專利名稱：具有改進營養(yǎng)特性的菊糖產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新的菊糖產(chǎn)物及其混合物和生產(chǎn)方法，用于改變和調(diào)節(jié)人、哺乳動物和其它脊椎動物中的細菌菌群組成及菊糖發(fā)酵形式，用于提供改進的菊糖相關(guān)的營養(yǎng)效果/益處，用于生產(chǎn)一種混合物、一種消費品、一種藥劑或藥物，為人、哺乳動物和其它脊椎動物提供所述的效果/益處。
植物來源的天然菊糖(即植物中存在的菊糖)是以聚合度(DP)約為2-100的直鏈多糖鏈的多分散型混合物而出現(xiàn)的，而細菌來源的菊糖分子通常帶有支鏈，一般有較高的(DP)值，甚至達到約115.000。植物菊糖的(DP)大多取決于植物來源、采集、儲存和加工條件。天然(或標準級)菊糖指直接從植物來源提取、純化和分離的菊糖，而不采用可以減少或增加其(DP)的其它方法，其(DP)通常比相應(yīng)的天然菊糖的(DP)約低1個單位。
通常將(DP)＜10的低聚合度的菊糖分子命名為菊聚糖、果聚糖或低聚糖。這些術(shù)語包括(DP)＜10的直鏈和具有支鏈菊糖也可交替使用。寡果糖還稱為短鏈菊糖。
通常，植物來源的菊糖，主要由菊苣(Cichorium intybus)的根、耶路撒冷薊(Helianthus tuberosus)的塊莖和龍舌蘭(Blue Agave)植物的頭來生產(chǎn)獲取。在這些植物中，菊糖存在的濃度可以達到20％(重量百分比)。按照常規(guī)技術(shù)易從這些植物中提取和純化菊糖。
來源于菊苣和耶路撒冷薊的天然菊糖一般是以帶有少量支鏈(分別小于2％和小于1％的典型支鏈)的一種多分散型混合物出現(xiàn)的，其DP范圍分別為約2-70和約2-40。
天然(標準級)菊苣菊糖的平均聚合度(DP)約為10，天然(標準級)耶路撒冷薊的平均聚合度(DP)約為6。
來源于龍舌蘭的天然菊糖是一種具有高支鏈度的多分散混合物，其(DP)一般約為14-17。在工業(yè)上，菊苣菊糖的工藝是這樣的。即切碎的菊苣根用熱水提取，產(chǎn)生粗的菊糖溶液，然后經(jīng)凈化(用石灰處理，繼以碳酸鹽化和過濾)，再經(jīng)精煉(包括用離子交換劑、活性碳處理和過濾)，由純化和精煉的溶液經(jīng)噴霧干燥得到標準級菊糖。從純化和精煉的溶液中可以選擇性地除去單糖和雙糖(例如EP 0670850中描述的柱層析分離)，經(jīng)噴霧干燥產(chǎn)生具有(DP)約為10的標準級菊糖不含單糖和雙糖。純化的精煉的溶液可分級除去單糖和雙糖及寡果糖(例如EP 0769026中描述的直接結(jié)晶)，然后級分菊糖，經(jīng)噴霧干燥得到顆粒狀物。
根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同，可得到具有(DP)約為10(標準級)-30甚至平均聚合度更高的菊苣菊糖。同樣的方法可以在工業(yè)上生產(chǎn)龍舌蘭菊糖，其工藝為壓榨或用水提取切碎的龍舌蘭的頭或漿，再用常規(guī)的純化、精制和分離菊糖的方法，經(jīng)噴霧干燥得到菊糖。具有(DP)≥20的菊糖(包括直鏈和支鏈菊糖)被稱為長鏈菊糖，而具有(DP)10-＜20的直鏈和支鏈菊糖則被稱為中鏈菊糖。
菊苣菊糖可在市場上購得，例如比利時ORAFTI公司生產(chǎn)的各種級別的菊苣菊糖，商品名RAFTILINE。典型的級別是RAFTILINEST(具有(DP)約為10，含8％(重量比)葡萄糖、果糖和蔗糖)和RAFTILINEHP(具有(DP)至少20，一般具有(DP)約為23-25，且基本上沒有葡萄糖、果糖和蔗糖)。
市場上可購得的龍舌蘭菊糖，工業(yè)級龍舌蘭菊糖如墨西哥IndustriasColibri Azul S.A.de C.V.公司生產(chǎn)的GAVEDIETPR，其(DP)為14-16，含5％(重量比)的葡萄糖和果糖。
按照現(xiàn)有技術(shù)可得到寡果糖，包括如US 5,314,810中描述的由酶催化轉(zhuǎn)化蔗糖體外合成；EP 0917588中描述的菊糖的部分水解。
由菊苣菊糖的酶水解制備的寡菊糖有各種級別的商品，比利時ORAFTI公司的RAFTILOSE，如RAFTILOSEL95(液體狀)或RAFTILOSEP95(粉末狀)，兩者約含95％寡糖(％是占總碳水化合物的百分比重量)，具有(DP)為2-9，一般其(DP)為2-7，(DP)約為4.5，含5％(重量比)葡萄糖、果糖和蔗糖，RAFTILOSEL85(液體狀)的寡果糖含量約85％(％是占總碳水化合物的百分比重量)，具有(DP)為2-9，一般為2-7，(DP)約為3.5，含15％(最大時為20％，重量比)的葡萄糖、果糖和蔗糖。
除非另有說明，這里采用的術(shù)語菊糖指直鏈及支鏈菊糖，且包括具有(DP)＜20的菊糖分子和具有(DP)≥20的菊糖分子。
在食品和飼料工業(yè)中，寡果糖廣泛用作一種部分或完全的低熱量糖代用品，以提供甜味、質(zhì)地和口感，而(DP)至少約為10，最好至少為20的菊糖用作(1)一種部分或完全的低熱量糖代用品，其與或不與一種或多種高強度甜味劑合用，提供質(zhì)地和口感；(2)用作一種組織改進劑；(3)用作一種低熱量脂肪代用品。菊糖用作脂肪代用品的依據(jù)是菊糖可與水形成一種穩(wěn)定的、均勻的、乳油狀結(jié)構(gòu)的顆粒凝膠，具有極好的感官特性。
具有(DP)≥10的菊糖分子和具有(DP)＜10的寡果糖分子不被人體內(nèi)的消化酶所水解。因此，這些分子經(jīng)過消化道的上部和小腸不改變(EllegrdL.et al.，Eur.J.Clin.Nutr.，51，1-5，(1997))，且?guī)缀醵康剡M入大腸，在那里被特定的腸道細菌發(fā)酵(Roberfroid M.et al.，J.Nutr.，128(1)，11-19，(1998))。因此菊糖和寡糖顯示出非常有趣的營養(yǎng)特性。
首先，菊糖和寡果糖被認為是膳食纖維。它們進入大腸前不改變，這樣可以為大腸內(nèi)的微生物群落提供碳能量。菊糖和寡果糖以這種方式促進大腸的腸道菌生長，對腸功能起有益的作用，包括促進腸蠕動的作用(即增加細菌生物量)，增加糞便重量，增加大便頻率和緩解便秘(Roberfroid M.，inDietary Fiber in Health and Disease，(Ed.Kritchevsky，Bonfield)，Plenum Press，New York，211-219，(1998))。
而且，已發(fā)現(xiàn)菊糖和寡果糖具有強的益生作用，因為菊糖和寡果糖選擇性地促進雙歧桿菌和乳桿菌的生長和代謝作用。此外，已觀察到口服攝取的菊糖和寡果糖可明顯地增加腸道內(nèi)雙歧桿菌的數(shù)量，在大腸內(nèi)不合需要的細菌或病原菌，例如梭菌和大腸桿菌數(shù)量隨之明顯減少(Gibson G.R.et al.，J.Appl.Bacteriology，77，412-420，(1994)和Wang X.，Ph.D.Thesis，University ofCambridge，UK，(1993))。攝取的菊糖和寡果糖可以選擇性地促進大腸內(nèi)的益生菌(如雙歧桿菌)的增殖，抑制有害的細菌的生長，從而大大地改變和調(diào)節(jié)腸道菌群，對宿生的腸道疾病產(chǎn)生有利的預(yù)防和治療作用。
健康志愿者的體內(nèi)實驗表明，菊糖(RAFTILINEST)和寡果糖(RAFTILOSEP95)有相同程度的益生作用(Gibson G.R.Et al.，Gastroenterology，108，975-982，(1995))，而體外實驗表明，在大腸中發(fā)酵的菊糖((DP)≥10)比寡果糖((DP)＜10)約慢2倍(Roberfroid M.et al.，J.Nutr.，128(1)，11-19，(1998))。
