JP2013525269A - グルコマンナン、キサンタンガム、およびアルギネートを含む、代謝性障害の処置のための食品 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2010年3月10日に出願された出願番号61/312,630号、および2010年6月23日に出願された出願番号61/357,658号の利益を主張し、これらの開示は、その全容が参考として本明細書に援用される。
本発明は、食物繊維組成物、食物繊維組成物を含む医療食品、ならびに代謝症候群およびII型糖尿病の発症を遅延させ、かつ/またはその重症度を低下させるためのこれらの使用に関する。
II型糖尿病の発症をもたらし得る状態である肥満症および代謝症候群は、益々一般的になっている。内臓肥満、血清グルコース、およびインスリンレベルの増加は、高血圧症および脂質異常症と共に、代謝症候群と総称される一群の臨床状態である(非特許文献1)。これらの状態は細胞のインスリン抵抗性が高まることによることが見出されており、多くの場合、これらの症状は、II型糖尿病の前兆である。代謝症候群を同定する正確な診断基準については現在議論があり、この処置のための医薬品は承認されていないが、関連する脂質異常症および高血圧症は、特定の薬物介入がなされている。II型糖尿病は典型的には、血糖を制御する様々な医薬品によって管理され、より重症な例ではインスリン注射によって管理される。しかし、代謝症候群およびII型糖尿病の両方と関連する多くの代謝異常を治す上で、食事および体重減少が主要な役割を果たしている(非特許文献2)。調査によって、代謝症候群を有する人は、深刻な冠状動脈事象を起こす危険性が50%を超えることが示されている(非特許文献3)。したがって、体重、空腹時インスリン、およびグルコースにおける任意の減少によって、それに罹患した個体は著しい健康上の利点を得る。
一態様において、本発明は、代謝性疾患または障害と関連する1つもしくは複数の症状の予防、処置、または回復のために調合された医療食品を提供する。本発明のこの態様による医療食品は、約48%〜約90%(w/w)のグルコマンナン、約5%〜約20%(w/w)のキサンタンガム、および約5%〜約30%(w/w)のアルギネートを含む粘性繊維ブレンド(「VFB」)またはその複合体(「VFC」)を含む高粘性多糖類食物繊維組成物と、タンパク質、炭水化物、および脂肪からなる群より選択される少なくとも1種の多量養素とを含む。
本発明は、代謝性疾患または障害(代謝症候群、I型糖尿病、II型糖尿病、膵疾患、および/または高脂血症など)の症状の少なくとも1つの発症を遅延させ、進行を遅らせ、かつ/または回復させるのに有効な食物サプリメント、医療食品、および方法を提供する。
一態様において、本発明は、慢性膵炎、および/または高脂血症に罹患した患者を含めて、代謝性疾患または障害(代謝症候群、I型もしくはII型糖尿病、膵外分泌機能不全など)と関連する1つもしくは複数の症状の予防、処置、または回復のために調合された医療食品を提供する。本発明のこの態様による医療食品は、約48%〜約90%(w/w)のグルコマンナン、約5%〜約20%(w/w)のキサンタンガム、および約5%〜約30%(w/w)のアルギネートを含む粘性繊維ブレンド(VFB)またはその複合体(VFC)を含む高粘性多糖類食物繊維組成物と、タンパク質、炭水化物、および脂肪からなる群より選択される少なくとも1種の多量養素とを含む。
別の態様において、本発明は、グルコマンナン、キサンタンガム、およびアルギネートを含む粘性繊維ブレンド(VFB)またはその複合体(VFC)を含む、有効量の食物繊維組成物を医療食品製品に加えるステップを含む、医療食品製品を調製する方法を提供する。いくつかの実施形態において、医療食品製品を調製する方法は、グルコマンナン、キサンタンガム、およびアルギネートを含む、粘性繊維ブレンド(VFB)から形成される繊維複合体(VFC)を含む、有効量の食物繊維組成物を医療食品製品に加えるステップを含む。
別の態様において、本発明は、代謝性疾患または障害と関連する1つもしくは複数の症状、例えば、代謝症候群、I型糖尿病、II型糖尿病、肥満症、非アルコール性脂肪性肝炎(脂肪肝疾患)、膵疾患、および高脂血症を予防、処置、または回復させる方法を提供する。本発明のこの態様による方法は、それを必要としているヒト被験体に、約48%〜約90%(w/w)のグルコマンナン(約60%〜約80%、または約60%〜約90%、または約65%〜約75%、または約50%〜約80%、または約50%〜約70%、または約70%など)、約5%〜約20%(w/w)のキサンタンガム(約10%〜約20%、または約11%〜約13%、または約13%〜約17%、または約13%、または約17%など)、および約5%〜約30%(w/w)のアルギネート(約10%〜約20%、または約13%〜約17%、または約13%、または約17%など)を含む粘性繊維ブレンド(VFB)またはその複合体(VFC)を含む、有効量の高粘性多糖類食物繊維組成物を投与することを含む。いくつかの実施形態において、繊維ブレンドまたはその複合体中のグルコマンナン、キサンタンガム、およびアルギネートの割合は、約70%のグルコマンナン、約13%〜約17%のキサンタン、および約13%〜約17%のアルギネートである。
さらに別の態様において、本発明は、繊維ブレンドまたはその複合体を含む食物繊維組成物などの、少なくとも1種の多糖類を含む試料中の構成糖を決定する方法を提供する。本発明のこの態様による方法は、(a)少なくとも1種の多糖類を含む試料を酸で加水分解して、加水分解産物を生成することと、(b)加水分解産物中の加水分解生成物をクロマトグラフィー法によって分離することと、(c)ステップ(b)において分離した加水分解生成物を検出することと、(d)ステップ(c)において検出された加水分解生成物と1つまたは複数の参照標準とを比較して、試料中の構成糖を決定することとを含む。
本発明のこの態様の方法によると、少なくとも1種の多糖類を含む試料を酸で加水分解して、加水分解産物を生成する。いくつかの実施形態において、試料を加水分解するために使用する酸は、トリフルオロ酢酸(TFA)である。
本発明のこの態様の方法によると、加水分解産物中の加水分解生成物を、次いで、C18逆相材料の使用を含めたクロマトグラフィー法(例えば、薄層クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィー(GLC)、または液体クロマトグラフィー(LC)など)によって分離する。いくつかの実施形態において、Dionexクロマトグラフィーなどのクロマトグラフィー法は、中性糖をウロン酸から分離することができる。
この実施例は、ズッカー糖尿病ラットにおけるインスリン抵抗性、体重、膵臓β細胞生存率、および脂質プロファイルに対する顆粒化粘性繊維ブレンド(PolyGlycopleX(PGX(登録商標))として商業的に公知である粘性繊維複合体(VFC)ともまた称される)を含む食物繊維組成物の効果を記載する。
繊維を増強したラット飼料
粘性繊維複合体(VFC)(コンニャク/キサンタン/アルギネート(70:13:17)顆粒)(すなわち、繊維ブレンドを顆粒化によって加工し、PGX(登録商標)として商業的に公知の複合体を形成させた)を、基本的ラット飼料(D11725:Research Diets、New Brunswick、New Jersey)に組み込んだ。この研究において使用する代替食物は、下記の表1に示すように他の繊維形態を組み込んでいた。全ての食物は、各繊維供給源の異なるエネルギーの寄与を考慮してできるだけ等エネルギーとなるように処方された(VFCおよびイヌリン食物は、3.98kcal/gを提供し、セルロースは、3.90kcal/gを提供した)。
