活化的大豆豆莢纖維的制作方法
【專利說(shuō)明】活化的大豆豆莢纖維
[0001 ]相關(guān)專利申請(qǐng)相互參考
[0002]本申請(qǐng)要求獲得2013年3月15日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)N〇,61/789,614的優(yōu)先 權(quán)，本文通過(guò)提述并入其全部?jī)?nèi)容用于所有目的。
[0003] 背景
[0004] 現(xiàn)代技術(shù)的福音之一是人類的健康和長(zhǎng)壽得到了改善，但是現(xiàn)代社會(huì)也促成了更 多久坐的職業(yè)的問(wèn)世。在工業(yè)化和從農(nóng)場(chǎng)轉(zhuǎn)移到大都市之前，這些工作是由人的身體完成 的。
[0005] 人們?cè)诂F(xiàn)代農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中牢記兩個(gè)相關(guān)的目標(biāo):獲得盡可能高的產(chǎn)量和獲得 盡可能尚的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)。食品加工的好處包括防腐、尚效的上市和分銷，和提尚食物的一致 性。此外，通過(guò)防止腐敗和致病微生物，它增加了許多食物的年度可得性（year Iy availability)，實(shí)現(xiàn)了易損易腐食物的長(zhǎng)距離運(yùn)輸，使許多種類的食物能夠被安全食用。 不幸的是，現(xiàn)代食品加工的后果之一是每克食物中比以往塞入了更多的熱量。
[0006] 作為現(xiàn)代化的一個(gè)后果，現(xiàn)代社會(huì)的人們活得更長(zhǎng)，每天攝入的熱量，且更多靜 坐。一個(gè)很大的風(fēng)險(xiǎn)是，代謝健康(metabolic fitness)伴隨著現(xiàn)代化而損失。身體的每一 個(gè)細(xì)胞都具有重要的功能，它消耗能量以行使該功能。能量通過(guò)食物代謝供給，經(jīng)常用熱量 單位或卡路里來(lái)度量。能量平衡是指由飲食提供的總能量與全部細(xì)胞需要的總能量相匹配 的點(diǎn)。為了制備應(yīng)對(duì)負(fù)能量平衡的時(shí)期、或者花費(fèi)的總能量大于攝入的總能量的情況，能量 將被轉(zhuǎn)化為脂肪并儲(chǔ)存在脂肪細(xì)胞或脂肪中。在正能量平衡期間或者當(dāng)攝入和吸收的總熱 量大于在此期間被利用的總熱量時(shí)，便會(huì)發(fā)生儲(chǔ)存。代謝健康的個(gè)體是指攝入了足夠滿足 能量需求的熱量并將多余的熱量作為脂肪存儲(chǔ)在脂肪細(xì)胞內(nèi)的個(gè)體。然而，現(xiàn)代化往往導(dǎo) 致代謝健康的損傷。攝入了如此大量的熱量，導(dǎo)致脂肪細(xì)胞超負(fù)荷，并且合成用于儲(chǔ)存的脂 肪被囤積在其他的組織中。
[0007] 雖然將脂肪儲(chǔ)存在脂肪細(xì)胞中是非常健康的，但是脂肪儲(chǔ)存在任何其他器官例如 肝臟、動(dòng)脈、胰腺、肌肉、骨、腦等是不健康的?，F(xiàn)代化已經(jīng)帶來(lái)了用于測(cè)量脂肪供應(yīng)水平和 定位脂肪積累位置的新方法的發(fā)現(xiàn)。一種廉價(jià)的方法是測(cè)量身高和體重來(lái)計(jì)算身體質(zhì)量指 數(shù)或BMI。當(dāng)BMI為約25時(shí)，似乎是代謝健康的。但是當(dāng)BMI大于25時(shí)則會(huì)觀察到健康的損失。 當(dāng)BMI為30或更大時(shí)，則定義為肥胖。脂肪被存儲(chǔ)在脂肪細(xì)胞之外的組織的后果正是不健康 的，并且有許多研究使用BMI作為指標(biāo)來(lái)監(jiān)測(cè)并關(guān)聯(lián)許多病理所見(jiàn)，例如糖尿病和心血管疾 病。
