CN102834103B

CN102834103B - 含β-葡聚糖的膳食纤维组合物

Info

Publication number: CN102834103B
Application number: CN200980163337.1A
Authority: CN
Inventors: 鲁埃迪·迪斯
Original assignee: Swedish Oat Fiber AB
Current assignee: Swedish Oat Fiber AB
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2029-11-30
Also published as: AU2009355892B2; ES2607230T3; AU2009355892A1; EP2506860A1; EP2506860A4; PL2506860T3; CN102834103A; EP2506860B1; WO2011065880A1; NZ600916A; KR20120117011A; SG182291A1; DK2506860T3

Abstract

包含至少一种含β-葡聚糖的谷物成分的膳食纤维组合物，所述β-葡聚糖所具有的分子量和溶解度的组合使得会在所述纤维组合物中以相对低含量的β-葡聚糖产生足够高的粘度以提供有益作用。

Description

含β-葡聚糖的膳食纤维组合物

技术领域

本发明涉及包含谷物成分的膳食纤维组合物，所述谷物成分含有β-葡聚糖。本发明还涉及含有所述膳食纤维组合物的食品和/或营养补充剂，所述膳食纤维组合物在制造用于在哺乳动物中治疗和/或预防高胆固醇血症和调节血糖应答和食欲控制的食品和/或营养补充剂中的用途，以及在制造用于在哺乳动物中治疗和/或预防高胆固醇血症和调节血糖应答和食欲控制的含所述膳食纤维组合物的药物中的用途。

背景技术

可溶性纤维，例如(1→3)(1→4)-β-葡聚糖，是禾本科(Graminae)细胞壁中(包括燕麦、大麦、黑麦和小麦的胚乳细胞壁)发现的一类多聚糖。它们主要是由β-(1→3)连接的纤维三糖基(cellotriosyl)和纤维四糖基(cellotetraosyl)单元(＞90％)组成的线形聚合物。β-葡聚糖还存在于面包酵母、某些类型的真菌及多种蘑菇和细菌的细胞壁中。

基于谷物的β-葡聚糖在燕麦和大麦中存在最丰富而在黑麦和小麦中少许多，并且富含于被称为麸皮的未加工磨粉颗粒的级分中。燕麦、大麦和黑麦的β-葡聚糖是非常相似的。

存在于酵母、真菌和细菌中的β-葡聚糖在结构上不同于谷物中(如燕麦和大麦)存在的β-葡聚糖，并且类似于也是β-葡聚糖的纤维素，它们不易溶于水并且在它们的自然状态下没有功能性价值。

相反地，谷物β-葡聚糖易于用水提取并可溶于水，且被分类为可溶性膳食纤维。同所有的膳食纤维一样，在消化时，所述可溶性β-葡聚糖没有被人上胃肠道的消化系统水解，而是吸收水分从而扩散进入消化腔内或者形成膨大的凝胶状细胞壁残片，但是又同所有的膳食纤维一样，β-葡聚糖由大肠或下胃肠道中的细菌发酵和利用。

许多研究表明了β-葡聚糖可溶性纤维可通过控制2个风险因素在降低心血管疾病风险方面发挥重要作用，所述控制2个风险因素即：减少总血清胆固醇及低密度脂蛋白(LDL)血清胆固醇和通过饱感效应(satietyeffect)减少肥胖。此外，β-葡聚糖有益地调节血糖应答并且具有可降低肠病风险的益生作用(prebioticeffect)。此外，β-葡聚糖具有免疫增强活性。

在进行了燕麦产品对血清胆固醇的影响的临床研究评估之后，美国食品药物管理局(USAFDA)和其他监管机构例如法国食品安全局(AFSSA，法国)认可了健康声明，声明燕麦产品可降低心脏病风险，需要3g的燕麦β-葡聚糖日剂量。然而，并非所有研究都证明了燕麦产品的降胆固醇作用。对此可能有很多原因，但是对有效成分的量和生物活性的认识不足肯定是原因之一。