這些觀察表明，寡果糖幾乎完全在大腸的鄰近部分發(fā)酵，即向上部分，而菊糖能達到差不多程度，更多的是在大腸的末端，即橫向和向下部分發(fā)酵。
體外實驗表明，龍舌蘭菊糖比寡果糖容易發(fā)酵。推測龍舌蘭菊糖也幾乎完全在人和哺乳動物的大腸的鄰近部分發(fā)酵。
已披露寡果糖和菊糖對某些癌癥，如結(jié)腸癌(WO98/52578)和乳腺癌(EP0692252)的發(fā)生和生長有預(yù)防和治療作用。
對乳腺癌的效果似乎與免疫調(diào)節(jié)作用有關(guān)，尤其是寡果糖、菊糖和/或其發(fā)酵產(chǎn)物(主要是短鏈脂肪酸對免疫系統(tǒng)的刺激作用(Namioka S.Et al.，Bifidobacteria microflora，10，1-9，(1991))。關(guān)于結(jié)腸癌(通常是在結(jié)腸的末端部分形成腫瘤發(fā)生前的損害)，已報道長鏈菊糖，即具有(DP)≥20的菊糖在防止結(jié)腸癌發(fā)生和抑制結(jié)腸癌生長方面比具有(DP)＜10的寡果糖和具有(DP)約為10的標準級菊苣菊糖更有效(WO98/52578)。
因此，已發(fā)現(xiàn)在患有輕度高脂質(zhì)血癥的健康志愿者的研究中，與對照安慰劑治療比較，攝食寡果糖或菊糖對脂代謝起有益的作用，因為其減少了血清甘油三脂和膽固醇(主要是低密度脂蛋白膽固醇)的水平(Brighenti F.et al.，Eur.J.Clin.Nutr.，53(9)，726-733，(1995))。而且，通過大鼠實驗證明，與對照組比較，富含脂肪的飲食中添加寡果糖或菊糖，大鼠體內(nèi)的血清膽固醇和血清甘油三酯減少50％(Kok N.et al.，J.Nutr.，128(7)，1099-1103，(1997))。
在許多研究中發(fā)現(xiàn)寡果糖和菊糖對腸吸收礦物質(zhì)，尤其是鈣、鎂和鐵及對改善骨礦物質(zhì)密度(BMD)有積極作用。Shimura等(Shimura S.et al.，J.Nutr.Food Sci.，44(4)，287-291，(1991))、Levrat等(Levrat M.A.et al.，J.Nutr.，121，1730-1737，(1990))、Rémésy等(Rémésy C.et al.，Am.J.Physiology，264(5)，G855-G862，(1993))、Tagushi等(Tagushi A.et al.，Meiji Seika Kenkyu Nenpo，33，37-43，(1995))和Scholz-Ahrens等(Scholz-Ahrens K.et al.，SymposiumDeutsche Gesellschaft für Ernahrungsforschung，19-20 March 1998(kiel，Germany))報道，對大鼠研究表明，口服菊糖和寡果糖，促進了鈣的吸收，及其它礦物質(zhì)，如鎂。
Otha等(Otha A.et al.，J.Nutr.，125(9)，2417-2424，(1995))和Baba等(BabaS.et al.，Nutr.Res.，16(4)，657-666，(1996))提出了這樣一種假設(shè)，即在大腸內(nèi)，非消化性碳水化合物對鈣和鎂的吸收有促進作用。而通常認為礦物質(zhì)吸收主要通過小腸。
Delzenne等(Delzenne N.et al.，Life Science，57(17)，1579-1587，(1995))報道攝食中補充10％菊糖(RAFTILINEST)或寡果糖(RAFTILOSEP95)，健康大鼠對鎂、鈣的吸收有大幅度增加，對鐵的吸收也有中等程度增加，而且寡果糖與菊糖的效果幾乎相同。Brommage等(Brommage R.et al.，J.Nutr.，123(12)，2186-2194，(1993))披露在健康大鼠的飲食中，補充5％寡果糖(RAFTILOSEP95)，鈣吸收的增加相似。Taguchi等(Taguchi A.et al.，MeijiSeika Kenkyu Nenpo，33，37-43，(1995))報道在卵巢切除的大鼠中，飲食內(nèi)補充2.5％和5％寡果糖增加了礦物質(zhì)吸收，尤其是鈣、鎂的吸收，且增加了BMD，從而防止了由雌激素缺乏引起的骨損害。Scholz-Ahrens等(Scholz-Ahrens K.et al.，Symposium Deutsche Gesellschaft für Ernahrungsforschung，19-20 March 1998(Kiel，Germany))采用相同的模型觀察到寡果糖(2.5、5、10％)的劑量影響鈣的吸收和骨的礦化作用。在研究中，寡果糖還明顯地減輕了由卵巢切除引起的骨小梁結(jié)構(gòu)的骨質(zhì)疏松癥。Lemort等(Lemort C.et al.，Thesis，Univ.Cathol.Louvain(1998))報道在攝食中分別含5％、10％菊糖(RAFTILINEHP)的大鼠中，BMD增加的同時伴隨了鈣吸收的增加。
菊糖和寡果糖能影響飲食中的礦物質(zhì)吸收，且影響礦物質(zhì)在骨組織中的吸收，導(dǎo)致BMD增加，這些發(fā)現(xiàn)對人體健康非常重要。體內(nèi)鈣的吸收，BMD的增加及盡可能地防止、減緩或控制骨礦物質(zhì)密度減少對于西方生活和飲食方式的人群體是很重要的，因為隨年齡增長，尤其是絕經(jīng)后婦女會出現(xiàn)礦物質(zhì)吸收、再吸收和排泄的不平衡。這種不平衡導(dǎo)致BMD減少和增加骨的脆性，其最顯著的階段即為骨質(zhì)疏松。在后階段，骨質(zhì)疏松導(dǎo)致很高的骨裂發(fā)生率。因此，在兒童和青少年生長期，確保形成具有高BMD的骨骼成分是十分重要的。實際上，這種骨骼成分能較長久的阻礙由任何因素引起的去礦化作用，且可延遲甚至避免由于后期骨質(zhì)疏松引起的骨裂。鑒于上述，減少成年人骨礦物質(zhì)含量的丟失以防止或最大限度的推遲與骨質(zhì)疏松有關(guān)的情況的出現(xiàn)，尤其是減緩絕經(jīng)后導(dǎo)致骨質(zhì)疏松的去礦化作用及最后的骨裂，就顯得非常重要。
此外，最重要的是能治療骨質(zhì)疏松癥，尤其是出現(xiàn)與骨質(zhì)疏松有關(guān)的骨裂的病例。在必要時最好能刺激和增加礦物質(zhì)吸收和骨結(jié)構(gòu)的形成，例如在兒童、成人和老人出現(xiàn)意外骨裂的情況下。
有關(guān)增加大鼠中礦物質(zhì)吸收的報道已引起全世界醫(yī)學(xué)界的重視，為了增加或改進BMD和人體的骨結(jié)構(gòu)，已進行了一些研究以考察從飲食中吸收鈣和增加骨組織中鈣的吸收。Ellegrd等(Ellegrd L.et al.，Eur.J.Clin.Nutr.，51，1-5(1997))對進行過回腸吻合術(shù)的志愿者提供15克/天劑量的菊糖或寡果糖，測定了其礦物質(zhì)平衡。發(fā)現(xiàn)攝入菊糖和寡果糖都不改變從小腸中排泄的礦物質(zhì)，證實在小腸內(nèi)，不出現(xiàn)菊糖和寡果糖引起對礦物質(zhì)吸收的促進作用，而主要發(fā)生在大腸(也稱為結(jié)腸)內(nèi)。Coudray等(Coudray C.et al.，Eur.J.Clin.Nutr.，51(6)，375-380，(1997))對健康的成人男性的研究(代謝平衡法)表明，每天飲食中加入40克菊糖能顯著地增加鈣吸收。Van den Heuvel等(Van denheuvel E.et al.，Am.J.Clin.Nutr.，69，544-548，(1999))對健康的男性青少年的研究(雙穩(wěn)定同位素法)發(fā)現(xiàn)，每天攝入15克寡果糖(RAFTILOSEP95)鈣吸收明顯增加。
攝取寡果糖和菊糖產(chǎn)生的營養(yǎng)效果顯然是它們在腸道中發(fā)酵的結(jié)果。但是，正如Roberfroid等(Roberfroid M.et al.，J.Nutr.，128(1)，11-19，(1998))報道的那樣，菊糖的發(fā)酵速率比寡果糖慢得多。