30匹(30)の雄性ZDF/Crl−Leprfa/faラットを、5週齢でCharles River(Kingston、New York)から入手した。動物を、最新の実験動物の管理と使用に関する指針、DHEW(NIH)において推奨されたサイズに適合させた、つり下げたワイヤーメッシュのケージ(suspended wire mesh cage)に単独で収容した。全ての研究は、Eurofins Institutional Animal Use and Care Committeeによって承認された。動物室を温度および湿度制御し、12時間の明/暗サイクルとし、清潔で害虫なしに保った。動物を到着後1週間適応させた。動物は、食品および水に自由にアクセスさせた。
下記の測定は、8週間の研究を通して行った。
第9週および第10週に、絶食および非絶食ラットにおける2回の経口グルコース負荷試験(OGTT)によって研究を終了し、非絶食OGTTを最後に行った。絶食および非絶食OGTTの両方のために、インスリン分析およびグルコース測定のためのベースライン血液試料を採取した。最終の非絶食OGTTのための最初の血液試料をまた、下記のような臨床化学パネルのために使用した。
免疫組織化学を下記のように行った。アイソタイプ対照抗体(ノーマルウサギIgG、R&D Systems、Minneapolis、Minnesota)を使用して、非特異的なバックグラウンド染色の全体的なレベルを評価した。脱パラフィン化に続いて、Declere(登録商標)溶液(Cell MarqueTMCorporation、Rocklin、California)を使用して、120℃で15分間、続いて室温で5分間、熱いDeclere(登録商標)溶液中で抗原賦活化を行った。内因性ペルオキシダーゼ活性を、脱イオン水中の3%過酸化水素中でインキュベートすることによって10分間クエンチした。スライドを、5%ノーマルヤギ血清中で20分間インキュベートした。次いで、スライドを一次抗体と共に60分間インキュベートし、続いてビオチン化ヤギ抗ウサギ抗体中で30分間インキュベートした。次いで、スライドを、ABC Elite Reagent(登録商標)(Vector、Burlingame、California)中で30分間インキュベートした。最後に、検体をジアミノベンジジン中で5分間インキュベートし、続いてヘマトキシリンによって対比染色した。
複数の時間に集めた間隔データを、二元配置反復測定分散分析(ANOVA)によって分析した。Motulsky H.、Intuitive Biostatistics、NY、University Press(1995年)に記載されるように、有意な効果はボンフェローニの多重比較試験を使用した事後比較を伴った。
体重および食品消費量
図1Aは、ズッカー糖尿病ラットにおける8週間の研究の間にわたる、体重(g)に対するVFC、セルロース、またはイヌリン食物の効果を図表によって例示する。図1Aに示すように、時間に対する体重の増加は、第1週から、セルロースを与えられた動物またはイヌリンを与えられた動物に対して、VFC処理されたラットにおいて有意に鈍化した。研究の開始時に、全てのズッカー糖尿病ラットは、同様の体重(概ね160g)を有した。次の3週間にわたり、セルロースまたはイヌリン含有飼料を与えられたラットは、VFC含有飼料を与えられたラットより平均して概ね40g多く増量した。セルロースまたはイヌリン含有食物に対するVFCを与えられたラットの有意差は、第1第から第8週まで観察された(記号「***」は、p<0.001を示す。ボンフェローニのMCT)。イヌリンおよびセルロース含有食物を与えられたラットの間に有意差は観察されなかった。
図2A〜Dは、8週間の研究の間にわたるZDFラットにおける、空腹時血中グルコース(図2A)、空腹時血清インスリン(図2B)、非空腹時血中グルコース(図2C)、および空腹時恒常性モデル評価(HOMA)スコア(図2D)に対するVFC、セルロース、またはイヌリン含有食物の効果を図表によって例示する。図2Aに示すように、絶食ラットにおける血中グルコース値は、いずれのラットにおいてもあまり上昇せず、VFC処理されたラットについてのグルコース値に僅かな上昇が観察された(記号「*」は、第3週および第6週にp<0.05を示す)。
血清トリグリセリドを、絶食(研究を通して測定)および非絶食(8週間の研究の終わりにのみ測定)動物において測定した。図4は、8週間の研究の間にわたって、VFC、セルロース、またはイヌリン食物を与えられた絶食ズッカー糖尿病ラットにおいて測定した血清トリグリセリドのレベルを図表によって例示する。図4に示すように、絶食動物について、VFC処理された動物は、イヌリンおよびセルロース処理された群と比較して、トリグリセリドに対する初期かつ有意な低下効果を示した。2〜3週間後、血清トリグリセリドは、全ての群において低下し、セルロース処理された動物は、イヌリンおよびVFC処理された動物と比較して、いくらかより低いトリグリセリドを有する傾向があった。下記の表2に示すように、非絶食動物において、研究の終わりに測定すると、血清トリグリセリドは、VFC処理およびセルロース処理された動物について同様であり、イヌリン処理された動物は、他の2つの群よりも有意に低いトリグリセリドレベルを有することが見出された。
グルコースおよびインスリンについて上記で記載したデータはVFC処理による改善されたインスリン感受性および血糖管理を示す一方、組織分析を行い、腎臓などの器官の損傷の程度を回復させることに対するVFCの効果を評価した。特に、腎臓は、高血糖および過剰な糖化に関連する可能性が高い糖尿病性腎症に感受性であることが公知である。測定した全ての組織について、損傷の程度を、糖尿病の進行を遅延させ、かつ/または糖尿病と関連する症状を回復させるVFC処理の能力の指標として評価した。
H&Eで染色した糖尿病性腎臓組織の全てのスライドを、細管拡張の増加および細管変性/再生の増加を含めて、ZDFにおいて一般に観察されるものと関連する形態変化について評価した。いくつかの腎臓病理のパラメーターは、VFC含有食物を与えられたズッカー糖尿病ラット(ZDF)ラットとイヌリンまたはセルロース含有飼料を与えられたZDFラットとの間に差異を示した。
図6は、抗ラットインスリン抗体による染色によって決定されるように、8週間の研究の終わりにVFC、セルロース、またはイヌリン食物を与えられたズッカー糖尿病ラット中に存在する膵島インスリン免疫反応性面積の百分率を図表によって例示する。図6に示すように、インスリン免疫組織化学によって測定して、VFC含有食物を与えられたラットは、セルロースまたはイヌリン含有食物を与えられたラットと比較して、総膵島面積のパーセントとしてより高いインスリン免疫反応性面積を維持した(すなわち、より大きな膵臓β細胞量)。ANOVA分析は、有意な処理効果を示した(p<0.0001、記号「***」によって示す)が、一方、事後検定は、VFC含有食物を与えられたラットとセルロース含有食物を与えられたラットとの間に差異を示した(p<0.001)。イヌリン含有食物を与えられた動物とセルロース含有食物を与えられた動物との間に差異は見られなかった。重要なことに、より低い空腹時血清インスリン濃度(図2B)およびより高いインスリン感受性(図3B)を示すデータと合わせたこれらのデータは、VFC含有食物を与えられたズッカー糖尿病ラットが、セルロースまたはイヌリン含有食物を与えられたラットと比較して、インスリン分泌のための有意により大きな貯蔵能力を維持することを示す。