然而，从未证明过β-葡聚糖的粘度、分子量和溶解度与降胆固醇、血糖应答和食欲调节效应之间的关系。

发明内容

本发明涉及包含至少一种含β-葡聚糖的谷物成分的膳食纤维组合物，将所述β-葡聚糖选择成具有：40kDa到3000kDa范围的峰值分子量，在根据本文公开的方法制备的所述纤维组合物提取物中所提取的β-葡聚糖占总β-葡聚糖量的至少20％的37℃下的溶解度，以及以30s^-1测量时至少30mPa·s的所述提取物粘度。

更优选地，将β-葡聚糖选择成具有500kDa至2000kDa范围的分子量。

使用相对高分子量范围并且具有相对高溶解度的β-葡聚糖的重要性从前并未得到认可。不能直接假设所有具有相同分子量的β-葡聚糖也具有相同的溶解度。存在着具有低溶解度的高分子量β-葡聚糖和具有较高溶解度的高分子量β-葡聚糖。溶解度和分子量取决于所述β-葡聚糖存在于其中的食品类型和制备含β-葡聚糖的食品和组合物时使用的生产方法。因此，本发明在于选择具有组合的峰值分子量和溶解度的那些特定β-葡聚糖，所述组合将产生足够高的粘度从而在所述纤维组合物中以相对低含量的β-葡聚糖提供有益作用。

特别地，本发明涉及包含3g高分子量燕麦β-葡聚糖或4g中等分子量燕麦β-葡聚糖、或3g中等分子量燕麦β-葡聚糖、或4g低分子量燕麦β-葡聚糖的挤压燕麦麦片(extrudedoatcereal)，与对照小麦麸皮麦片相比，所述挤压燕麦麦片降低血清低密度脂蛋白(LDL)胆固醇并调节血糖应答。β-葡聚糖的量是指建议一人份(serving)的燕麦麦片中的量。β-葡聚糖的降LDL胆固醇和血糖应答调节作用与其增加肠内含物的粘度的能力直接相关，其继而与小肠中溶解的β-葡聚糖的分子量(MW)、浓度和粘度相关。

本发明还涉及每建议一人份的燕麦麦片中含2.2g高分子量燕麦β-葡聚糖或3.8g中等分子量燕麦β-葡聚糖，或者5.5g低分子量燕麦β-葡聚糖的挤压燕麦麦片，与对照小麦麸麦片相比，所述挤压燕麦麦片增加血浆PYY水平。

β-葡聚糖的溶解度“C”如本文所公开的进行测量，且在本文中被定义为含β-葡聚糖的食品或组合物的提取物中β-葡聚糖的量，并表示成在提取物中发现的所述食品或组合物中总β-葡聚糖含量的百分率。如表1所示，溶解度在不同食品中不同。所述β-葡聚糖的溶解度取决于所述β-葡聚糖的分子量并且还高度依赖于对所述食品组合物中谷物成分的处理。因此，面包制造期间β-葡聚糖的解聚和控制(manipulating)，其他成分的存在、加工方法和储存条件可影响溶解度，从而影响粘度和所得的生理活性。在根据本发明的膳食组合物中，将β-葡聚糖选择成具有至少50％，优选至少75％的溶解度，所述溶解度通过下述体外方法测量。

根据本发明的膳食纤维组合物可具有以重量计约2-20％的蛋白质含量，以重量计约3％的脂肪含量以及以重量计约10-50％的纤维含量。

根据本发明的膳食纤维组合物可具有以重量计小于50％，优选以重量计小于40％，更优选以重量计小于30％的β-葡聚糖含量。

针对本发明的目的，溶解度C已如本文中阐述的进行定义，是指所述组合物/食品的提取物中溶解的组合物/食品中β-葡聚糖的百分比。

但是，在本领域中可找到溶解度或可利用的β-葡聚糖量的其他定义，例如在体外提取物中，gβ-葡聚糖/g食物、gβ-葡聚糖/份、g可溶性β-葡聚糖/份、gβ-葡聚糖/mL。

表1.含β-葡聚糖的产品的性能

¹热水提取物(100℃)

²生理温度下的提取物(37℃)

根据本发明的膳食纤维组合物应优选地具有以重量计至少1％的β-葡聚糖含量。在下文示出的实施例中，所述β-葡聚糖含量的范围是以重量计3％-15％。当然，使用较高含量的β-葡聚糖是可能的，甚至高达所述纤维组合物或食品的100％。

