaltendes Getränk nach Anspruch 7, wobei das Algin eingewichtsmittleres Molekulargewicht im Bereich von 10000 - 150000 besitzt.

9. Algin enthaltendes Getränk nach Anspruch 7, wobei der Algingehalt 5 bis 20 Gew.-% beträgt.

10. Algin enthaltendes Getränk nach Anspruch 7, wobei das Algin hergestellt wird, indem ein hochmolekulargewichtiges, natürlich vorkommendes Algin oder ein Derivat davon einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 100 - 200ºC unter Druck über einen ausreichenden Zeitraum unterzogen wird, um dessen gewichtsmittleres Molekulargewicht auf 10000 - 900000 zu reduzieren.