[0008] 糖尿病影響將近2580萬(wàn)人，或者美國(guó)人口的8.3%，并預(yù)計(jì)在未來(lái)十年會(huì)顯著上 升。在大多數(shù)情況下，糖尿病是由于在利用胰島素為其特化功能供應(yīng)能量(葡萄糖）的組織 中囤積多余脂肪所致。隨著那些組織積累脂肪，而葡萄糖保留在血液中，它們對(duì)胰島素變得 越來(lái)越不敏感。這被稱為2型糖尿病(T2D)。隨著越來(lái)越多的社會(huì)走上現(xiàn)代化道路，T2D以大 流行的速率在全球發(fā)生。在美國(guó)，糖尿病是死亡的第七大原因。除了這些驚人的死亡率數(shù)據(jù) 之外，糖尿病還帶來(lái)巨大的病痛，導(dǎo)致高昂的醫(yī)療費(fèi)用。事實(shí)上，在校準(zhǔn)了人群、年齡和性別 差異之后，糖尿病患者的平均醫(yī)療支出是沒(méi)有糖尿病的患者的2.3倍。值得注意的是，一項(xiàng) 2007年的估計(jì)表明，僅僅該年度，糖尿病的總體(直接和間接)估算耗費(fèi)是1740億美元。
[0009]為了更好地教育非糖尿病患者關(guān)于他們正向臨床糖尿病病例發(fā)展的潛在可能，美 國(guó)疾病控制中心（CDC)和美國(guó)糖尿病協(xié)會(huì)(ADA)提出了"前驅(qū)糖尿病"的術(shù)語(yǔ)。通過(guò)這種方 式，醫(yī)生可以鑒別具有發(fā)生糖尿病高風(fēng)險(xiǎn)的患者。那些患者的BMI通常為25-35,并且T2D與 30-45的BMI密切相關(guān)。CDC估計(jì)，有7900萬(wàn)年齡在20歲以上的美國(guó)人是前驅(qū)糖尿病。如果沒(méi) 有干預(yù)，約11%預(yù)期會(huì)在短短3年內(nèi)發(fā)展成2型糖尿病(T2D)。
[0010] ADA定義的前驅(qū)糖尿病是空腹血糖水平為lOOmg/dl~125mg/dl，或者口服葡萄糖 耐量試驗(yàn)(〇61'1')211后的血糖水平是14〇11^/(11~12511^/(11，并且血紅蛋白41(3水平是5.7%~ 6.4%。有數(shù)據(jù)支持針對(duì)前驅(qū)糖尿病的靶向治療方案能夠顯著降低發(fā)展為T2D的危險(xiǎn)。例如， 糖尿病預(yù)防計(jì)劃(DPP)證實(shí)，接受了大量關(guān)于飲食、運(yùn)動(dòng)和行為矯正的咨詢的前驅(qū)糖尿病患 者能夠?qū)l(fā)生糖尿病的危險(xiǎn)減少58%，服用了二甲雙胍的前驅(qū)糖尿病患者可以將發(fā)生糖尿 病的危險(xiǎn)減少31 % (N Engl J Med,2002,346:393-403)。
[0011]而且，如果只是短暫地回復(fù)到正常葡萄糖調(diào)節(jié)，也會(huì)顯著降低發(fā)展為糖尿病的危 險(xiǎn)。因此，需要價(jià)格低廉、安全、有效的其他前驅(qū)糖尿病干預(yù)措施。
[0012] 在2007年底，美國(guó)國(guó)立健康研究院（NIH)發(fā)起人類微生物組計(jì)劃（HMP)，并且在 2008年初，歐盟委員會(huì)和中國(guó)啟動(dòng)了人體腸道元基因組計(jì)劃(MetaHIT)。這些大型工程運(yùn)用 先進(jìn)的測(cè)序和生物信息學(xué)工具來(lái)表征生活在我們體內(nèi)或體表的微生物。估計(jì)有100萬(wàn)億個(gè) 微生物居住在大腸內(nèi)，在那里它們?cè)谑澄锎x中發(fā)揮作用，將食物轉(zhuǎn)換為用于細(xì)胞工作的 能量或者保存起來(lái)。了解這些微生物群體的活動(dòng)如何影響人體的新陳代謝，可能會(huì)提供開(kāi) 發(fā)干預(yù)措施，以預(yù)防代謝不健康和治療肥胖和糖尿病的途徑。