根据本发明的膳食纤维组合物的β-葡聚糖来源选自燕麦、大麦、黑麦或小麦。

根据本发明的膳食纤维组合物包含至少一种含β-葡聚糖的谷物成分，其中将β-葡聚糖选择成具有：40kDa到3000kDa范围的分子量，至少20％的溶解度，以及至少30mPa·S的粘度，所述谷物成分可并入到食品和饮料产品中。食品和饮料产品可包括但并不限于饮料、面包和烘培食品、麦片、挤压零食、肉类替代品、棒、意大利面、沙拉酱、汤、玉米饼和酸奶。

示例性饮料包括但不限于来自于水果、蔬菜和其混合物的果蔬汁和果蔬汁饮品；乳饮品，包括液体牛奶、酸化乳(culturedmilk)、发酵乳和酸奶饮品；替餐饮品，如饮食和体重控制饮料；粉末饮品混合物；基于乳的饮品，包括但不限于奶昔(shake)、果昔(smoothy)和果/乳混合物；奶精和非奶奶精；基于豆类和稻米类饮料；能量和运动饮品；高蛋白饮品；碳酸饮品；凝胶饮品；水和水感觉饮料(nearwater)；茶饮料和咖啡饮料。

示例性的棒包括填充和未填充的替餐棒、能量棒、高蛋白棒、格兰诺拉棒(granolabar)和谷物棒。

可能的烘焙应用包括面包、面包卷、圆面包、玉米面包、速制面包、甜甜圈、松饼、百吉饼、扁面包、薄煎饼、华夫饼、曲奇、蛋糕、酥皮糕点、牛角面包、司康饼、饼干、脆片(cracker)、咸饼干(pretzel)、玉米饼(tortilla)、卷饼皮(tacoshell)、意大利面、馅饼皮、比萨饼皮和烘焙预混物。

所述膳食纤维组合物还可加入到营养补充剂中，即旨在以适宜量向个人饮食提供缺失或未使用之营养物的制备物。营养补充剂可包括但不限于制成丸剂、胶囊、片剂、粉末或液体形式的维生素、矿物质、纤维、脂肪酸或氨基酸。

含本发明膳食纤维组合物的食品和营养补充剂包含至少一种含β-葡聚糖的谷物成分，其中将β-葡聚糖选择成具有40kDa到3000kDa范围的分子量，至少20％的溶解度，以及至少30mPa·S的粘度，所述食品和营养补充剂可用于在哺乳动物(特别是人)中治疗和/或预防高胆固醇血症、调节血糖应答和食欲控制。

本发明的膳食纤维组合物还可用于食品和营养补充剂的纤维富集。

本发明的包含至少一种含β-葡聚糖之谷物成分的膳食纤维组合物还可以加入到用于在哺乳动物(尤其是人)中治疗和/或预防高胆固醇血症、调节血糖应答和食欲控制的药物中，其中将β-葡聚糖选择成具有：40kDa至3000kDa范围、优选700kDa至2000kDa范围的峰值分子量；根据本文公开的方法制备的所述纤维组合物提取物中所提取的β-葡聚糖占总β-葡聚糖含量至少20％的37℃下溶解度、优选地至少50％和更优选地至少75％；以及以30s^-1测量时至少30mPa·s、优选地至少100mPa·s和更优选地至少500mPa·s的37℃下所述提取物粘度。

聚合物在溶液中可看作呈区段化和蠕虫状。所述区段在空间内随机取向并快速变动，但却不能占据相同空间。通过对随时间的变动求和，每个分子可被认为占据球状的体积。术语无规卷曲用于描述所述行为并且在多数情况下谷物β-葡聚糖分子行为是无规卷曲。在高于最低浓度或溶剂中聚合物的体积占位时，这些卷曲的重叠和“缠结”限制了液体流动并产生显著高于所述溶剂的粘度。随时间推移，低分子量的β-葡聚糖彼此形成接合区，并且在溶液中不再随机取向而是组织起来形成凝胶结构或不溶性纤维和颗粒。与粘性流体不同，凝胶不流动，而是倾向于保持其“自身形状”或包含其的容器的形状。