此外，對人的糞漿的體外實驗(未發(fā)表的結(jié)果)表明，當長鏈菊糖(即具有(DP)≥20)絕對不含寡果糖(即(DP)＜10的菊糖時)，發(fā)酵幾乎不發(fā)生。
上述觀察表明，一方面菊糖尤其是長鏈菊糖改善了營養(yǎng)效果，另一方面發(fā)酵較難而且開始緩慢，這導(dǎo)致菊糖尤其是長鏈菊糖在大腸中的發(fā)酵率較低，很顯然，這樣的技術(shù)問題限制甚至阻止長鏈菊糖在人和哺乳動物中最大限度地產(chǎn)生營養(yǎng)效果。
此外，在迄今報道的大多數(shù)營養(yǎng)研究中，采用每天消耗寡果糖或菊糖的劑量相當大，即15克-40克/天(在人的研究中)和飲食內(nèi)補充2.5-10％，甚至20％(在大鼠研究中)。大鼠飲食中含2.5-10％寡果糖或菊糖相對于人而言約15-60克/天的寡果糖或菊糖。這樣高的每日用量對于作為營養(yǎng)目的而使用菊糖，面臨更深的技術(shù)問題，因為已知這種相對高的劑量會對腸道引起副作用，如太多的腸胃氣脹，太多的腸壓力，腸絞痛和腹瀉。
本發(fā)明的另一目的是提供一種新的菊糖產(chǎn)品和成分，用于調(diào)節(jié)人、哺乳動物和其它脊椎動物中的細菌菌群組成及調(diào)節(jié)該菊糖在上述生物中的發(fā)酵形式。
本發(fā)明的進一步目的是提供采用新的菊糖來制備產(chǎn)生改進營養(yǎng)效果的產(chǎn)品和成份，尤其是增加人、哺乳動物或其它脊椎動物中礦物質(zhì)吸收的產(chǎn)品和成分。
在尋找改進的菊糖產(chǎn)品時，發(fā)明人驚喜地發(fā)現(xiàn)采用由難發(fā)酵的菊糖(如長鏈菊糖)組成的一種新菊糖產(chǎn)品盡管有上述副作用，仍然提供解決一個或多個已提及的和其它問題的途徑。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，本發(fā)明的菊糖產(chǎn)品由一種易發(fā)酵菊糖組分(簡稱EFI)和一種難發(fā)酵菊糖組分(簡稱HFI)的混合物組成，EFI/HFI的重量比為10/90-70/30。
EFI意指直鏈及支鏈型菊糖產(chǎn)品，它們在人和哺乳動物的大腸的鄰近部分(向上部分)中完全或幾乎完全發(fā)酵。典型的EFI是短鏈菊糖(即具有(DP)＜10的菊糖)和龍舌蘭菊糖(即典型的(DP)為14-16的支鏈菊糖)。
小量短鏈菊糖的(DP)最好是2-7，總數(shù)最好小于5％，小于3％更好，菊糖的(DP)＝8和(DP)＝9(％是總菊糖的百分比重量)。一種最好短鏈菊糖是由菊苣菊糖的酶水解獲得的寡果糖。
HFI意指直鏈及支鏈型菊糖產(chǎn)品，它們在人和哺乳動物的大腸的鄰近部分發(fā)酵很難發(fā)生，在大腸的末端部分(橫向部分和/或向下部分)發(fā)酵率低。典型的HFI是長鏈菊糖(即具有(DP)≥20的直鏈及支鏈菊糖)，一種特定結(jié)晶或一種特定物理表現(xiàn)形式的菊糖在人和哺乳動物的大腸鄰近部分不易于發(fā)酵。
長鏈菊糖的(DP)至少為23較好，至少為25更好，甚至至少為30更好，且(DP)＝9和(DP)＝10的菊糖含量最好少于5％，小于3％更好(％是相對總菊糖的百分比重量)。
一種最好的HFI是來源于菊苣的長鏈菊糖(這里命名為長鏈菊苣菊糖)，其(DP)≥20，(DP)≥23較好，(DP)≥25更好；另一最好的HFI是來源于細菌的菊糖。
在一個最佳實施例中，本發(fā)明的菊糖產(chǎn)品由不含龍舌蘭菊糖的EFI組分的混合物，及由一種短鏈菊糖和長鏈菊糖的HFI組分組成，EFI/HFI的重量比為10/90-70/30，具有(DP)＝9和(DP)＝10的菊糖總含量最大為5％，最大為3％較好，最大為2％更好，最大為1％最佳(％是相對總菊糖的百分比重量，按照De Leenheer等(De Leenheer L.et al.，Starch/Strke，45，(5)，193-196，(1994)and Carbohydrates as Organic Raw Materials，Ed.H.VanBekkum et al.For CRF，Wageningen，The Netherlands，Vol.III，67-74，(1996))的氣液色譜法測定。
在另一個最佳實施例中，本發(fā)明的菊糖產(chǎn)品是龍舌蘭菊糖的EFI組份的混合物。天然龍舌蘭菊糖最好具有的(DP)范圍為14-17，或具有支鏈的龍舌蘭菊糖和一種HFI組份的混合物，其中HFI為長鏈菊糖，EFI/HFI重量比范圍為10/90-70/30，(DP)＝9和(DP)＝10在菊糖中的含量最大為5％，最大為3％較好，最大為2％更好，最大為1％最佳(％是相對總菊糖的百分比重量，按照De Leenheer等(De Leenheer L.et al.，Starch/Strke，45，(5)，193-196，(1994)and Carbohydrates as Organic Raw Materials，Ed.H.VanBekkum et al.For CRF，Wageningen，The Netherlands，Vol.III，67-74，(1996))的氣液色譜法測定。
在根據(jù)本發(fā)明的一種最好的菊糖產(chǎn)品中，EFI/HFI的重量比較好為20/80-65/35，35/65-65/35更好，甚至40/60-45/55更好，典型的約50/50。
在一個更好的實施例中，本發(fā)明的菊糖產(chǎn)品由作為EFI組分的寡果糖和作為HFI組分的長鏈菊苣菊糖的混合物組成，EFI/HFI的重量比為10/90-70/30，具有(DP)＝9和(DP)＝10的菊糖總含量最大為5％，最大為3％較好，最大為2％更好，最大為1％最佳(％是總菊糖的百分比重量，采用氣液色譜法測定)。在一個最佳實施例中，菊糖產(chǎn)品的EFI/HFI重量比為35/65-65/35，40/60-45/55最佳。
根據(jù)本發(fā)明的另一最佳實施例，本發(fā)明的菊糖產(chǎn)品是工業(yè)級菊糖產(chǎn)品，意指菊糖產(chǎn)品由工業(yè)級短鏈菊糖或龍舌蘭或作為EFI組分的任何混合物和作為HFI組分的工業(yè)級長鏈菊糖的任何混合物組成，EFI/HFI的重量比為10/90-70/30，35/65-65/35更好，40/60-45/55最佳，具有(DP)＝9和(DP)＝10的菊糖總含量最大為5％，最大為3％較好，最大為2％更好，最大為1％最佳(％是總菊糖的百分比重量，采用氣液色譜法測定)。
在根據(jù)本發(fā)明的工業(yè)級菊糖產(chǎn)品中，EFI(短鏈菊糖)組分/HFI(長鏈菊糖)組分的重量比是在各自組分中存在的有效短鏈菊糖和有效長鏈菊糖的基礎(chǔ)上確定的，不考慮可能存在的葡萄糖、果糖和蔗糖的量。本發(fā)明的工業(yè)級菊糖產(chǎn)品的有效量與在EFI和HFI組分中存在的有效短鏈菊糖和有效長鏈菊糖的總量相符。
在根據(jù)本發(fā)明的工業(yè)級菊糖產(chǎn)品中，工業(yè)級寡果糖可用作EFI組分，葡萄糖、果糖和蔗糖(％即寡果糖產(chǎn)品中總碳水化合物的百分比重量)總含量最大20％，最大15％較好，最大10％更好，甚至最大8％更好，最大5％最佳。
在根據(jù)本發(fā)明的另一最好的工業(yè)級菊糖產(chǎn)品中，寡果糖組分由通式Fm的大于43％菊糖型分子組成，F(xiàn)表示果糖基單元，m是聚合度，范圍為2-9，最好是2-7。
根據(jù)本發(fā)明，適合作為工業(yè)級菊糖產(chǎn)品的EFI組分的典型的工業(yè)級寡果糖是RAFTILOSEL85，RAFTILOSEL95和RAFTILOSEP95，所有的寡果糖級均由菊苣菊糖通過酶水解得到的。用已知方法，如根據(jù)美國專利5,314,810，由蔗糖體外酶合成可得到合適的工業(yè)級寡果糖。一種合適的工業(yè)級龍舌蘭菊糖是GAVEDIETPR.