[0013] 例如，最近報(bào)道中國(guó)的2型糖尿病患者具有中等程度的胃腸道(GI)細(xì)菌生態(tài)失衡 (Nature，2012，490: 55-60)或異常微生物群體等特征。分析表明，那些T2D患者的GI微生物 區(qū)系合成短鏈脂肪酸(SCFA)的能力降低，產(chǎn)生硫化氫的能力增加，產(chǎn)生甲烷的能力增加，且 對(duì)氧化應(yīng)激的防御降低。代謝不健康人群將可受益于在其飲食中添加不易吸收的抗氧化 劑。一類抗氧化劑多酚，稱為異黃酮，是由大豆植物產(chǎn)生的，被顯示可促進(jìn)人類健康。例如， 在傳統(tǒng)的基于大豆的食物中異黃酮染料木黃酮(genistein)、大豆苷元和大豆黃素有特別 高的水平。消費(fèi)富含豆制品的飲食可能預(yù)防T2D。其他的異黃酮是由植物的防御機(jī)制引起 的。這些化合物被稱為植物抗毒素。有三種非常相似的植物抗毒素被稱作大豆抗毒素 I、大 豆抗毒素 II和大豆抗毒素 III，它們由大豆在植株暴露于土壤微生物、紫外光(UV)或重金屬 時(shí)產(chǎn)生（J.Agric.Food Chem. ,2009,57:2614-2622)，是非常強(qiáng)的抗氧化劑（J.Agric，F(xiàn)ood Chem 2010;58:11633-11638)。在前驅(qū)糖尿病患者的飲食中補(bǔ)充大豆抗毒素將向GI生物群 系(biome)輸送抗氧化劑。不希望受限于任何理論，本文相信，改變GI生物群系中正向選擇 微生物區(qū)系家族的氧化還原勢(shì)能，將有利于前驅(qū)糖尿病。
[0014] 概要
[0015] 本發(fā)明提供了，除其他事項(xiàng)外，包含分離植物組織的組合物，其中每克植物組織中 具有高含量的大豆抗毒素。
[0016] 在一些實(shí)施方案中，分離的植物組織的大豆抗毒素含量是至少0.1，0.15,0.2， 0.25，0.3，0.35，0.4，0.45，或0.5mg每克植物組織。在一些實(shí)施方案中，該植物組織包括大 豆豆莢組織。
[0017] 在一些實(shí)施方案中，提供了包含分離的大豆豆莢組織的組合物，所述大豆豆莢組 織含有一種或多種大豆抗毒素。在一些實(shí)施方案中，大豆豆莢組織中一種或多種大豆抗毒 素的組合總含量是至少1，5,或10mg/g。
[0018] 在一些實(shí)施方案中，提供了分離的大豆豆莢，其既含有可溶性膳食纖維又含有不 溶性膳食纖維。
[0019] 在一些實(shí)施方案中，提供了被配制供口服輸送的分離大豆豆莢。
[0020] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了含有來(lái)自大豆豆莢組織的膳食纖維的食品。在 一些實(shí)施方案中，該食品含有一種或多種大豆抗毒素。在一些實(shí)施方案中，該食品包含總量 為至少25，50，75，100，200，或250mg的大豆抗毒素。
[0021] 在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明提供了含有一種或多種大豆抗毒素的粉。在一些實(shí)施 方案中，所述粉用大豆豆莢組織制成。在一些實(shí)施方案中，所述粉包含一種或多種大豆抗毒 素，其組合總含量為至少1，2.5，5，7.5，10，或15mg大豆抗毒素每克粉。