因此，凝胶不同于粘性溶液，而术语粘性凝胶多糖常用于营养学文献中的β-葡聚糖和其他“可溶性纤维”。

影响谷物β-葡聚糖溶液粘度的因素是其分子量(MW)和浓度；在成品食品中，这些因素可以通过所述β-葡聚糖的解聚及溶解度降低来改变。还已显示常规食品加工方法可影响食品中β-葡聚糖的MW和溶解度，继而可影响它们降低血清胆固醇的能力。面包烘焙中使用的小麦粉含有β-葡聚糖酶，所述β-葡聚糖酶在一些情况下非常耐热，引起燕麦β-葡聚糖的解聚和其分子量的降低。加入到松饼中的影响燕麦麸皮中β-葡聚糖解聚的β-葡聚糖酶先增加后减少。β-葡聚糖的溶解度受干燥方法很大影响，可通过冻融循环来降低所述溶解度。

食物成分的生物活性或生物利用度可受以下因素影响：所述成分自身的结构和组成，加入所述食物成分的食物的理化性质，在原料未处理状态中可发生的变化，烹调或加工方法以及任何储存期的长度和性质。当然，食物或食物成分的生物活性还可受整体饮食的性质和肠腔环境的影响，整体饮食的性质和肠腔环境可影响活性成分的稳定性以及所述成分可具有生理相关作用的效力。

在食物生产期间，特别是烘焙中，一些加工条件和/或操作可导致β-葡聚糖分子从大约2百万道尔顿(Da)的分子量部分分解成约100000至500000Da范围的分子量。这几乎完全是因为β-葡聚糖酶的存在，其大部分通过水解β-(1，4)-连接发挥作用。这些酶存在于烘焙的其他材料中，例如小麦粉。混合和发酵时间影响断裂的速率和程度。即使从经验中已知的高分子β-葡聚糖和高粘度对于上述的有利影响是必要的，仍然不清楚MW的截断点在哪里。在某一个点上，用非常高的量来达到临界浓度或重叠浓度变得必要，最终所述分子不再表现为无规卷曲聚合物。

在一般性燕麦产品和可溶性纤维的多数临床研究中，已经认识到粘度的可能影响但几乎没有对其进行测量。没有粘度与血脂水平关系的临床数据。

大量研究表明高纤维饮食的潜在体重控制益处。流行病学证据将纤维摄入与超重和肥胖症的群体水平反向地相关联，较高纤维摄入个体瘦弱而较低纤维摄入个体肥胖。前瞻性研究还表明全谷物的消耗量与体重随时间增加呈负相关。饮食研究通常鉴定与纤维和/或全谷物有关的益处，并假定摄入、消化和与饱感相关之激素所涉及的机制。鉴定纤维快速摄入的机制可帮助建立用于进行长期减重干预试验的理论位置。

可溶性纤维，如β-葡聚糖，通过其理化性质(特别是他们的膨化作用)影响食欲，并升高了胃肠道中的粘度。β-葡聚糖改善葡萄糖和胰岛素控制，但是在给予对象一定数量碳水化合物时，较高的胰岛素应答可提高饱感。在摄入β-葡聚糖后，尽管胰岛素应答较低，也一定发生食欲或摄取的任意减小。

食物团与消化酶的接触减少破坏了胶束形成和与胃肠道壁的接触。营养物进一步到达肠中，抑制胃饥饿激素胃饥饿素(ghrelin)并刺激十二指肠饱感激素缩胆囊素(cholecystokinin，CCK)同胰高血糖素样肽1和肽Y-Y_3-36(PYY_3-36)，所有上述都降低食欲。

肽Y-Y(peptideY-Y，PYY)属于胰多肽家族，所述家族包括胰多肽和神经肽Y(neuropeptideY，NPY)。肽Y-Y(PYY)主要由远端小肠和结肠的内分泌细胞分泌。二肽基肽酶-IV水解PYY并将前体物PYY_1-36转化为PYY_3-36。肽Y-Y_3-36通过脑的下丘脑弓状核内侧部的NPYY2受体作用于NPY细胞。在人中，相较于对照组，输注相当于饭后存在的PYY_3-36引起随后就餐中能量摄入减少。