図8Aは、0〜5の組織学的スコア(5が最も重症である)に基づいて、減少したSudan black染色によって測定した8週間後の脂肪肝についての、ズッカー糖尿病ラットに対するVFC、セルロース、またはイヌリン含有食物の効果を図表によって例示する。図8Aに示すように、VFC含有食物を与えられたラットは、セルロースまたはイヌリン含有食物を与えられたラットより少ない脂肪肝を示した(Sudan black染色によって測定)。0(正常な範囲内)から5(重症)のスケールにおいて、VFC含有食物を与えられたラットは、平均して3.4であった。これを、セルロース含有食物を与えられたラットについての4.6のスコア、およびイヌリン含有食物を与えられたラットについての4.1と比較する。セルロース含有食物およびイヌリン含有食物を与えられたラット群に対して、VFC含有食物を与えられたラット群では有意に異なった(p<0.01、記号「**」によって示す)。イヌリン含有食物を与えられたラットとセルロース含有食物を与えられたラットとの間に有意差は観察されなかった。
** セルロース群と有意に異なる (p<0.01)
*** セルロース群と有意に異なる (p<0.001)。
ズッカー糖尿病ラットモデルにおけるこの研究は、VFC含有食物が、有意に、血糖管理を改善し、腎臓損傷を減少させ、膵臓β細胞を保存し、インスリン感受性を改善し、したがって体内で総グルコース負荷を減少させることを示す。さらに、研究にわたる体重増加の割合の概ね10%の低下が、他の繊維が強化された食物と比較して、VFC含有食物を与えられたラットにおいて観察された。これは、研究中に見られる食品摂取の減少に部分的に起因し得るが、食品摂取の減少は研究の最初の3週間においてのみ有意であった。実施例4にさらに示すように、VFCはまた、GLP−1および満腹誘導PYYの分泌を増加させる。
この実施例は、膵臓の調節不全、脂質異常症、および肥満症に対する、顆粒化粘性繊維ブレンド(VFC顆粒)(繊維複合体PolyGlycopleX(PGX(登録商標))ともまた称される)を含む食物繊維組成物の効果を決定するための、高スクロース食物によって誘導された肥満症ラットモデルにおいて行われた研究を記載する。
繊維を増強したラット飼料:
粘性繊維複合体(VFC)(コンニャク/キサンタン/アルギネート(70:13:17))顆粒(すなわち、繊維ブレンドを顆粒化によって加工し、PGX(登録商標)として商業的に公知の複合体を形成させた)を、基本的ラット飼料(D11725:Research Diets、New Brunswick、New Jersey)に組み込んだ。この研究に使用された代替食物は、下記の表3に示すように他の繊維形態を組み込んでいた。不溶性であり、非発酵性であり、不活性な参照化合物であると考えられるセルロースを、基本的参照繊維として選択した(J.W. Andersonら、J. Nutr.、124巻:78〜83頁(1994年))。
図9は、43週間の研究にわたってスクロースを与えられたSprague−Dawleyラットにおける体重増加および血清トリアシルグリセロール(TAG)に対する顆粒化VFC(PGX(登録商標))またはセルロース食物の効果を図表によって例示する(「*」記号は、p<0.05を示し;「**」記号は、p<0.01を示し;「***」記号は、p<0.001を示す)。最初の体重は、VFCを与えられた群(215±3グラム)とセルロースを与えられた群(221±3g)との間で異ならなかった。図9に示すように、体重はスクロースに富んだ食物によって両方の群において経時的に増加したが、体重増加は研究の開始から第22週までにおいて、セルロースを与えられた群と比較して、VFCを与えられた群において有意に弱まった(p<0.05)。反復測定は、体重増加(p=0.04)に対する有意な処理効果を示し、VFCを与えられたラットは、体重増加の減少を示した。最終体重は群間で有意に異なることはなかったが(p=0.20;各々、VFCおよびセルロース摂食について660±22対645±26g)、VFCラットは、研究の終わりにおいて7%低い体重を維持した。VFCを与えられたラットについての食品消費量は、セルロースを与えられたラットと同様であった(データは示さず)。
この肥満症の食物誘導性モデルにおいて予想されるように、スクロースを与えられたSprague−Dawley(SD)ラットは、概ね18〜25週間まで、経時的に急速に体重を増やしたが、この時点で体重はより遅い増加速度へと安定化した。図9に示すように、急速な体重増加期間中、VFC顆粒は、セルロースと比較して体重変化を有意に減少させ、研究の後期におけるより遅い増加相の間には、わずかな減少が観察された(すなわち、より高齢のラット)。図9にさらに示すように、血漿TAGは、高齢のラットにおいてのみベースラインを超えて増加し、VFCは、TAGにおけるこの上昇を有意に鈍化させた。このデータと一致して、脂肪肝は、組織形態計測によって測定すると、セルロースを与えられた動物と比較して、VFCを与えられた動物において有意に減少した。
この実施例は、短期間の体重減少および関連する危険因子に対する、顆粒化粘性繊維複合体(VFC顆粒)(繊維複合体PolyGlycopleX(PGX(登録商標))とまた称される)を含む食物繊維組成物の効果を示す、過体重および肥満の成人ヒト被験体における研究について記載する。
参加者:全部で29人のあまり体を動かさない(sedentary)成人(23人の女性;6人の男性、20〜65歳、概ね25kg/m2〜36kg/m2のボディマス指数(BMI)範囲)は、地方紙に掲載した一連の広告によって参加するように招かれた。被験体は、このプログラムへの参加の前にインフォームドコンセントを与えられた。1975年のヘルシンキ宣言に記載された倫理基準によって観察的分析を行った。
体重減少および他の人体計測パラメーター:14週間のVFC使用の間に、群の体重(−5.79±3.55kg)、ウエスト測定(−12.07±5.56cm)、体脂肪%(−2.43±2.39%)、およびBMI(−2.26±1.24kg/m2)に有意な減少があった。完全な結果を、下記の表4および5に示す。
a=体重はキログラム(kg)である
b=ウエストおよびヒップは、センチメートル(cm)である
c=BMI(kg/m2)。
a=体重はキログラム(kg)である
b=ウエストおよびヒップは、センチメートル(cm)である
a=体重はキログラム(kg)である
b=ウエストおよびヒップは、センチメートル(cm)である。
この実施例は、脱脂粉乳を与えられた対照被験体と比較した、粘性繊維複合体(VFC)の補給の後の、血漿PYYレベルの増加および糞便の短鎖脂肪酸(SCFA)の増加を示す標準体重を有する健康な成人における研究について記載する。
多数の食物繊維は、消化管満腹ホルモンの分泌の増強および腸機能の改善を含めた多数の健康上の利益を有することが示されてきた(R.A. Reimerら、Endocrinology、137巻:3948〜3956頁(1996年);ReimerおよびRussell、Obesity、16巻:40〜46頁(2008年);P.D. Caniら、Br. J. Nutr.、92巻:521〜526頁(2004年);T.C. AdamおよびR.S. Westererp−Plantenga、Br. J. Nutr.、93巻:845〜851頁(2005年))。グルカゴン様ペプチド−1(GLP−1)およびペプチドYY(PYY)は、食品摂取の減少に関与する食欲不振誘発性のペプチドであり、一方、唯一の公知の食欲促進性ペプチドであるグレリンは、空腹感と関連する(WrenおよびBloom、Gastroenterology、132巻:2116〜2130頁(2007年))。
被験体:参加者は、18.5〜28.4kg/m2のBMI(すなわち、標準体重)を有する18歳〜55歳の健康な非喫煙者の男性および女性であった。
GLP−1:活性GLP−1を、LINCO research(Millipore、St.Charles、MO)からのELISAキットを使用して定量化した。メーカーによると、アッセイ感受性は、100μlの試料のサイズについて2pMである。4pMで、アッセイ内CVは8%であり、アッセイ間CVは13%である(Millipore、St.Charles、MO)。