[0022] 本發(fā)明進(jìn)一步提供了用于治療患有或者易患超重或肥胖的受試者的方法。在一些 實(shí)施方案中，該方法包括向受試者口服施用如本文所述的組合物或食品。
[0023] 本發(fā)明進(jìn)一步提供了用于治療患有或者容易患有糖尿病或前驅(qū)糖尿病的受試者 的方法。在一些實(shí)施方案中，該方法包括向受試者口服施用如本文所述的組合物或食品。
[0024] 本發(fā)明進(jìn)一步提供了用于改變受試者的胃腸道微生物組的方法，其中該受試者的 胃腸道微生物組包括處理脂肪和蛋白質(zhì)的第一細(xì)菌群體，和發(fā)酵糖并產(chǎn)生短鏈脂肪酸增加 的第二細(xì)菌群體。在一些實(shí)施方案中，該方法包括向受試者施用包含有效量的一種或多種 大豆抗毒素的組合物，以改變胃腸道中第一細(xì)菌群體和第二細(xì)菌群體的相對(duì)豐度。
[0025] 在一些實(shí)施方案中，該第一群體包括瘤胃球菌科(Ruminococcaceae)，第二群體包 括Blautia菌屬。
[0026] 在一些實(shí)施方案中，提供了用于調(diào)整受試者的微生物區(qū)系分類單元(microbiota taxa)中Blautia水平的方法。在一些實(shí)施方案中，受試者被鑒定為具有低于2，3，4，或5%豐 度的Blautia水平，并且需要用有效量的一種或多種大豆抗毒素治療以便將Blautia水平增 加到至少10%，15%，20%，25%，或30%豐度。在一些實(shí)施方案中，被鑒定為需要治療的受 試者被給予包含一種或多種大豆抗毒素的組合物以增加 Blautia的水平。
[0027] 在一些實(shí)施方案中，提供了用于治療胃腸道生態(tài)失衡的方法，包括向受試者口服 施用有效量的包含一種或多種大豆抗毒素的組合物的步驟。
[0028] 本發(fā)明進(jìn)一步提供了制造包含大豆豆莢膳食纖維和一種或多種大豆抗毒素的粉 的方法。在一些實(shí)施方案中，該方法包括如下步驟:獲得大豆豆莢組織，切片或切碎該大豆 豆莢組織，干燥該大豆豆莢組織，和將大豆豆莢組織粉碎成粉。在一些實(shí)施方案中，該方法 包括向該大豆豆莢組織中添加一種或多種大豆抗毒素。在一些實(shí)施方案中，該方法包括將 大豆豆莢組織暴露于紫外線輻射。
[0029] 本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將在下面的詳細(xì)說(shuō)明中變得顯而易見(jiàn)。然而應(yīng)當(dāng) 理解，這些詳細(xì)說(shuō)明雖然指示了本發(fā)明的實(shí)施方案，但是僅僅是作為舉例說(shuō)明提供的，并沒(méi) 有限制性。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)詳細(xì)說(shuō)明可以顯見(jiàn)在本發(fā)明范圍內(nèi)的各種改變和修飾。
[0030] 附圖簡(jiǎn)述
[0031] 下面的附圖僅僅是出于舉例說(shuō)明的目的提供的，并不意圖有限制意義。
[0032]圖1顯示了示例說(shuō)明在ZDSD/Peo大鼠中施用大豆抗毒素(30和90mg/kg，p. ο.)之后 血漿大豆抗毒素水平的示例結(jié)果。數(shù)值代表每個(gè)時(shí)間點(diǎn)和劑量下3只不同大鼠的平均值± 標(biāo)準(zhǔn)誤。
[0033]圖2顯示了示例說(shuō)明在施用葡萄糖（2g/kg，p.o.，在0時(shí)間）之后前驅(qū)糖尿病ZDSD/ Pco大鼠血糖水平的示例結(jié)果。大豆抗毒素在口服葡萄糖耐量試驗(yàn)開(kāi)始之前Ih施用（30和 90mg/kg，p.o .)。每一個(gè)符號(hào)代表8只大鼠血糖的平均值土標(biāo)準(zhǔn)誤。在60min，大豆抗毒素處 理的動(dòng)物的血糖水平顯著低于溶媒處理大鼠，大豆抗毒素組的曲線下面積顯著小于溶媒處 理大鼠的積分面積。