肥胖症个体倾向于具有较低的内源性PYY_3-36。通过药理学方式对这种异常或其作用的纠正成为肥胖症研究者的合理追求。

少数研究测量了与β-葡聚糖消耗有关的食欲激素。然而，纤维似乎延长了饭后缩胆囊素(cholecystokinin，CCK)的升高，这应引起饱感延长。其他激素，例如胃饥饿素(ghrelin)，刺激食物摄入。胃饥饿素在饭前升高，然后禁食停止后降低。食欲和肥胖症研究者对可以完全限制胃饥饿素升高或者通过延迟升高对其限制的食物感兴趣。

已知在递送β-葡聚糖剂量的燕麦、燕麦纤维浓缩物和产品加工过程中的变异性改变了关键参数，特别是对β-葡聚糖功能有贡献的溶解度和粘度。相信这些参数在引起饱感机制中发挥着关键作用。本申请对β-葡聚糖饱感作用的研究测量了浓度、溶解度、粘度和分子量，以确保使用的所述β-葡聚糖产品的完整性。

附图说明

图1示出含β-葡聚糖样品的热水提取过程。

图2示出含β-葡聚糖样品的体外消化过程。

图3示出含不同β-葡聚糖的组合物的体外提取物的粘度图。

图4示出不同组合物的体外提取物中β-葡聚糖的分子量分布图。为参考：1,000,000＝13.54分钟，100,000＝15.44分钟，10,000＝17.34分钟及1,000＝19.24分钟。

图5示出log(Mp×C)和log(粘度)之间的相关性，其中粘度是在30s^-1下以mPa·s为单位测量的体外提取物的表观粘度，Mp是所提取β-葡聚糖的峰值分子量以及C是所述提取物中β-葡聚糖的浓度。将回归调整到图中的半稀释区(semi-diluteregion)。

图6示出与对照组相比，在食用含β-葡聚糖组合物4周后受试人的胆固醇水平的差异。

图7示出对于对照(●)和3H(○)处理的总胆固醇和LDL胆固醇未经调整的相对于基线的变化。值表示为平均值±SEM，对照的对象n＝87，3H的对象n＝86。

图8示出log(MW×C)和血清LDL、log(粘度)和血清LDL以及log(MW×C)和log(粘度)之间的相关性。与LDL的相关性的p值来自于协方差分析，log(MW×C)和log(粘度)的p值是n＝5的样本量的p值。

图9示出体外提取物中β-葡聚糖MW的体积排阻色谱图。峰从上到下代表OatWell^TM燕麦麸皮(原始成分)、LBG、MBG和HBGO中β-葡聚糖MW的分布。(调整峰高以允许更好的比较且不反映初始提取物的浓度)。

图10示出相对于基线校正的肽Y-Y应答。重复测量分析方差，0-120分钟，P＝.435；120-240分钟，P＝.035(t检验，240分钟时的对照相对于HBG，P＝.006)。

图11示出每种测试餐的肽Y-YnetAUG。剂量相对于PYYnetAUG，R²＝0.994(P＝.003)。

发明详述

高胆固醇血症和血糖应答

为了测定本发明的膳食纤维组合物对胆固醇水平和血糖应答的作用，进行了临床研究。本研究的一个目的是确定相较于对照小麦麸皮麦片，食用挤压燕麦麦片在具有中度升高的LDL胆固醇的健康对象中对LDL胆固醇的短期(4周)作用，所述挤压燕麦麦片包含每日3g高分子量燕麦β-葡聚糖，或4g中等分子量燕麦β-葡聚糖，或3g中等分子量燕麦β-葡聚糖，或4g低分子量燕麦β-葡聚糖。

本研究的另一个目的是确定在具有中度升高的LDL胆固醇的健康对象中LDL胆固醇与log(C×MW)之间是否存在显著相关性，其中C是食物中可溶性β-葡聚糖的量而MW是食物中所述β-葡聚糖的分子量。

本发明的另一个目的是确定上述参数与log(C×MW)的相关性。提取β-葡聚糖

图1和2中展示了提取过程和体外消化的示意图。

通过pH改变和消化酶在37℃下提取可溶的所述β-葡聚糖，使得表征肠上部(upperintestine)中溶解的部分β-葡聚糖成为可能，在所述肠上部分泌胆酸并且许多营养物在此处被吸收。