具有(DP)≥20的工業(yè)級長鏈菊糖適合作為本發(fā)明的工業(yè)級菊糖產(chǎn)品的HFI組分，其含有的菊糖分子具有(DP)為10-20，直到約45％(％是占總碳水化合物的百分比重量)。可能存在的菊糖分子(具有(DP)＜10)是作為部分EFI組分計算的。在工業(yè)級長鏈菊糖中，葡萄糖、果糖和蔗糖的含量通常很低，典型的小于約2％(％是占總碳水化合物的百分比重量)。
一種適合于作為HFI組分的典型的工業(yè)級菊糖具有(DP)≥20的長鏈菊苣菊糖，(DP)≥23最好，如RAFTILONEHP。
與已知的菊糖產(chǎn)品，如寡果糖、中鏈菊糖和長鏈菊糖比較，本發(fā)明的菊糖顯著地改進營養(yǎng)特性及其口服或腸內(nèi)攝入會對人、哺乳動物和其它脊椎動物有明顯改進的營養(yǎng)效果的益處。另外，口服或腸內(nèi)攝入本發(fā)明的菊糖產(chǎn)品，日劑量比已知的菊糖產(chǎn)品所需的日劑量低，如可能完全能產(chǎn)生這種營養(yǎng)效果。
哺乳動物是狗、貓、馬、兔子、豬、小豬和小牛。
本發(fā)明的菊糖產(chǎn)品有可能迅速和顯著地改變和調(diào)節(jié)，在人、哺乳動物和其它脊椎動物的大腸鄰近部分及末端部分中細菌菌群的組成，這些生物或許是健康的、失去功能的或患病的。
失去功能的人，哺乳動物和其它脊椎動物意指在非患病的生物中，身體功能不是最適狀態(tài)，他們可能導(dǎo)致疾病發(fā)展的危險性高或會導(dǎo)致以后疾病的發(fā)展。
發(fā)明人不受以下推測的約束，假定本發(fā)明的菊糖產(chǎn)品的營養(yǎng)效果的改進是由于在明確的重量比中存在EFI組分和HFI組分，以致在菊糖產(chǎn)品中特定量的易發(fā)酵菊糖選擇性地刺激人、哺乳動物和其它脊椎動物的大腸鄰近部分中的雙歧桿菌和其它有益菌的生長和代謝作用，從而將現(xiàn)有的細菌菌群改變和調(diào)節(jié)成由更多有益細菌和更少不良細菌組成的菌群成分。這些活性細菌與特定量、未改變的難發(fā)酵菊糖一起從大腸的鄰近部分進入末端部分。在到達末端部分時，在消耗EFI的壓力下(被大腸鄰近部分中的細菌消耗)，活性細菌激發(fā)HFI，在大腸的末端部分(橫向及向下部分)中迅速地和完全地發(fā)酵。本發(fā)明的菊糖產(chǎn)品一方面提供HFI組分，它能幾乎未改變地到達大腸的末端部分，在那里其發(fā)酵是最有益的；另一方面本發(fā)明的菊糖產(chǎn)品通過其EFI組分確保HFI在大腸的末端部分中容易被激活細菌開始發(fā)酵，以至于進展到發(fā)酵完全。從而提供了一種或多種改進的與菊糖相關(guān)的營養(yǎng)效果/益處。本發(fā)明的菊糖產(chǎn)品有可能改變和/或調(diào)節(jié)菊糖在大腸，尤其是在人、哺乳動物和其它脊椎動物的大腸末端部分中的發(fā)酵形式。
在進一步的實施例中，本發(fā)明涉及制備菊糖產(chǎn)品的方法，包括以上述限定的重量比混合的EFI組分和HFI組分。混合可采用常規(guī)技術(shù)進行，例如組分的干燥混合或組分的濕混合，可以選擇通過常規(guī)技術(shù)(如噴霧干燥)分離已形成的菊糖產(chǎn)品(干燥形式)。濕混合技術(shù)包括(1)溶解混合的組分，分散或懸浮于液體中，接下來選擇采用已知技術(shù)(如噴霧干燥)分離已形成的菊糖產(chǎn)品；(2)將干燥形式(最好是粉末形式)，純的形式或溶液、分散液或液體中的懸浮液的一個組分混合到純的形式、溶液、分散液或液體中的懸浮液的另一個組分內(nèi)，液體最好相同，繼之以采用已知技術(shù)如噴霧干燥分離形成的菊糖產(chǎn)品；(3)分別制備一種溶液，將各組分分散或懸浮于液體中，接著混合，并通過共干燥技術(shù)，尤其是共噴霧干燥分離形成的菊糖產(chǎn)品；(4)通過用水(液相或蒸氣相)潤濕以聚集所述的組分(粉末形式)的干燥混合物，接著在熱空氣的存在下(典型的是在一個聚集室)中干燥濕的混合物，然后冷卻和分離已形成的顆粒。顆?？梢赃^篩以分離具有所需的顆粒大小的菊糖產(chǎn)品，而超過所需大小的顆?？梢曰厥?。
本發(fā)明的菊糖產(chǎn)品最好對具有特定重量比的二個組份共干燥、共噴霧干燥或，在噴霧干燥階段，第一個組分在干燥室中熱空氣存在下，以所需的重量比與顆粒形式的第二個組分接觸，從而形成共干燥的顆粒或聚集物?？捎贸Ｒ?guī)技術(shù)分離已形成的顆?；蚓奂铩?br> 為了生產(chǎn)可接受的微生物質(zhì)量的菊糖產(chǎn)品，包含噴霧干燥步驟的混合工藝可選擇性地應(yīng)用常規(guī)的超高溫處理步驟。
用于制備菊糖產(chǎn)品的液體最好不引起組分的水解；否則將達不到所需的組分的重量比。水是最穩(wěn)定的液體，它是短鏈菊糖和龍舌蘭菊糖及長鏈菊糖的良好的溶劑(至少在溫度約80℃以上)。
濕混合工藝條件即，包括液體種類、溶液的PH、分散或懸浮、溫度和停留時間(即組分和/或形成的菊糖產(chǎn)品在所述條件中的停留時間)等工藝參數(shù)，應(yīng)當合適，這意味著不或至少不使組分或形成的菊糖產(chǎn)品發(fā)生水解或降解。
在與成分有關(guān)的另一實施例中，本發(fā)明涉及有效量的菊糖產(chǎn)品，和其中含一個或多個食用或藥學(xué)上可接受的組分。典型的成分包括食品、飼料、飲料、功能性食品、功能性飼料、藥物和藥劑(包括預(yù)防成分和治療成分)及中間體。
功能性食品或飼料意指那些由于含有某些成分(食品或飼料)，而比傳統(tǒng)營養(yǎng)物更能使健康受益的食品或飼料(根據(jù)1994年美國科學(xué)院醫(yī)學(xué)研究所的定義)。
食用或藥學(xué)上可接受的組分最好從下列物質(zhì)中選擇糖(如葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、半乳糖、麥芽糖、6-果糖-α-葡糖苷)、多元醇(如山梨醇、乳糖醇、麥芽糖醇、異麥芽、甘露醇、木糖醇)、麥芽糊精、甜味劑、氫化的葡萄糖漿、食品或飼料添加劑、食品或飼料成分、食品或飼料中間體、食品或飼料產(chǎn)品、液體、飲料、礦物質(zhì)原料，尤其是鈣、鎂、鐵原料，藥學(xué)上可接受的賦形劑、有治療作用的物質(zhì)。
有效量意指當口服或腸道攝取時(最好有規(guī)律地每日攝取)，在人、哺乳動物和其它脊椎動物中有改進營養(yǎng)效果/益處的菊糖產(chǎn)品的量。
根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的菊糖產(chǎn)品的一個顯著優(yōu)點和最佳混合物包括在食用或藥學(xué)上可接受的、一個或多個礦物質(zhì)的生物利用源，尤其是鈣和/或鎂和/或鐵源，如奶制品和鹽類及鈣、鎂和鐵的復(fù)合物。