[0034]圖3顯示了示例說(shuō)明胰島素介導(dǎo)的3T3-L1脂肪細(xì)胞的葡萄糖攝取的示例結(jié)果。細(xì) 胞在37°C暴露于胰島素30min，隨后與[3H]-2-脫氧葡萄糖溫育IOmin。在使用SigmaPiot通 過(guò)4參數(shù)logistic方程計(jì)算時(shí)，使葡萄糖攝取增加50%的有效濃度(EC 5q)是1.92nM。這些數(shù) 據(jù)是經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的6次實(shí)驗(yàn)的平均值，標(biāo)準(zhǔn)化是通過(guò)計(jì)算與基礎(chǔ)cpm葡萄糖攝取相比的百分 比cpm葡萄糖攝取。符號(hào)代表平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤，線條代表使用4參數(shù)logistic方程對(duì)數(shù)據(jù)的 最佳擬合。
[0035]圖4顯示了示例說(shuō)明胰島素、大豆抗毒素、和胰島素與大豆抗毒素的組合促進(jìn)3T3-Ll脂肪細(xì)胞的葡萄糖攝取的示例結(jié)果。使脂肪細(xì)胞暴露于胰島素、大豆抗毒素、或胰島素及 大豆抗毒素兩者，歷時(shí)3h。這些數(shù)據(jù)是經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的3次實(shí)驗(yàn)的平均值，標(biāo)準(zhǔn)化是通過(guò)計(jì)算 與基礎(chǔ)cpm葡萄糖攝取相比的百分比cpm葡萄糖攝取。符號(hào)代表平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。所有具有 不同字母的胰島素刺激的葡萄糖攝取平均值均有顯著差異(P〈〇.05)。
[0036]圖5顯示了示例說(shuō)明大豆抗毒素介導(dǎo)的3T3-L1脂肪細(xì)胞葡萄糖攝取的示例結(jié)果。 細(xì)胞在37°(3暴露于大豆抗毒素4511^11，隨后用[3!1]-2-脫氧葡萄糖溫育1〇1^11(^(： 5()是2.40± 0.3μΜ，最大攝取是2.04±0.24倍(通過(guò)4參數(shù)logistic方程計(jì)算）。這些數(shù)據(jù)是3次實(shí)驗(yàn)的 平均值，其通過(guò)計(jì)算與基礎(chǔ)cpm葡萄糖攝取相比的百分比cpm葡萄糖攝取進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。符號(hào) 代表平均值土標(biāo)準(zhǔn)誤，線條代表使用4參數(shù)logistic方程對(duì)數(shù)據(jù)的最佳擬合。
[0037]圖6顯示了示例說(shuō)明大豆抗毒素刺激3T3-L1脂肪細(xì)胞中葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)子GLUTl和 GLUT4表達(dá)的示例結(jié)果。兩個(gè)基因的mRNA水平通過(guò)實(shí)時(shí)PCR測(cè)量，并與RPL32mRNA水平相對(duì)顯 示。細(xì)胞暴露于大豆抗毒素3h，從細(xì)胞分離mRNA，合成cDNA，并通過(guò)實(shí)時(shí)PCR定量基因表達(dá)。 符號(hào)代表平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。