54人の被験体(25人の男性および29人の女性)が研究に参加し、4回の来院(V0〜V3)全てに参加した。研究から離脱した被験体はなく、生成物は耐容性良好であった。対照生成物を与えられた対照群(11人の男性、16人の女性)は、平均年齢が30.9±10.8歳であり、最初のBMIが22.8±2.4であった。試験生成物(VFC)を与えられた群は、平均年齢が32.3±10.3歳であり、最初のBMIが22.7±2.1であった。群間でベースラインの臨床および生化学的特性の差異はなかった。
下記の表10に示すように、VFC(PGX(登録商標))による酢酸の濃度は、対照(P=0.01)群に対して有意により高かった。V1(ベースライン;p=0.286)またはV2(p=0.096)において群間で酢酸濃度の差異はなかったが、V3においてVFC(PGX(登録商標))による濃度は対照群より有意に高かった(p=0.018)。群間で、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、または乳酸濃度において、有意な処置差はなかった。反復測定分析は、対照(P=0.06)に対して、VFC(PGX(登録商標))を消費した被験体において、V3におけるより高い総SCFAとして同定された、総SCFAについての有意な処置効果を示した(P=0.03)。糞便のpH(0.02)について来院の有意な効果があり、両方の群はV1とV3との間で減少した。
血漿グレリン、PYY、GLP−1、インスリン、グルコース、およびHOMA−IRのレベルの分析の結果を、上記の表9に示す。下記の表10に示すように、V3において空腹時グレリンとプロピオン酸との間に有意な負の相関があった(r=−0.29;P=0.03)。ベースラインと最終来院との間のプロピオン酸の変化は、V3−V1として計算し、δプロピオン酸と称した。δプロピオン酸は、δインスリン(r=−0.26;P=0.05)およびδHOMA−IR(r=−0.25;P=0.07)と負に関連した。
血漿PYYレベルの分析
この実施例において記載する研究の結果は、VFC使用が、対照生成物と比較して、空腹時PYYのレベルを増加させ、これはBMI<23の参加者において統計的に有意であることを示す。PYYの血漿濃度は典型的には、過体重および肥満のヒトにおいて減少し(R.L. Batterhamら、Nature、418巻:650〜654頁(2002年))、PYYのこの分泌の障害は、肥満症の発症を促進し、かつ/または体重減少を妨げ得る。
上記で記載のように、発酵性食物繊維は、エネルギー摂取を減少させること、および食欲不振誘発性の消化管ホルモンの分泌を増加させることが示されてきた。遠位消化管における食物繊維の微生物発酵からSCFAが生じることは、この制御において役割を果たすと考えられる。最近、Caniら、Am J. Clin Nutr、90巻:1236〜1243頁(2009年)は、呼気水素ガス排出(消化管微生物発酵の尺度)と、食品摂取を減少させる強力なインスリン分泌性ホルモンである血漿GLP−1との間に有意な相関を示した。10g/dまでの新規な機能繊維複合体であるPGX(登録商標)を消費している被験体における総SCFA、特に、酢酸の糞便中濃度の有意な増加を示すことによって、本研究はこれらのデータを基礎とする。
この実施例は、顆粒化粘性繊維複合体(VFC)(コンニャク/キサンタン/アルギネート(70:13:17))の一次構造の分析を記載する(すなわち、繊維ブレンドを顆粒化によって加工し、PGX(登録商標)として商業的に公知の複合体を形成した)。
多糖類は、グリコシドのヒドロキシル基によって連結している糖(単糖類)から構成される天然ポリマーである。これらは分岐状または直鎖状でよく、数千ダルトンから2百万ダルトン超の範囲の非常に高い分子量を有することができる。顆粒化VFC(70%のコンニャクマンナン、17%のキサンタンガム、13%のアルギン酸ナトリウム)の一次構造を、メチル化分析、加水分解およびクロマトグラフィーならびに加水分解およびNMR分光法を使用して決定した。
この実施例において使用した全ての多糖類は、InovoBiologic Inc(Calgary、Alberta、Canada)から供給された。単一の多糖類は、コンニャクグルコマンナン(ロット番号2538および2681);キサンタンガム(ロット番号2504および2505);ならびにアルギン酸ナトリウム(ロット番号2455、2638、および2639)であった。顆粒化VFC(PGX、ロット番号900495および2029070523)は、70%のコンニャクマンナン、17%のキサンタンガム、および13%のアルギン酸ナトリウムをブレンドし、30%〜60%(w/w)の水をVFBに加え、続いて熱を加えて、加えた水を乾燥させることによって生成した。3成分混合物♯1(TM1、ロット番号900285、900416、および1112050809)と称される、同じ3成分混合物(未加工VFB)の試料を、加工(例えば、顆粒化)の前に採取した。
基本原理:部分メチル化アルジトール酢酸のGCMS分析を使用して、多糖類の単糖類構成成分およびこれらの結合の位置を明らかにした(H. Bjoerndalら、Carbohydrate Research、5巻:433〜40頁(1967年))。したがって、メチル化分析によって、3つの多糖類(コンニャクマンナン、キサンタンガム、およびアルギネート)を一緒に加えて、これらを熱処理および顆粒化プロセスによって加工するプロセスによって生じた新規かつ予想外の糖および結合位置を明らかにすることができる。しかし、メチル化分析は、糖がどのように一緒に連結しているか(αまたはβ)を示さない。メチル化分析は、メチル化せず、加水分解に対して耐性であるウロン酸(例えば、アルギン酸ナトリウム)の分析には不十分であることは公知である(Percivalら、Chemistry and Enzymology of Marine Algal Polysaccharides、Academic Press、101頁(1967年))。アルギン酸ナトリウムは完全にウロン酸(マンヌロン酸およびグルロン酸)から構成されるため、VFCを分析するためにさらなる方法が必要であり、これには、加水分解、ならびに下記のようなパルスアンペロメトリック検出法を有する高速アニオン交換クロマトグラフィー(HPAEC−PAD)、および1H NMR分光法による、得られた中性糖およびウロン酸の分析が関与する。
VFCの各個々の構成成分(コンニャクマンナン、アルギン酸ナトリウム、キサンタンガム)、非顆粒化VFB(「3成分混合物♯1」または「TM1」と称する)および顆粒化VFC(PGX(登録商標)と称する)が含まれる、表11において下記で示す試料を分析した。秤量した量の単一の多糖類および3成分混合物を取り、数滴のジメチルスルホキシドを450μgの各試料に加えた。試料を水酸化ナトリウム(NaOH/ヨウ化メチル(MeI))を使用してペルメチル化(permethylated)し、試料を振盪し、次いで2時間の期間にわたり全部で4回超音波処理した。試料をクロロホルム抽出によって精製し、次いで2Mのトリフルオロ酢酸(TFA)で120℃にて2時間加水分解し、2MのNH4OH中の重水素化ホウ素ナトリウム(NaBD4)で2時間室温にて還元した。重水素化ホウ素の分解によって生成されたボレートを、氷酢酸中のメタノールの混合物(90:10)を3回添加することによって除去し、続いて凍結乾燥した。次いで、無水酢酸を使用して試料をアセチル化した(1時間、100℃)。アセチル化試料を、クロロホルムへの抽出によって精製した。
基本原理:
キサンタンガムおよびアルギン酸ナトリウムは両方とも、ウロン酸、すなわち、グルクロン酸(キサンタンガム)ならびにマンヌロン酸およびグルロン酸(アルギン酸ナトリウム)を含有する。これらの構造的特徴を同定することは困難である。これは、電子求引性カルボキシル基によってもたらされる多糖類中のウロン酸の極度な加水分解抵抗性によるものであり、これによって酸触媒加水分解における第1段階、すなわち、グリコシド酸素原子のプロトン化を達成することが非常に困難となる(Percivalら、Chemistry and Enzymology of Marine Algal Polysaccharides、Academic Press、104頁(1967年))。これによって、これらの多糖類が、攻撃に対し非常に安定的なものになるという効果を有する。より古い文献において、アルギン酸ナトリウム加水分解の方法である数時間の90%H2SO4による処理、続いて希釈後の24時間の煮沸が記載されている(Fischerら、Hoppe−Seyler’s Z Physiol Chem、302巻:186頁(1955年))。しかしより最近では、強力な揮発性酸であるトリフルオロ酢酸(TFA)が使用されてきており、除去の容易さについての揮発性があるという追加的な利点を伴って、ポリウロニド中の非常に耐性の結合を加水分解することが見出されてきた(L. Houghら、Carbohydrate Research、21巻:9頁(1972年))。
GCMS分析:部分メチル化アルジトール酢酸(PMAA)を、ガスクロマトグラフィー質量分析法(GCMS)によって分離し、同定した。GC分離はDB5カラムで行った(45℃にてオンカラム注入、40℃で1分、次いで、100℃へと25℃/分、次いで、290℃へと8℃/分の温度プログラム、最後に290℃にて5分間で維持)。MS同定は、単位分解によって50〜620ダルトンの質量範囲にわたって走査モードで70eVのイオン化電圧にて行った。
3種の多糖類から構成糖を放出させる加水分解条件を確立して、両方の中性糖(グルコース、マンノース)をウロン酸(グルクロン酸、マンヌロン酸、およびグルロン酸)から分離することができるクロマトグラフィー法を開発した。
機器:Dionex ICS−3000 DualポンプICシステム、電気化学的検出器、Chromeleonデータシステム。
材料:水(脱イオン化および濾過済み)、水酸化ナトリウム(50%溶液、HPLC電気化学的グレード)、酢酸ナトリウム、無水(≧99.5%)。
試料溶液を、30mg/mlのD2O中の最初の濃度から概ね0.02mg/mlの濃度で調製した(NMR試料)。アリコート(15μl)の加水分解産物および標準液を脱イオン水(30mg/ml)に溶解し、分析のために脱イオン水で0.0225mg/mlに希釈した。3つの多糖類からの予想される加水分解産物構成成分の各々の標準液を、同様に調製した:グルコースおよびマンノース(コンニャクグルコマンナンおよびキサンタンガムから)、グルクロン酸(キサンタンガムから)、ならびにマンヌロン酸およびグルロン酸(アルギン酸ナトリウムから)。
表14は、様々な繊維試料の加水分解産物のDionexイオンクロマトグラフィーの結果を示す。
基本原理:
核磁気共鳴分光法(NMR)は、スペクトルが、有機分子中のプロトン(水素原子)の位置による分子の一次構造についての膨大な情報を含有するため、有機分子の分析のための価値あるツールである。したがって、基本的レベルで、1H NMRスペクトルの能力は、対象の混合物中の標準化合物および未知試料の化学シフトおよび積分に対する十分に確立した規則を使用して、様々な特徴を「フィンガープリント」することができる適当なレベルの一次構造の情報を提供することである。炭水化物は、NMRにおいて、分析のために有用なものとなるいくつかの特有の特徴を有する。炭水化物のNMRスペクトルの2つの主要な特有の特徴は、(i)糖環中のC1と関連するプロトンであり、典型的には他の主要な特徴より低い磁場で起こるいわゆる「アノマー」共鳴;(ii)糖環の残りと関連するプロトンの「環エンベロープ」である。例えば、グルコースについて、αおよびβアノマー共鳴は、各々、5.2ppmおよび4.6ppmにおいてであり、環プロトンエンベロープは、各々、3.1ppm〜3.9ppmである。
単一の多糖類および3成分混合物の試料を、100℃にて2MのTFAで4時間および24時間部分的に加水分解した。濾過した加水分解産物試料(30mg)をD2O(1ml)に溶解し、凍結乾燥し、その後D2Oに再溶解し、NMRチューブ中に入れた。予想される2種の単糖類および3種のウロン酸の標準液を、同様に調製した。
単糖類およびウロン酸標準についての1H NMRスペクトルは十分に分解され、これらの特徴的な化学シフトを、キサンタンガムおよびアルギン酸ナトリウムの加水分解産物、ならびにVFC(PGX(登録商標))の加水分解産物(データは示さず)の両方において見出した。キサンタンガムからのグルコースおよびマンノースについて観察された化学シフトは、アノマー共鳴(4.6〜5.2ppm)に、および糖環共鳴(3〜4ppm)に分解することができた。アルギン酸ナトリウムからのマンヌロン酸およびグルロン酸について観察された化学シフトは、一緒により近接した(3.6〜5.2ppm)。顆粒化VFC(PGX(登録商標))加水分解産物において見出されたウロン酸共鳴は、明らかにキサンタンガムおよびアルギン酸ナトリウムの加水分解産物において見出されるものの組合せであったが、これは顆粒化VFC(PGX(登録商標))中の化学的に未変化のアルギン酸ナトリウムの存在をさらに支持する。
この実施例に記載する結果は、顆粒化VFC(PGX(登録商標))の一次化学構造が、事前処方された未加工/非顆粒化VFB(TM1)と比較して本質的に未変化であったことを示す。この実施例に記載するように、メチル化の古典的方法によって、コンニャクグルコマンナンおよびキサンタンガム構成成分が予想される単位および連結を含有し、VFB/C構成成分を一緒に混合または加工することによって導入され得る説明不可能なさらなる構造構成成分は存在しなかったことが示された。
この実施例は、顆粒化粘性繊維複合体(VFC)(コンニャク/キサンタン/アルギネート(70:13:17))顆粒の流動挙動および巨大分子特性の分析について記載する(すなわち、繊維ブレンドを顆粒化によって加工し、PGX(登録商標)として商業的に公知の複合体を形成させた)。この実施例に記載する結果は、相互作用がポリマーレベルで顆粒化VFCの構成成分の間に起こっており、ネットワークおよびジャンクションゾーンを確立し、下記の名称(nomenclature)を有する新規な多糖類を形成していることを示す。α−D−グルクロノ−α−D−マンノ−β−D−マンノ−β−D−グルコ),(α−L−グルロノ−β−D−マンヌロノ),β−D−グルコ−β−D−マンナン。
この実施例において記載する研究を行い、コンニャクマンナン、キサンタンガム、およびアルギン酸ナトリウムを含む3成分顆粒化VFB/C混合物が、3つの構成成分全てが関与するネットワークおよびジャンクションゾーンを含有して、その結果、未加工/非顆粒化VFB、または個々の構成成分であるコンニャクマンナン、キサンタンガム、もしくはアルギン酸ナトリウムと比較して、加工済/顆粒化VFCに独特な溶液流動特性がもたらされているか否かを調査した。溶液中の顆粒化VFC(PGX(登録商標))中の3種の多糖類の間の非共有結合性巨大分子相互作用の存在を、下記で記載する技術によって調査した。コンニャクグルコマンナンとキサンタンガムとの間の2成分相互作用が、実施例5に記載する研究の結果から予想されため、さらなる分析を行い、考えられる3成分相互作用における第3の多糖類であるアルギン酸ナトリウムの任意の関与を特に調べた。
第1の研究において、流動曲線を、いくつかの濃度の未加工/非顆粒化VFB(3成分混合物♯1、「TM1」と称される)および顆粒化VFC(PGX(登録商標))で生じさせ、これらを同じ濃度のVFB/Cの各々の単一の構成成分単独の溶液についての流動曲線と比較し、3成分混合物の水性溶液の流動挙動における相乗効果を明らかにした。