在礦物質(zhì)源中一種礦物質(zhì)的生物利用量，即在日劑量混合物中存在的礦物質(zhì)相當于推薦的日劑量(RDI值)的礦物用量。但是該混合物比推薦的日劑量含或多或少可生物利用的礦物質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的混合物可采用常規(guī)技術(shù)制備，例如用至少一種食用或藥學(xué)上可接受的組分，以特定重量比混合EFI組分和HFI組分，再采用常規(guī)技術(shù)可以獲得所需形狀的混合物。本發(fā)明的混合物可表現(xiàn)為固體、半固體(如奶油、凝膠、液體、分散劑、懸浮液或乳劑)。例如混合物可表現(xiàn)為多種形式的食品、飼料、飲料、功能性食品和功能性飼料，如面包、小甜餅和餅干、干酪和其它奶制品、巧克力、果醬、布丁和其它含乳點心、可涂抹的產(chǎn)品、冷凍點心和冰淇淋；藥劑和藥物形式如粉末、聚集體、粒狀、片劑、涂層片劑、錠劑、膠囊、飲料、糖漿，用于飼管、腸道攝取、口服給藥和腸道給藥混合物。
此外，本發(fā)明的菊糖產(chǎn)品和混合物可呈一種消費品形式，其形狀和/或包裝，可以使消費者能直接使用，例如呈片狀、顆粒狀或粉狀，最好以單位劑量包裝。
在另一方面，本發(fā)明涉及菊糖產(chǎn)品或混合物用作食品、飼料、飲料、消費品、功能性食品、功能性飼料、藥劑、藥物或中間體。
在另一方面，本發(fā)明涉及菊糖產(chǎn)品或組成成份的用途，通過最好以日劑量口服和/或腸道攝取或給藥，能改變和調(diào)節(jié)大腸中的細菌菌群組成，尤其是在大腸的末端，和/或改變和調(diào)節(jié)菊糖在人、哺乳動物和其它脊椎動物中的發(fā)酵方式，并為其提供一種或多種改進的與菊糖相關(guān)的營養(yǎng)效果/益處，而這些人、哺乳動物和其它脊椎動物可能是健康的、失去功能的或患病的。
在另一實施例中，本發(fā)明涉及菊糖產(chǎn)品和組份用于生產(chǎn)食品、飼料、飲料、消費品、功能性食品、功能性飼料、藥劑、藥物或中間體，尤其是用于在大腸和大腸的末端部分改變和調(diào)節(jié)細菌菌群組成；改變和調(diào)節(jié)菊糖的發(fā)酵方式，及為健康的、失去功能的或患病的人、哺乳動物和其它脊椎動物提供一種或多種改進的、與菊糖相關(guān)的營養(yǎng)效果/益處。
改進的與菊糖相關(guān)的營養(yǎng)效果/益處包括膳食纖維效果，尤其是在結(jié)腸中，特別地是在結(jié)腸的末端部分，包括產(chǎn)生有益的代謝物，如短鏈脂肪酸和產(chǎn)生細菌生物量，降低結(jié)腸的PH，前生物作用和/或益生作用，尤其是在大腸的末端部分，包括增加雙歧桿菌的數(shù)量，同時減少不需要的菌和/或病原菌，有利于防止和治療腸功能紊亂、腸失去功能和腸道疾病。
另外，改進的營養(yǎng)效果/益處還包括調(diào)節(jié)脂代謝，刺激免疫系統(tǒng)，減少癌癥發(fā)生率，及對癌癥的預(yù)防和治療效果，尤其是乳腺癌和結(jié)腸癌。
進一步的效果/益處包括改進礦物質(zhì)在體內(nèi)的吸收，尤其是鈣和鎂的吸收，從而可以改進健康的、失去功能的或患病的人、哺乳動物和其它脊椎動物中的骨礦物質(zhì)密度和骨結(jié)構(gòu)，有可能預(yù)防、延遲、阻止或顯著地減少人，尤其是絕經(jīng)后的婦女，胃切除的人、老人、患病的人，尤其是骨質(zhì)疏松癥患者中的去礦化過程和骨質(zhì)疏松。
此外，所述的效果/益處還能使發(fā)育中的兒童、青少年、哺乳動物和其它脊椎動物骨架，更具鋼性，并增加人體中的最大骨量，從而防止或推遲在生命后期，尤其是絕經(jīng)后的婦女發(fā)生骨去礦化和骨質(zhì)疏松癥。
此外，發(fā)明人驚奇地發(fā)現(xiàn)在本發(fā)明的菊糖產(chǎn)品中存在的EFI量對腸道菌群有明顯的激活作用，在所述的產(chǎn)品中存在的HFI量在大腸末端部分中很容易并完全地發(fā)酵。這使得與已知菊糖產(chǎn)品相比較，本發(fā)明的菊糖產(chǎn)品用較低日劑量就能得到相似的營養(yǎng)效果/益處。
在成人日劑量僅用約4克本發(fā)明的菊糖產(chǎn)品已獲得改善的營養(yǎng)效果/益處，例如改進礦物質(zhì)吸收，或菊糖產(chǎn)品本身(還包括工業(yè)級菊糖產(chǎn)品)或在一種組份中(克是本發(fā)明的有效菊糖產(chǎn)品的克)。
本發(fā)明的有效菊糖產(chǎn)品的日劑量，適于在成人中產(chǎn)生改善的營養(yǎng)效果/益處，較好范圍為約4-12克(相當于約50-150毫克/天/公斤體重)，更好是約6-10克，典型的是約8克，對嬰兒和兒童日劑量范圍最好約40-400毫克/天/公斤體重。小日劑量的菊糖產(chǎn)品對人產(chǎn)生額外的益處，因為與產(chǎn)生相似效果/益處所需的頗大量的已知菊糖產(chǎn)品(約15-40克/天)比較，使得人對菊糖吸收感覺更舒適。此外，由于每天服小量的菊糖，人體不會發(fā)生腸道副作用，而這些副作用常與攝取大量菊糖有關(guān)，例如氣脹、腸壓力、發(fā)脹、腸痙攣和/或腹瀉。
雖然已清楚地披露了本發(fā)明的菊糖產(chǎn)品對人和哺乳動物有改進的營養(yǎng)效果/益處，但應(yīng)注意到口服和/或腸道吸收本發(fā)明的菊糖產(chǎn)品，也產(chǎn)生一種或多種改進的營養(yǎng)效果/益處。對其它脊椎動物而言，盡管它們與人和哺乳動物相比可能有不同的消化系統(tǒng)，所述的脊椎動物包括魚(如鮭魚、大菱鲆)；兩棲動物；爬行動物；鳥類(如鴕鳥)和家禽，尤其是小雞和火雞。
以下舉例進一步說明本發(fā)明
第1組對照組，接受標準的半合成食品的飲食，符合美國營養(yǎng)研究所提供AIN 1976推薦的礦物質(zhì)含量；第2組接受含工業(yè)級寡果糖((DP)為2-7)的標準半合成食品；第3組接受含工業(yè)級長鏈菊苣菊糖((DP)約為25的標準半合成食品；第4組接受含本發(fā)明的菊糖產(chǎn)品的標準半合成食品，由工業(yè)級寡糖((DP)為2-7)和工業(yè)級長鏈菊苣菊糖((DP)約為25)組成，有效EFI/有效HFI的重量比為45/55，由共噴霧干燥制備，對應(yīng)于

圖1的產(chǎn)品。
大鼠在3周內(nèi)逐漸適應(yīng)飲食后，在第4周將大鼠飼養(yǎng)在代謝籠內(nèi)，接受含10％(重量百分比)試驗的寡果糖或菊糖(每天100克食品+100克水)的飲食。監(jiān)測食品攝取量，在第4周的最后4天收集糞和尿以測定鈣的吸收。采用原子吸收光譜法測定尿樣中的鈣。食物樣品和冷卻干燥及磨碎的糞樣品于500℃熔燒，將灰分溶解于硝酸/過氧化氫中，用milli-Q水稀釋后，采用原子吸收光譜法測定鈣。
用下列公式計算消化性吸收日消化性吸收＝口服量-經(jīng)糞便排泄的量；％消化性吸收＝100×[(口服量-經(jīng)糞便排泄的量)/口服量]結(jié)果列于表1表1的數(shù)據(jù)表明，與對照組比較，現(xiàn)觀察到在所有4組中尿排泄鈣沒有差別，在所有測試組中鈣吸收增加了，但發(fā)現(xiàn)與對照組比較，第4組鈣的吸收僅增加了約20％。
表1口服攝取寡糖或菊糖對大鼠腸道吸收鈣的影響