热水提取

样品在旋转样品碾磨机(UdyCorp.，FortCollins，CO)上磨碎以穿过1mm的筛。提取之前，将约5g面粉与100ml乙醇水溶液(70％)混合并在85℃下回流搅拌2小时以使3-葡聚糖酶失活。离心(8,000×g，15分钟)后移除上清液，用20ml乙醇水溶液(95％)洗涤剩余物并在热板上干燥。在80℃真空烘箱中干燥3小时完成所述干燥步骤。

体外消化

将4g燕麦麦片样品与25ml沸水混合并且煮2分钟。消化前允许样品冷却10分钟。

将样品(≈5g)与含10mMNaCl的75ml20mM磷酸钠缓冲液(sodiumphosphatebuffer，SPB，pH6.9)在锥形瓶中混合，37℃下缓慢搅拌15分钟，并且加入250μl人唾液α-淀粉酶溶液(3.6mMCaCl₂中5mg/ml；A-1031，Sigma，St.Louis，MO)。将混合物再搅拌15分钟，用6M和1MHCl调节pH至2.0，加入625μl的猪胃蛋白酶溶液(0.9％NaCl中0.5mg/ml，P7012，Sigma)，并将混合物在37℃下孵育30分钟。用3MNaOH中和(pH6.9)后，加入1.25ml胰酶溶液(0.5mg/ml，在含10mMNaCl的20mMSPB中，P-7545，Sigma)，并继续孵育90分钟。对等分试样进行离心(7,000×g，10分钟)。提取物中β-葡聚糖的含量和峰值分子量通过流动注射分析(flowinjectionanalysis，FIA)和高效体积排阻色谱(high-performancesize-exclusionchromatography，HPSEC)测定，如下面所述。

β-葡聚糖的理化分析

溶解度

通过流动注射分析(FIA)测量来自如图2中阐述的体外消化提取物的上清液中溶解的β-葡聚糖，如等，CarlsbergRes.Comm.，1988中描述的。将所述β-葡聚糖的溶解度估计为样品材料中所提取的β-葡聚糖占总β-葡聚糖量的百分比。β-葡聚糖含量用McCleary/Megazyme法(AACC32-23)测量。

分子量(MW)

正如本文中使用的，分子量(MW)是指峰值分子量(M_p)。所述β-葡聚糖的峰值分子量(M_p)用高效体积排阻色谱(HPSEC)测定，所述高效体积排阻色谱使用连续的ShodexOHpakKB806M(J.M.ScienceInc.，GrandIsland，NY)和WatersUltrahydrogel(Waters，Milford，MA)的两根柱(300×7.5mm)，加入柱后卡尔科弗卢尔荧光增白剂(calcofluor)(Wood等，CerealChem.，1991)。所述柱维持在40℃并使用岛津10ATVP泵用0.1M三羟甲基氨基甲烷(tris)缓冲液以1ml/分钟的流速洗脱。使用具有100μl进样体积的PerkinElmerISS100型自动进样器和注入器。柱后，使用Waters590型泵将20mg/l卡尔科弗卢尔荧光增白剂的0.1M三羟甲基氨基甲烷缓冲液(pH8.0)按1∶1与洗脱液混合。使用RF-10AXL荧光检测器(360nm激发；540nm发射)测量荧光。20000到1200000Da范围的β-葡聚糖MW标准品由Megazyme，Iht(BrayCo.，Wicklow，Ireland)提供，或如Wang等，FoodHydrocoll.，2003所描述产生。所述MW标准品基本上是如Wang等，FoodHydrocoll.，2003所描述的进行测定。

所述体外消化过程从未加工的燕麦麸皮中提取了38.7±1.5％的所述β-葡聚糖，这低于所有挤压麦片中的β-葡聚糖。升高温度和SME使得所述提取物中所述β-葡聚糖的溶解度和浓度增加(表3)。尽管浓度升高，但是由于β-葡聚糖分子量同时降低，使得所述提取物的粘度降低。所述燕麦麸皮麦片提取物表现出聚合物溶液典型的剪切稀化行为(图3)。较高分子量溶液表现出低剪切速率下的较高粘度和较高程度的剪切稀化。来自小麦麸皮麦片的提取物具有非常低的粘度和近牛顿行为，表明所述提取物是稀溶液。