単一の多糖類および3成分混合物は、脱イオン蒸留水の溶液中で研究した。精密に秤量した試料を、25℃にて100gの水において0.1g、0.2g、および0.5gの濃度(各々、0.1%、0.2%、および0.5%)で分散させ、撹拌しながら2時間水和させた。ここで、秤量した量の水を磁気スターラー上に置き、渦を生じさせ、その後、小数第4位まで秤量した試料を渦の中央にゆっくりと注いだ。2時間後、溶液を高速ミキサー(IKA剪断ミキサー(15K rpm))で1分間剪断し、全ての粒子材料が完全に混合されることを確実にした。次いで、分析のために適切であると見なす前に、試料をさらに1時間撹拌した。
溶液流動挙動は、25.0±0.1℃でC14 DIN 53019同心円筒測定システムを使用して、Bohlin Geminiレオメーターで測定した。定常状態ずり速度を、一連の絶え間なく加えたずり応力(0.1Paから10Paへと上昇する)で測定した。流動挙動を、最初に、対数ずり速度に対する対数粘度の流動曲線を使用して特性決定した。
図13A、13B、および13Cは、25℃で測定した、各々、0.1%w/w、0.2%w/w、および0.5%w/wでの、コンニャクグルコマンナン、キサンタンガム、およびアルギン酸ナトリウムの流動曲線を図表によって例示する。図13A〜Cに示す個々の多糖類の溶液についての流動曲線は、キサンタンガムが最も強力な粘性化剤(図13B)であり、続いてコンニャクグルコマンナン(図13A)および最後にアルギン酸ナトリウム(図13C)であることを示す。試料の単一の多糖類の異なるロットの溶液の間に流動挙動の差異はほとんど見られなかった。キサンタンガム溶液はまた、多くのずり速度の桁にわたる最も広範なずり流動化(shear thinning)領域(ここで、対数プロットは直線的であった)を有した。
図11に示す顆粒化VFC(PGX(登録商標))の流動曲線と図13A〜13Cに示す個々の構成成分の流動曲線とを比較すると、これらの結果から、相互作用が顆粒化VFC中の多糖類の間に起こり、未加工/非顆粒化VFB(TM1)または顆粒化VFC(PGX(登録商標))中に存在する特定の3成分組成物について予想されるものより大きな粘度およびずり流動化挙動の程度を生じさせたことが示唆される。顆粒化VFC(PGX(登録商標))試料の全体的な流動挙動は、キサンタンガムの流動挙動と最も近かったが、驚いたことに、顆粒化VFC(PGX(登録商標))の粘度はキサンタンガム単独の粘度より実際高かった。これを図12Aおよび12Bに示し、これにより、キサンタンガムと比較した顆粒化VFC(PGX(登録商標))についての、より高いK値、および概ね0.45%濃度未満で、より低いη比較値が強調される。未加工/非顆粒化VFB(TM1)および顆粒化VFC(PGX(登録商標))のキサンタンガム含量が17%のみであり、残りの83%があまり強力ではない増粘剤であるコンニャクマンナンおよびアルギン酸ナトリウムを含むことを考慮すれば、これらの結果は、顆粒化VFC(PGX(登録商標))試料中の多糖類の間に起こった相互作用の明白な証拠を提供する。
さらなる実験を行い、下記のようにVFB/Cの流動挙動および巨大分子特性に対する、様々な濃度のアルギン酸ナトリウムの効果および熱処理の効果を決定した。
コンニャクグルコマンナン、キサンタンガムおよびアルギン酸ナトリウムの混合物を調製した。混合物は、一定比(KM:XG=4.12:1)のコンニャクグルコマンナン(KM)およびキサンタンガム(XG)、ならびに変動する量のアルギン酸ナトリウム(A0〜A33)(0%、2%、5%、8%、11%、13%、17%、21%、24%、27%、30%、および33%)を含有した。全ての試料は、2成分(コンニャクグルコマンナンおよびキサンタンガム)または3成分(コンニャクグルコマンナン、キサンタンガム、およびアルギネート)繊維の組合せの乾燥混合物として最初に調製した。各試料(混合物)を、小数点第4位まで秤量し(乾燥)、リストシェーカー(wrist shaker)を使用して徹底的に混合し、必要とするまで−19℃に保持した。各組成物の水性溶液を、磁気スターラーによって撹拌しながら5.0gの各試料(混合物)を1kgの脱イオン水に加えることによって、0.5%の単一の濃度で調製し(すなわち、渦を脱イオン水中に最初に生じさせ、試料を渦の中心にゆっくりと注いだ)、均一となるまで4時間にわたり水和させた。全ての試料を調製するまで、混合物の水性溶液を5℃に維持した。
20mlアリコートの各溶液を次いで取り出し、下記のように処理した。(i)周囲温度(22℃)でインキュベートした(非加熱)か、または(ii)サーモスタット制御を有するオーブン中で90℃にて1時間(A0HからA33H)または4時間(A0H4からA33H4)加熱した(試料は蒸発による損失を避けるために密閉容器中に入れ、定期的に振盪して、完全な水和を確実にした)。
非加熱の2成分(A=0)、および3成分混合物についての流動曲線(25℃で測定)を図14Aに示す。1時間加熱した2成分および3成分混合物についての流動曲線(25℃で測定)を、図14Bに示す。4時間加熱した2成分および3成分混合物についての流動曲線(25℃で測定)を、図14Cに示す。
全体的に、これらの結果は、3成分溶液の熱処理が、巨大分子相互作用の全体的なレベルを有意に増加させたことを示す。加工の前および後の流動挙動が同様であった加工における状況と対照的に、これらの試料を希釈溶液中で熱処理し、新たに混合した構成成分から作製した。0%〜約5%のアルギン酸ナトリウムを含有する粉末混合物の溶液についてのK値は、熱処理後に実際に減少したため、相互作用のこのより高いレベルは、コンニャクグルコマンナンとキサンタンガムとの間の相互作用の増強によるものである可能性は低かった。むしろ、熱処理は、アルギン酸ナトリウムとコンニャクグルコマンナンおよびキサンタンガムの1つまたは両方との相互作用を増強させたようである。
基本原理:
PolyGlycopleX(登録商標),(α−D−グルクロノ−α−D−マンノ−β−D−マンノ−β−D−グルコ),(α−L−グルロノ−β−D マンヌロノ),β−D−グルコ−β−D−マンナン(PGX(登録商標))ともまた称されるVFC(コンニャク/キサンタン/アルギネート(70:13:17))顆粒の予想外に高い粘度によって(すなわち、繊維ブレンドを顆粒化によって加工し、PGX(登録商標)として商業的に公知の複合体を形成させた)、本発明者らは、これらの巨視的な観察の背後にある分子基盤を提供し得る分子レベルでの相互作用を探すために、分析用超遠心機におけるこれらの沈降速度挙動によって明らかになるような、コンニャクグルコマンナン、キサンタン、およびアルギネートの混合物の水力学的特性を調査するに至った。この研究において、分析用超遠心機における沈降速度の技術を、グルコマンナンが主要な構成成分であった混合物(キサンタンおよびアルギネートが補われた)の特性を調査するためのプローブとして使用した。
多糖類
研究に使用される全ての多糖類は、InovoBiologic Inc、(Calgary、Alberta、Canada)から供給された。すなわち、コンニャクグルコマンナン、ロット番号2538;キサンタンガム、ロット番号2504;およびアルギン酸ナトリウム、ロット番号2455/2639。多糖類を、個々に、ならびに顆粒化VFC(この研究において「PGX(登録商標)」と称する)、および非顆粒化VFB(この研究において「TM1」と称する)を含む3成分混合物として研究した。試料を脱イオン蒸留水に溶解し、次いでホスフェートクロリド緩衝液におけるイオン強度0.0001M、0.001M、0.01M、0.1M、および0.2Mの溶液にpH約6.8で透析した。イオン強度>0.05Mは、NaClを加えることによって補った。