*指值±標準誤差；**比較的實施例2通過與寡果糖比較，評定攝取本發(fā)明的菊糖產(chǎn)品對青年期女孩的鈣吸收的影響在青年期健康女孩(年齡11-14歲，平均體重44公斤)中測定了鈣的吸收。在所有的例子中得到了倫理學(xué)上的認可和征得了試驗人的同意。被選出的研究對象通常的鈣吸收為500-1400毫克/天。如果她們有慢性胃腸道疾病、腎衰竭、或鈣體內(nèi)平衡失調(diào)，如果她們服用處方藥，吸煙、服避孕丸或重量大于年齡的90th百分位則從研究中排除。
采用隨機化、雙盲、交叉設(shè)計來研究這些對象。將對象隨機地分別放在二組內(nèi)，每天接受2盒含4克寡果糖或本發(fā)明的菊糖產(chǎn)品的飲食，連續(xù)4周，及每天接受2盒含4克安慰劑的飲食，連續(xù)3周。這些研究被二周沖刷期區(qū)別開來。接受果糖或本發(fā)明的菊糖和安慰劑的對象處于隨機順序，研究者對治療規(guī)定是盲目的。
兩種相同的方案同時進行。第1方案(n＝30)中，試驗品是工業(yè)級寡果糖(具(DP)為2-7)。在第2方案(n＝29)中，試驗品是本發(fā)明的菊糖產(chǎn)品，由具(DP)為2-7的工業(yè)級寡糖和具(DP)約為25的工業(yè)級長鏈菊苣菊糖的混合物組成，重量比為45/55(總的有效短鏈菊糖和有效長鏈菊糖含量的百分比)，由共噴霧干燥制備，對應(yīng)于圖1的產(chǎn)品。
在兩種方案中，安慰劑寡果糖/菊糖以相同的包裝及方式提供。在每3周適應(yīng)期(至8克/天)結(jié)束時，采用以前生效的雙示蹤物穩(wěn)定同位素技術(shù)測定鈣吸收。以外，從對象中收集原始尿樣。對象使用低鈣早餐，一杯鈣增強的橙汁，添加4克一盒的寡果糖、菊糖或安慰劑和10微克46鈣。在早餐后立即靜脈輸注1.5毫克42鈣，2-3分鐘以上。午餐約含400毫克鈣或鈣增強的橙汁、牛奶或酸牛奶。晚餐含鈣增強的橙汁、10微克46鈣和4克一盒的寡果糖、菊糖或安慰劑。在8周研究期間，對象每天約消耗1300毫克鈣。在給予同位素后立刻開始收集48小時尿。通過口服和靜脈輸注后，同位素在48小時尿內(nèi)累積的分級排泄量的比率來測定鈣的吸收。采用草酸鹽沉淀法純化樣品和采用熱電離磁扇形質(zhì)譜法測定同位素比率。采用草酸鹽沉淀法純化樣品和采用計算打開和未打開的盒來估計柔順性，假設(shè)是未打開的盒沒有計算在內(nèi)。寡果糖和本發(fā)明的柔順性是很好的，如表2的數(shù)據(jù)所示。
表2柔順性

*平均值±標準誤差；**比較的鈣測定的結(jié)果列于表3。
表3青年期健康女孩中的鈣吸收

*平均值±標準誤差；**比較的表3中的結(jié)果表明，在用蔗糖(安慰劑)的第1方案和第2方案中鈣吸收無明顯差異(P＝0.89)，寡果糖不明顯地改變鈣吸收。但用本發(fā)明的菊糖與安慰劑比較，鈣吸收有明顯的增加；與寡果糖比較，即從31.8％至38.2％，鈣吸收相對增加20％。
此外，尿中鈣的排泄的研究表明，如表4中的數(shù)據(jù)所示，在任何研究組中尿中鈣的排泄量無明顯差異。
從以上實驗可斷定，以目前推薦的鈣攝取量(青年期女孩約1300毫克/天)，攝取本發(fā)明的菊糖小于8克/天，明顯增加鈣吸收，而尿鈣排泄無額外的增加。在同樣實驗條件下，相同對象每天攝取8克寡果糖，鈣吸收無明顯增加。
表4青年期健康女孩中的尿鈣排泄

*平均值±標準誤差；**比較的實施例3通過與寡果糖比較，評定大鼠研究中攝取本發(fā)明的菊糖產(chǎn)品對鎂吸收的影響在Wistar雄鼠(每組9只或10只大鼠，6周齡，體重160-180克)中測定鎂吸收。
第1組對照組，接受標準的半合成食品的飲食，符合美國營養(yǎng)研究所根據(jù)AIN 1976推薦的礦物質(zhì)含量；第2組接受含工業(yè)級寡果糖((DP)為2-7)的標準半合成食品；第3組接受含本發(fā)明的菊糖產(chǎn)品的標準半合成食品，由工業(yè)級寡糖((DP)為2-7)和工業(yè)級長鏈菊苣菊糖((DP)約為25)組成，有效短鏈菊糖/有效長鏈菊糖的重量比為45/55，由共噴霧干燥制備，對應(yīng)于圖1的產(chǎn)品。
在逐漸適應(yīng)飲食3周后，在第4周將大鼠飼養(yǎng)在代謝籠內(nèi)，接受含10％(重量百分率)試驗的寡果糖或菊糖(每天100克食品+100克水)的飲食。監(jiān)測食品吸收，在第4周的最后4天收集糞和尿，以測定鎂的消化性吸收。采用原子吸收光譜法測定尿、糞的飼料樣中的鎂。消化性鎂吸收的計算如實施例1所示。
結(jié)果列于表5表5口服攝取寡果糖或菊糖對大鼠中腸吸收鎂的影響

*平均值±標準誤差；**比較的表5的數(shù)據(jù)表明，與對照組比較，在第2組和第3組中鎂吸收在統(tǒng)計學(xué)上有明顯增加，尤其是在第3組中鎂吸收相對增加約57％，表明本發(fā)明的菊糖比寡果糖對增強鈣的吸收更明顯。
實施例4通過與寡果糖和長鏈菊糖比較，評定攝取本發(fā)明的菊糖對大鼠中脂代謝的影響在Zucker雄鼠中測定了寡果糖和菊糖對脂代謝的影響。具有勒伯茄堿(leptine)受體突變的Zucker大鼠迅速產(chǎn)生脂肪組織而不是瘦肉組織，進一步特征性呈現(xiàn)高甘油三脂血癥，耐胰島素和脂肪肝變性。
在該研究中包括下列各組大鼠(每組7只大鼠，5周齡)第1組對照組，接受標準飼料的飲食；第2組接受含寡果糖((DP)為2-7)的標準飼料的飲食；第3組接受含長鏈菊苣菊糖((DP)約為25的標準飼料的飲食；第4組接受含本發(fā)明的菊糖的標準飼料的飲食，由寡果糖((DP)為2-7)和長鏈菊苣菊糖((DP)約為25)組成，有效短鏈菊糖/有效長鏈菊糖的重量比為45/55。
在適應(yīng)飲食(對照組飲食或分別含5％(重量百分比)的寡果糖、長鏈菊糖或本發(fā)明的菊糖)一周后，將接受含10％試驗品的飲食的大鼠致死，然后按照標準技術(shù)測定脂肪組織重量、肝重量、肝甘油三脂的濃度和脂肪酸合酶在肝內(nèi)的活性。
結(jié)果列于表6。
表6寡果糖或菊糖對Zucker大鼠中的生物統(tǒng)計和生化參數(shù)的影響

*平均值±標準誤差；**比較的表6的數(shù)據(jù)清楚地表明，與寡果糖和長鏈菊糖比較，本發(fā)明的菊糖對脂代謝的影響最明顯。
實施例5本發(fā)明的菊糖對大鼠結(jié)腸中氧化偶氮甲烷(AOM)誘發(fā)致癌作用的影響的評價已知致癌作用是一個復(fù)雜的多級過程，一般存在三個階段，稱為起始、促進和進行性。起始的定義是正常細胞受到致癌(如某些化學(xué)品)的影響，導(dǎo)致促進細胞選擇性生長的基因組水平的改變。促進階段包括起始細胞的克隆表達，通常與改變細胞形態(tài)和/或表型的變化有關(guān)。進行性階段包括遺傳型和表型的變化，與惡性瘤和轉(zhuǎn)移瘤有關(guān)。
異常隱窩病灶(ACF)是公認的，能在結(jié)腸中產(chǎn)生腺瘤和癌的前體損害。抑制ACF形成能減少實驗室動物中結(jié)腸瘤的發(fā)生率(Wargovich M.et al.，Cancer Epidemiol.，Biomarkers，Prev.，5(5)，355-360，(1996))。
根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)，動物模型中的ACF引入可用來評價對結(jié)腸癌有預(yù)防和治療作用的化合物。