图4示出分子量分布。除在低分子量端具有拖尾的3H之外，峰相当对称。总β-葡聚糖和可溶性β-葡聚糖峰值分子量的比较表明所述可溶性β-葡聚糖与所述总β-葡聚糖的分布相似，小麦麦片除外。所以，在这些燕麦麦片中，无论高分子量还是低分子量的β-葡聚糖都不是在37℃下用pH和酶处理从麦片中优先提取的。小麦麦片中的所述β-葡聚糖表明利用体外提取方案优先提取低分子量聚合物。尽管所述总β-葡聚糖的峰值分子量是422,000，但是溶解的部分具有36,000的峰值分子量。

在稀溶液中，所述分子不互相作用且粘度随聚合物浓度升高而线性升高。但是，超过临界浓度时，所述聚合物产生缠结且粘度随浓度升高以指数形式升高。对于所述提取物的粘度，图5示出粘度和M_p×C之间的相关性。25℃下，所述小麦麦片提取物的粘度仅仅略高于水的粘度(1.0mPa.s)并且低于临界重叠浓度。所以所述小麦麦片提取物属于稀粘度模式。

粘度

用哈卡流变仪600(HaakeRheoStress600)(流变仪，ThermoHaake；锥式和板式传感器)进行水溶性纤维提取物的粘度测量。通过稳态剪切测量来研究所述提取物的流动行为。在400-0.1s^-1的剪切速率范围下测量表观粘度。见图3。在统计学分析中，为了与早期出版物一致，主要使用在30s^-1的剪切速率下测量的粘度。

图5示出log(粘度)和log(Mp×C)之间的相关性，其中粘度是指30s^-1下以mPa.s为单位测量的所述体外提取物的表观粘度，Mp是提取的β-葡聚糖的峰值分子量，以及C是所述提取物中β-葡聚糖的浓度。将回归调整到图中的半稀区。图5曲线图表明粘度可以用Mp×C代替，因为粘度和logMp×C之间具有数学关系。基本上，图5表明聚合物的分子量和浓度决定聚合物溶液粘度(在恒温下)。对于非常低的浓度和/或分子量，所述浓度线性升高，但是一旦所述聚合物浓缩到足够部分重叠，则升高是指数性的。

总体设计和研究计划

本研究具有双盲的、随机的、平行的设计。合格对象随机分配到由对照小麦麸皮麦片或包含不同量和分子量的燕麦β-葡聚糖的挤压燕麦麦片组成的五组处理组之一中。在进行随机分配的当天，临开始食用本研究麦片时以及在4周中每隔一周获得禁食血液样品。在基线时和整个研究中间隔地收集体重、血压、膳食记录以及关于症状的信息。

对象

合格标准：

-男性或未怀孕女性

-在签署知情同意书时年龄为35至70周岁

-身重指数(BMI)≥18.5kg/m²且≤40.0kg/m²

-过去6个月的稳定体重(4kg以内)

-没有减肥或增重意向

-在进行随机分配的8周内，禁食血清总胆固醇≥5.0且≤8.0mmol/L，以及禁食血清LDL胆固醇≥3.0且≤5.0mmol/L

-禁食血清甘油三酯＜4.0mmol/L

-血清天冬氨酸氨基转移酶(AST)＜ULN(正常值上限)的1.5倍

-血清尿素或肌酸酐＜ULN的1.8倍

-在进行随机分配的2个月内，没有服用过任何处方药、草药或其他药物以降低血液胆固醇或甘油三酯水平

-没有糖尿病，定义为随在进行随机分配的8周内禁食血浆葡萄糖＜7.0mmol/L且过去3个月内没有服用胰岛素或任何口服低血糖或抗高血糖药物

-在进行随机分配时，没有服用任何已知的影响血脂的药物，下面的除外：稳定剂量(过去3个月)的甲状腺素、避孕药丸、激素替代疗法和用于控制血压的药物

-在进行随机分配的6个月内，没有需要住院治疗的主要手术或医疗事件

-没有胃肠失调或改变营养物消化和吸收的药物治疗

-食用含少于＜15％的能量来自于饱和脂肪的饮食

-自愿并能够每天食用28g谷物

-对小麦或燕麦不过敏

-能够且愿意阅读、理解并签署书面的知情同意书

排除标准：

-在进行随机分配的2周内，使用任何他汀类、贝特类(fibrate)、胆固醇吸收抑制剂、胆酸螯合剂、或任何其他处方或非处方药、草药(例如瓜尔胶、车前草或其它纤维制品、googoolipid、红酵母提取物、大蒜、人参)或降低血清胆固醇的其他药物。