分析用超遠心機における沈降速度の技術を、相互作用研究のためのプローブとして使用した。この自由溶液法(free−solution method)は、そうでなければ相互作用現象を破壊または妨害し得るカラム、膜材料、他の分離媒体または固定化を必要としないため、他の方法に勝る利点を有する(S.E. Harding、Analytical Ultracentrifugation Techniques and Methods、231〜252頁、Cambridge:Royal Society of Chemistry(2005年))。Rayleigh干渉顕微鏡を備えたBeckman XL−I超遠心機を使用した。CCDカメラシステムを使用して、データを得た。最初のスキャンを3000rpmの低いロータースピードで行い、45000rpmのロータースピードに調節する前に、非常に高い分子量の粒子(検出されなかった)の存在をモニターした。沈降係数sを、20.0℃における水の密度および粘度の標準条件に補正し、s20,wを得た。スキャンを、2分の間隔で約12時間の操作時間の間に行った。Claverieら、Biopolymers、14巻:1685〜1700頁(1975年)の有限要素分析法に基づいた「最小二乗g(s)」SEDFITアルゴリズム(Dam&Schuck、Methods in Enzymology、384巻:185頁(2003年))を使用して、沈降係数分布g(s)対sの分布に関してデータを分析した(例えば、S.E. Harding、Carbohydrate Research、34巻:811〜826頁(2005年)を参照されたい)。沈降係数分布の変化の分析を使用して、相互作用の存在を確認した。2.0mg/mlまたは0.5%(100gの水中0.5g)の総ローディング濃度を、対照および混合物のために用いた。
反応物の完全性
コンニャクグルコマンナン、キサンタン、およびアルギネートを分析用超遠心機によって最初に別々に特性決定し、これらの分子の完全性を確立した。
次いで、沈降係数分布プロットを、対照(2mg/ml)において使用されたのと同じ総ローディング濃度で、下記の3成分混合物:未加工/非顆粒化/非加熱VFB(TM1)(図17A、B)および顆粒化/加熱VFC(PGX(登録商標))(図17C、D)について生じさせた(最大10Sまで)。相互作用についての本発明者らの基準として、本発明者らは、対照における最も沈降する種(キサンタン)よりも大きな見掛けの沈降係数を有する材料の量を推定した。つまり、>3.5Sで沈降する材料は、相互作用生成物と見なす。
固定グルコマンナン:キサンタンガム比および変化するアルギネート濃度(0%〜33%)を含有する混合物についての沈降係数分布。混合物は、非加熱(0)であるか、または1時間(H1)もしくは4時間(H4)熱処理された。
グルコマンナン、キサンタン、およびアルギネートの混合物は、中程度の量の電解質を加えることによって除去される相互作用生成物の存在を示す。これらの観察は、0.01M超のイオン強度の支持電解質を加えることによって抑制することができる3成分混合物内の相互作用と一致する。低い沈降係数(<3.5S、本発明者らが研究した条件下で)で沈降するかなりの割合の材料が存在するため、相互作用は化学量論的ではない。
基本原理:
顆粒化VFC(PGX(登録商標))は水中で非常に粘性の溶液を生成するが、粘着性ゲルを形成しない。上記の結果は、ポリマーレベルでの3つの構成成分(コンニャクマンナン、キサンタンガム、およびアルギネート)の複合体相互作用の形成と一致する。アルギネートをVFCから分離できるか否かを決定するために、実験を行い、カルシウムイオンによってアルギネートを溶液中のVFCから分離することができるか否かを試験した。アルギネートは、カルシウムが媒介する沈殿およびゲル化特性を有することが公知である(K. Clare、「Algin」Whistler R.L.およびBeMiller J.N.編、Industrial Gums、Academic Press、116頁(1993年);A. Haugら、Acta Chem. Scand.、19巻:341〜351頁(1965年))。アルギン酸ナトリウムの純粋な溶液は、カルシウムイオンの添加に対して強力および即座に反応し、カルシウム添加の様式によって沈殿物またはゲルを形成する(Clareら(1993年);Haugら(1965年))。したがって、典型的なゲル化反応において、無水第二リン酸カルシウムなどの不溶性カルシウム塩、続いてグルコノデルタラクトン(glucono deltalacetone)などのゆっくり放出される酸を、アルギン酸ナトリウム溶液に加え、これによってCa++イオンがゆっくりと放出され、均一なゲルの形成をもたらす。しかし、塩化カルシウムの場合のように、Ca++イオンが急速に加えられた場合、即座の沈殿が起こる。アルギネート巨大分子のポリグルロネートセグメントは、Ca++イオンと最も強力に結合することが公知である(Kohnら、Acta Chemica Scandinavica、22巻:3098〜3102頁(1968年))が、これらのセグメントが他の2種の多糖類の1つまたは両方との相互作用によってあまり利用可能ではなくなった場合、アルギン酸カルシウム沈殿は制限される可能性がある。
0.5%(100gの水中の0.5g)の脱イオン蒸留水中の未加工VFB(TM1)および加工済/顆粒化VFC(PGX(登録商標))の溶液のアリコートを、0.1%w/w、0.05%w/w、および0.01%w/wに希釈した。各濃度で、5mlの10%CaCl2・2H2O溶液を加え、溶液において徹底的に混合し、0.5%のCa2+イオン濃度を達成した。Ca2+イオンの同じ添加をまた、(1)未加工VFB(TM1)および加工済/顆粒化VFC(PGX(登録商標))溶液の濃度と同じアルギネート濃度を含有する並行した一連のアルギン酸ナトリウム単独の対照溶液;ならびに(2)未加工VFB(TM1)および加工済/顆粒化VFC(PGX(登録商標))の0.5%溶液中と同じアルギン酸ナトリウム濃度(100gの水中のgで測定)を含有し、同じ相対割合の2種の多糖類を含有する、コンニャクグルコマンナンまたはキサンタンガムとアルギン酸ナトリウムとの2成分混合物の溶液に対して行った。沈殿物の存在/不存在についての外観検査の前に、溶液を30分間静置した。
結果を下記の表20に示す。
顆粒化VFC(PGX(登録商標))におけるアルギネート挙動のこの研究において、塩化カルシウムを添加することによってカルシウムイオンが急速に導入されたとき、沈殿またはゲル生成が起こらなかったことが示された。並行対照実験において、塩化カルシウムを、漸減濃度のアルギン酸ナトリウムの純粋な溶液に加え、これによって非常に低いアルギネート濃度でさえアルギン酸カルシウムの即座の沈殿が生じた。これらの結果は、通常溶液中でCa++イオンと強力に結合するアルギネート巨大分子のポリグルロネートセグメントが、アルギン酸ナトリウムがコンニャクグルコマンナンおよびキサンタンガムの存在下にあるVFB/C溶液中のこのような相互作用のために、あまり利用可能ではなかった(または、利用不可能であった)ことを示唆する。これは、他の2種の多糖類の1つまたは両方との代替の相互作用によって、Ca++イオンに対して巨大分子のこれらのセグメントがあまり利用可能でないかまたは利用不可能であるためであり得る。アルギン酸ナトリウムを有するコンニャクグルコマンナンまたはキサンタンガムの2成分溶液にCa++イオンを加えたときに、アルギン酸カルシウム沈殿物が観察されたが、これは、アルギン酸ナトリウムは相互作用するのに他の2種の多糖類の両方の存在を必要とすることを示す。