在實施例5敘述的實驗中，與已知的菊糖品比較已評價了本發(fā)明的菊糖產(chǎn)品對AOM誘發(fā)大鼠中ACF形成的影響。實驗進行如下動物包括剛斷奶的雄鼠Fisher 344，適應(yīng)對照飲食一周后，將鼠分成幾個組，根據(jù)AIN93GT指定對照食物或?qū)嶒炐允澄镒鳛閷φ帐澄?，但在消耗的玉米粉中含評價的產(chǎn)品(10，重量百分比)。無限制提供飼料和水。記錄周體重和每日飼料攝取量。在指定飲食二周后，所有7周齡和8周齡動物接受皮下注射AOM(Sigma，St.Louis Mo，USA)，含鹽水，16毫克/公斤體重。在飼養(yǎng)期結(jié)束后(在最后一次AOM注射后的第8周)，用CO2安死術(shù)將動物致死。除去結(jié)腸，用磷酸鉀緩沖液沖洗，然后用10％甲醛液固定過夜。將結(jié)腸切成等長度的鄰近和末端部分，再切成2公分長的切片。用0.5％亞甲藍染色后，在光顯微鏡下檢查切片，記錄ACF或腫瘤，ACF總數(shù)及每病灶中的隱窩數(shù)。
采用SAS統(tǒng)計程序分析數(shù)據(jù)，采用Tukey’s概率分布范圍試驗區(qū)分平均數(shù)。
飲食的組成(克/公斤)列于表7。
表7實驗中采用的飲食組成

*比較試驗**對照飲食(克/公斤)玉米淀粉(397.5)，菊糖產(chǎn)品(0.0)，干酪(85％蛋白質(zhì))，糊化的玉米淀粉(90-94％四糖)(132)，菊糖(100)，豆油(不是添加劑)(70)，纖維(FS&D公司的Solka-Floc，200FCC，St.Louis，MO，USA或同等物)(50)，礦物質(zhì)混合物(AIN 93G-MX)(35)，維生素混合物(AIN-93VX)(10)，L-胱氨酸(3)，酒石酸膽堿(41.1％膽堿)(2.5)。
#從O AFTI(比利時)得到的產(chǎn)品AFTILIN(具有(DP)約為25的長鏈菊苣菊糖)，AFTILINST(具有(DP)約為12的標準級菊苣菊糖)，RAFTILOSEP95(具(DP)約為2-7的工業(yè)級寡果糖)，本發(fā)明的菊糖產(chǎn)品由(DP)為2-7的工業(yè)級寡果糖和(DP)約為25的工業(yè)級長鏈菊苣菊糖組成，有效短鏈菊糖/有效長鏈菊糖的重量比為45/55，由共噴霧干燥制備，與圖1的產(chǎn)品相符。
結(jié)果在喂飼對照飲食和實驗性飲食的大鼠之間，在體重增加和平均每天飼料攝取中未發(fā)現(xiàn)有明顯的差異。未接受AOM但接受鹽水的大鼠小組(對照組)和喂飼對照飲食表明，結(jié)腸內(nèi)沒有ACF形成的跡象，有關(guān)大鼠結(jié)腸中AOM誘發(fā)ACF形成的結(jié)果列于表8。
表8菊糖對大鼠結(jié)腸中AOM誘發(fā)ACF形成的影響

abcd采用Tukey’s概率分布范圍試驗，在不同符號的欄內(nèi)平均±SEM有明顯差異(P＜0.05)。
*比較試驗從表8中可見，在大鼠結(jié)腸的鄰近部分和末端部分AOM誘發(fā)ACF形成，但在末端部分明顯。
從表8中進一步可見，各種菊糖產(chǎn)品(包括RAFTILINEHP、RAFTILINEST、RAFTILOSEP95)減少了AOM在大鼠結(jié)腸的鄰近部分和末端部分誘發(fā)ACF形成，但本發(fā)明的菊糖最好；如表9所示，所述的減少率以與對照組比較的百分比表示。
表9含菊糖的飲食對大鼠結(jié)腸中ACF誘發(fā)的減少率

*比較試驗從這些結(jié)果中明顯可見，本發(fā)明的菊糖產(chǎn)品比短鏈菊糖、標準級菊苣菊糖和長鏈菊苣菊糖更能抑制大鼠結(jié)腸中AOM誘發(fā)ACF形成。
因此，本發(fā)明的菊糖被認為對預(yù)防和減少癌癥發(fā)生率及對治療癌癥，尤其是人、哺乳動物和其它脊椎動物的結(jié)腸癌比短鏈菊糖、標準級菊糖和長鏈菊糖具有更好的效果。
權(quán)利要求
1.由易發(fā)酵菊糖(EFI)組分和難發(fā)酵菊糖(HFI)組分組成的菊糖產(chǎn)品，其特征在于EFI/HFI重量比為10/90-70/30，EFI組分沒有龍舌蘭菊糖，由具有聚合度(DP)＜10的短鏈菊糖組成，HFI組分由具有平均聚合度(DP)≥20的長鏈菊糖組成；具有(DP)＝9和(DP)＝10的菊糖總含量最大為5％(％是占總菊糖的重量百分比，用氣液色譜法測定)。
2.由易發(fā)酵菊糖(EFI)組分和難發(fā)酵菊糖(HFI)組分組成的菊糖產(chǎn)品，其特征在于EFI/HFI重量比為10/90-70/30，EFI組分由龍舌蘭菊糖或具有(DP)＜10的短鏈菊糖的龍舌蘭菊糖的任何混合物組成，HFI組分是具有(DP)≥20的長鏈菊糖，具有(DP)＝9和(DP)＝10的菊糖總含量最大為5％(％是占總菊糖的重量百分比，用氣液色譜法測定)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的菊糖產(chǎn)品，其特征在于具有(DP)＝9和(DP)＝10的總菊糖含量最大為2％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的菊糖產(chǎn)品，其特征在于具有(DP)＝9和(DP)＝10的總菊糖含量最大為1％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的菊糖產(chǎn)品，其特征在于EFI/HFI組分的重量比為35/65-65/35。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一權(quán)利要求所述的菊糖產(chǎn)品，其特征在于HFI組分由長鏈菊苣菊糖組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一權(quán)利要求所述的菊糖產(chǎn)品，其特征在于由EFI和HFI組成，其中EFI由含葡萄糖、果糖和蔗糖最大總量為20％的(％是占總碳水化合物的重量百分比)工業(yè)級菊糖的混合物或工業(yè)級龍舌蘭菊糖或寡果糖和龍舌蘭菊糖的混合物組成，而HFI組分由工業(yè)級長鏈菊糖組成，其中有效短鏈菊糖/有效長鏈菊糖的重量比包括在所述的工業(yè)級組分中，已在權(quán)利要求1，2或5的任何一個權(quán)利要求中明確表示。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的菊糖產(chǎn)品，其特征在于HFI組分是工業(yè)級長鏈菊苣菊糖。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的菊糖產(chǎn)品，其特征在于短鏈菊糖是含葡萄糖、果糖和蔗糖最大總量為8％(％是總碳水化合物的百分比重量)的工業(yè)級寡果糖。
10.制備在權(quán)利要求1至9中確定的菊糖產(chǎn)品的方法，包括以特定的重量比干燥混合EFI組分和HFI組分或包括以特定的重量比濕混合EFI組分和HFI組分，可選擇以干燥形式分離得到的菊糖產(chǎn)品，所述的分離步驟包括噴霧干燥步驟。