[0038]圖7顯示了示例說(shuō)明每日施用大豆抗毒素混合物(b I end) (90mg/kg，p. 〇 .)到11天 可降低前驅(qū)糖尿病大鼠的脂肪量的示例結(jié)果。脂肪量通過(guò)定量NMR測(cè)量。
[0039]圖8顯示了示例說(shuō)明每日施用大豆抗毒素混合物(90mg/kg，p. 〇.)到11天可降低前 驅(qū)糖尿病大鼠的血漿瘦素并有提高血漿GLP-I的趨勢(shì)的示例結(jié)果。在研究結(jié)束時(shí)通過(guò)ELISA 測(cè)量軀干血中的血漿激素。
[0040] 圖9顯示了示例說(shuō)明每日施用大豆抗毒素混合物(90mg/kg，P. O.)到11天可增加前 驅(qū)糖尿病大鼠的血漿胰島素的示例結(jié)果。在研究結(jié)束時(shí)通過(guò)ELISA測(cè)量軀干血中的血漿胰 島素，血漿葡萄糖通過(guò)血糖儀測(cè)量。
[0041] 圖10所示的HPCL色譜示例結(jié)果顯示了在暴露于紫外線-B輻射2分鐘之后溫育0-72 小時(shí)后大豆粉中存在的化合物。
[0042] 圖11顯示了示例說(shuō)明在將大豆豆莢切成Imm厚橫截面并暴露于紫外線-B輻射2分 鐘之后0-96小時(shí)后大豆豆莢的大豆抗毒素含量的示例結(jié)果。
[0043] 定義
[0044] 為了使本發(fā)明更容易理解，下面首先對(duì)某些術(shù)語(yǔ)進(jìn)行定義。下列和其它術(shù)語(yǔ)的額 外定義在整個(gè)說(shuō)明書中提出。
[0045] 近似或約：如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)"近似"或"約"在應(yīng)用于一個(gè)或多個(gè)感興趣的數(shù) 值時(shí)是指與所述參考數(shù)值相近的數(shù)值。在某些實(shí)施方案中，除非另外指出或者從內(nèi)容中可 以顯見(jiàn)，否則術(shù)語(yǔ)"近似"或"約"是指在所述參考數(shù)值的任一方向上（大于或小于）處于 25% ,20% ,19% ,18% ,17% ,16% ,15% ,14% ,13% ,12% ,11% ,10% ,9%,8%,7%,6%, 5%，4%，3%，2%，1%或更小的數(shù)值范圍（除非所述數(shù)字超過(guò)可能值的>100%)。
[0046] 改善(Amelioration):如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)"改善"是指狀態(tài)的防止、減少或減 輕，或者受試者的狀態(tài)的改進(jìn)。改善包括，但不僅限于，疾病狀況的完全恢復(fù)或完全預(yù)防。
[0047] 相當(dāng)?shù)模–omparable):如本文所用的，術(shù)語(yǔ)"相當(dāng)?shù)?是指與測(cè)試系統(tǒng)、條件設(shè)置、 效果或結(jié)果充分相似從而允許進(jìn)行科學(xué)合理比較的系統(tǒng)、條件設(shè)置、效果或結(jié)果。本領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)并理解哪些系統(tǒng)、條件設(shè)置、效果或結(jié)果與本文所述的任何特定測(cè)試 系統(tǒng)、條件設(shè)置、效果或結(jié)果是"相當(dāng)?shù)?。
[0048]關(guān)聯(lián):如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)"關(guān)聯(lián)"是指"顯示具有相關(guān)性"的普通含義。本領(lǐng)域