実施例5に記載するVFB/Cの一次構造分析の結果は、顆粒化後に、顆粒化VFC中に存在する構成成分である多糖類の一次構造が未変化のままであり、共有結合性相互作用は、熱入力を伴う加工の前(TM1)にも後(顆粒化VFC)にも起こらなかったことを示す。しかし、この実施例に記載する巨大分子会合の分析の結果によって、非共有結合性相互作用が起こり、VFB/Cにおいて巨大分子レベルで生成されている新規な多糖類複合体がもたらされていることが明らかになる。流体力学的研究によって、未加工/非顆粒化VFB(TM1)および顆粒化VFC(PGX(登録商標))両方の溶液粘度は、混合物中の個々の多糖類の粘性化挙動の組合せから予想されるより有意により高いことが明らかに示される。溶液中のVFCの全体的な流動特徴は、キサンタンガム単独の流動特徴に最も近いが、VFCの粘度は、キサンタンガムの粘度よりさらに高い。この実施例において試験したVFCの実施形態(70%のKM、17%のキサンタン、13%のアルギン酸ナトリウム)が、17%の最も強力な増粘剤であるキサンタンガム、ならびに83%の2種の弱い増粘剤であるコンニャクマンナン(70%)およびアルギン酸ナトリウム(13%)のみを含有することを考慮すると、水中のこの流動挙動はコンニャクマンナンの流動挙動と同様であることが予想される。しかし、VFCの溶液流動挙動は、キサンタンガム単独の溶液流動挙動に実際にはより近く、この粘度はキサンタンガムよりさらに高かったことが決定された。
Claims (27)
- 代謝性疾患または障害と関連する1つまたは複数の症状の予防、処置、または回復のための医療食品であって、該医療食品は、
高粘性多糖類食物繊維組成物であって、約48%〜約90%(w/w)のグルコマンナン、約5%〜約20%(w/w)のキサンタンガム、および約5%〜約30%(w/w)のアルギネートを含む粘性繊維ブレンドまたはその複合体を含む、高粘性多糖類食物繊維組成物、ならびに
タンパク質、炭水化物、および脂肪からなる群より選択される少なくとも1種の多量養素
を含み、該医療食品は、代謝性疾患または障害と関連する1つまたは複数の症状の予防、処置、または回復のために調合される、医療食品。 - 約10g〜約100gの1日用量の前記高粘性多糖類食物繊維組成物を提供するために調合されるものである、請求項1に記載の医療食品。
- 約15g〜約35gの1日用量の前記高粘性多糖類食物繊維組成物を提供するために調合されるものである、請求項1に記載の医療食品。
- 前記食物繊維組成物が、約60%〜約80%(w/w)のグルコマンナン、約10%〜約20%(w/w)のキサンタンガム、および約10%〜約20%(w/w)のアルギネートを含む、請求項1に記載の医療食品。
- 前記代謝性疾患または障害が、代謝症候群、I型糖尿病、II型糖尿病、膵疾患、および高脂血症からなる群より選択される、請求項1に記載の医療食品。
- 医療食品製品を調製する方法であって、グルコマンナン、キサンタンガム、およびアルギネートを含む有効量の食物繊維組成物を、医療食品製品に加えるステップを含む、方法。
- 前記医療食品は、代謝性疾患または障害と関連する1つまたは複数の症状の予防、処置、または回復のために調合される、請求項6に記載の方法。
- 前記食物繊維組成物が、約60%〜約80%(w/w)のグルコマンナン、約10%〜約20%(w/w)のキサンタンガム、および約10%〜約20%(w/w)のアルギネートを含む、請求項6に記載の方法。
- 前記医療食品は、約10g〜約100gの1日用量の前記高粘性多糖類食物繊維組成物を提供するために調合される、請求項6に記載の方法。
- 代謝性疾患または障害と関連する1つまたは複数の症状を予防、処置、または回復させるための方法であって、該方法は、代謝性疾患または障害と関連する1つまたは複数の症状の予防、処置、または回復を必要としているヒト被験体に、約25mg/kg/日〜約1000mg/kg/日の高粘性多糖類食物繊維組成物を、該被験体において該代謝性疾患または障害と関連する1つまたは複数の症状を予防、処置または回復させるのに有効な期間の間投与するステップを含み、該高粘性多糖類食物繊維組成物は、約48%〜約90%(w/w)のグルコマンナン、約5%〜約20%(w/w)のキサンタンガム、および約5%〜約30%(w/w)のアルギネートを含む繊維ブレンドまたはその複合体を含む、方法。
- 前記代謝性疾患または障害が、代謝症候群、I型糖尿病、II型糖尿病、膵疾患、および高脂血症からなる群より選択される、請求項7または10に記載の方法。
- 代謝性疾患または障害と関連する1つまたは複数の症状の予防、処置、または回復を必要としている前記被験体が、インスリン抵抗性を患っているか、またはインスリン抵抗性を生じる危険性がある、請求項10に記載の方法。
- 代謝性疾患または障害と関連する1つまたは複数の症状の予防、処置、または回復を必要としている前記被験体が、グルコースによって誘導される器官損傷を患っているか、またはグルコースによって誘導される器官損傷を生じる危険性がある、請求項10に記載の方法。
- 前記食物繊維組成物を、少なくとも1日1回少なくとも2週間の期間の間投与するステップを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記食物繊維組成物が、医療食品製品として投与される、請求項10に記載の方法。
- II型糖尿病に罹患したか、またはII型糖尿病を発症する危険性がある被験体においてインスリン抵抗性の進行と関連する少なくとも1つの症状を回復させるための方法であって、該方法は、インスリン抵抗性の進行と関連する少なくとも1つの症状の回復を必要としている哺乳動物被験体に、約25mg/kg/日〜約1000mg/kg/日の高粘性多糖類食物繊維組成物を少なくとも2週間の期間の間投与するステップを含み、該高粘性多糖類食物繊維組成物は、約48%〜約90%(w/w)のグルコマンナン、約5%〜約20%(w/w)のキサンタンガム、および約5%〜約30%(w/w)のアルギネートを含む繊維ブレンドまたはその複合体を含む、方法。
- 前記食物繊維組成物が、約60%〜約80%(w/w)のグルコマンナン、約10%〜約20%(w/w)のキサンタンガム、および約10%〜約20%(w/w)のアルギネートを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記食物繊維組成物が、医療食品製品として投与される、請求項16に記載の方法。
- 少なくとも1種の多糖類を含む試料中の構成糖を決定するための方法であって、
(a)少なくとも1種の多糖類を含む試料を酸で加水分解して、加水分解産物を生成するステップと、
(b)該加水分解産物中の加水分解生成物をクロマトグラフィー法によって分離するステップと、
(c)ステップ(b)において分離した該加水分解生成物を検出するステップと、
(d)ステップ(c)において検出された該加水分解生成物と1つまたは複数の参照標準とを比較して、該試料中の構成糖を決定するステップと
を含む、方法。 - ステップ(a)において使用する前記酸が、トリフルオロ酢酸(TFA)である、請求項19に記載の方法。
- ステップ(a)における前記加水分解が、48〜72時間の期間の間行われる、請求項19に記載の方法。
- ステップ(a)における前記加水分解が、95℃〜110℃の温度で行われる、請求項19に記載の方法。
- 前記クロマトグラフィー法によって、中性糖をウロン酸から分離することができる、請求項19に記載の方法。
- 前記クロマトグラフィー法が、Dionex酸クロマトグラフィーを含む、請求項23に記載の方法。
- 前記試料が、少なくとも1種の食物繊維を含む、請求項19に記載の方法。
- 前記試料が、アルギン酸ナトリウムを含む、請求項19に記載の方法。
- 前記試料が、グルコマンナン、キサンタンガム、およびアルギン酸ナトリウムを含む、請求項19に記載の方法。
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