11.含有在權(quán)利要求1至9中確定的菊糖產(chǎn)品和一種或多種可食用的或藥學(xué)上可接受的組分的混合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的混合物，其特征在于一種或多種可食用的或藥學(xué)上可接受的組分從以下物質(zhì)中選擇糖類、多元醇、氫化的葡萄糖糖漿、麥牙糊精，甜味劑、食品成分、飼料成分、食品添加劑、飼料添加劑、食品中間體、飼料中間體、食物產(chǎn)品、飼料產(chǎn)品、可食用的液體、飲料、生物利用源的礦物質(zhì)、藥學(xué)上可接受的賦形劑、藥用活性物質(zhì)、治療用活性物質(zhì)、藥物級混合物和藥物。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的混合物，其特征在于生物利用源的礦物質(zhì)含鈣源和/或鎂源和/或鐵源。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13所述的混合物，其特征在于其是食品、飼料、飲料、消費品、功能性食品、功能性飼料、藥物成分或藥物。
15.制備在權(quán)利要求11至14中確定的一種混合物的方法，包括混合在權(quán)利要求1至9中確定的菊糖產(chǎn)品，或以權(quán)利要求1，2或5中明確的重量比混合在權(quán)利要求1至9中確定的HFI組分，至少是在權(quán)利要求11至13中確定的一個其它組分，繼之以產(chǎn)生所需形狀的混合物。
16.在權(quán)利要求1至9中確定的菊糖產(chǎn)品或在權(quán)利要求11至13中確定的混合物，其特征在于用作食品、飼料、飲料、消費品、功能性食品、功能性飼料、藥劑或藥物。
17.在權(quán)利要求1至9中確定的菊糖產(chǎn)品或在權(quán)利要求11至13中確定的混合物的用途，其特征在于用于生產(chǎn)混合物、食品、飼料、飲料、消費品、功能性食品、功能性飼料、藥劑、藥物或中間體。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用途，其特征在于用于生產(chǎn)混合物、食品、飼料、飲料、消費品、功能性食品、功能性飼料、藥劑或藥物，以用來改變或調(diào)節(jié)人、哺乳動物或其它脊椎動物的大腸或大腸末端部分中細菌菌群的組成。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用途，其特征在于用于生產(chǎn)混合物、食品、飼料、飲料、消費品、功能性食品、功能性飼料、藥劑或藥物，以用來改變或調(diào)節(jié)人、哺乳動物或其它脊椎動物的大腸或大腸末端部分中菊糖的發(fā)酵方式。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用途，其特征在于用于生產(chǎn)混合物、食品、飼料、飲料、消費品、功能性食品、功能性飼料、藥劑或藥物，為人、哺乳動物或其它脊椎動物提供一種或多種改進的、與菊糖相關(guān)的營養(yǎng)效果/益處，與已知的菊糖產(chǎn)品或混合物提供的效果相比。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的用途，其特征在于改進的、與菊糖相關(guān)的營養(yǎng)效果/益處包括膳食纖維效果、調(diào)節(jié)腸功能、前生物作用和/或益生作用、增加礦物質(zhì)吸收、增加鈣和/或鎂吸收和/或鐵吸收、增加骨礦物質(zhì)密度、增加骨礦物質(zhì)含量、增加最大骨量、改進骨結(jié)構(gòu)、減少骨礦物質(zhì)密度的喪失、減少骨結(jié)構(gòu)的喪失、調(diào)節(jié)脂代謝、刺激免疫系統(tǒng)、防止或減少癌癥的危險，防止或減少結(jié)腸癌的危險及防止或減少乳房癌的危險。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的用途，其特征在于用于生產(chǎn)混合物、食品、飼料、飲料、消費品、功能性食品、功能性飼料、藥劑或藥物，以用來改進健康人中的鈣和/或鎂的吸收。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用途，其特征在于用于生產(chǎn)藥劑或藥物以預(yù)防或減少骨去礦化作用或骨質(zhì)疏松癥的危險，或治療人的骨質(zhì)疏松癥。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的用途，其特征在于人是指絕經(jīng)后的婦女或老人。
25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用途，其特征在于用于生產(chǎn)藥劑或藥物以防止癌癥，減少癌癥的危險，或用于治療癌癥。
26.在權(quán)利要求1至9中確定的菊糖產(chǎn)品或權(quán)利要求11至14中確定的混合物的用途，其特征在于用于改變或調(diào)節(jié)人、哺乳動物或其它脊椎動物的大腸或大腸末端部分中的細菌菌群的組成。
27.權(quán)利要求1至9中確定的菊糖產(chǎn)品或權(quán)利要求11至14中確定的混合物的用途，其特征在于用于改變或調(diào)節(jié)人、哺乳動物或其它脊椎動物的大腸或大腸末端部分中的菊糖發(fā)酵方式。
28.權(quán)利要求1至9中確定的菊糖產(chǎn)品或權(quán)利要求11至14中確定的混合物的用途，其特征在于用于人、哺乳動物或其它脊椎動物中提供一種或多種改進的、與菊糖相關(guān)的營養(yǎng)效果/益處，與已知的菊糖產(chǎn)品提供的效果相比。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的用途，其特征在于改進的營養(yǎng)效果/益處明確表示在權(quán)利要求21中。
全文摘要
本發(fā)明涉及新的菊糖產(chǎn)品和混合物、及其用于改變和調(diào)節(jié)細菌菌群和菊糖在人、哺乳動物或其它脊椎動物的大腸中的發(fā)酵方式，及其用于提供改進的，與菊糖相關(guān)的營養(yǎng)效果/益處及用于生產(chǎn)消費品和混合物為健康的，失去功能的和患病的人、哺乳動物和其它脊椎動物提供所述的效果/益處。新的菊糖產(chǎn)品由易發(fā)酵的菊糖(EFI)組分和難發(fā)酵的菊糖(HFI)組分的特定的混合物組成。營養(yǎng)效果/益處包括纖維效果，改進的礦物質(zhì)吸收，尤其是鈣和鎂，增加骨礦物質(zhì)密度，減少骨礦物質(zhì)密度的喪失，調(diào)節(jié)脂代謝，刺激免疫系統(tǒng)和抗癌效果。新的菊糖產(chǎn)品尤其適用于生產(chǎn)一種混合物或一種藥物用于防止、延緩和/或治療人，尤其是絕經(jīng)后的婦女和老人的骨質(zhì)疏松癥。
文檔編號A61P35/00GK1400869SQ01804902
公開日2003年3月5日 申請日期2001年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月15日
發(fā)明者簡·范魯, 安妮·弗里皮亞特 申請人:蒂西蘇克拉菲納德里有限公司