-定期(定义为每周≥5次)食用燕麦片(oatmeal)、燕麦麸皮或包含车前草的麦片

-血脂或任何其他生化值超出上面规定的限制

-意图减肥或增重

-体重波动和/或频繁节食历史(根据研究者的意见)

-在研究期间打算离开家多于连续3天。

-由于打算旅行或其他原因，研究期间，在前3周内多于总共3天，或第4周内多于1天不能进行脆片(crisp)-面包研究。

随机化标准

只有满足所有包含/排除标准的对象被随机分配(第3次访视)。为了避免因为假日食品摄入增加扰乱本研究，在十一月15日与一月11日之间的日期中没有随机分配对象。

对象分配方法和盲法

每个中心具有99个ID号码(例如，中心1，101-199，中心2，201-299，等等)，将对象按他们确定合格的顺序分配ID号码。每个中心招募约51个对象。为了增加基线LDL胆固醇在处理组之间没有差异的概率，将对象根据其LDL胆固醇浓度分级，筛分成3.0＜LDL≤3.8mmol/L的和3.8＜LDL＜5.0的。通过LDL分级的每个中心中的对象，以不同大小的组随机分配到6个处理组中的一个。这将确保分配到围绕中心的每个处理中的对象数目大致平衡，同时掩盖每个对象依次被分配到哪个处理。将标有ID号码并含有预先指定的处理和代谢情况之饮食的70个密封信封递送到中心。这些信封由未参与本研究的人保存(例如秘书或护士)，并且按他们进行第3次访视的时间顺序分配对象。密封信封的随机分配和创建由统计学家完成，统计学家保留ID号码和处理总清单。

研究产品

在4周内，合格对象每天随机食用五种研究麦片之一：

-随主餐一起每日两次11g对照小麦麸皮麦片(对照组)

-随主餐一起每日两次10g含3g高MWβ-葡聚糖(3H)的燕麦麦片

-随主餐一起每日两次14g含4g中等MWβ-葡聚糖(4M)的燕麦麦片

-随主餐一起每日两次11g含3g中等MWβ-葡聚糖(3M)的燕麦麦片

-随主餐一起每日两次14g含4g低MWβ-葡聚糖(4L)的燕麦麦片

产品分析

在加拿大农业部圭尔夫食品研究中心(AAFC，Guelph)分析所述测试食物的代表性样品。对每个样品进行近似分析(水分、蛋白质、脂肪、灰分)并通过测量淀粉和葡萄糖确定可利用的碳水化合物。正如上面描述的，测量总β-葡聚糖并且测定总β-葡聚糖的分子量分布。37℃下进行体外提取。测量所述提取物的粘度并测定所述提取物中β-葡聚糖的浓度和分子量。表2和表3示出麦片的组分。

表2.对照和挤压燕麦麦片的营养组成

^a包含葡萄糖、果糖、蔗糖和麦芽糖

^b4个值的平均值±(标准偏差)

表3.体外提取物中可溶性β-葡聚糖的特征。3次测量平均值；括号内是标准偏差。

在生理提取温度下提取(37℃)

使用在37℃下利用消化酶(α-淀粉酶、胃蛋白酶和胰酶)模拟生理消化的体外方法(改造自Beer等，1997)从所述样品材料中提取β-葡聚糖。样品加入到250ml离心管中。加入100mlSPB并通过混合使样品悬液均匀。悬液在37℃水浴中温育15分钟并不断震摇，然后加入0.1ml唾液α-淀粉酶溶液(3.2mMCaCl₂中5mg/ml)。之后将样品悬液在37℃水浴中孵育15分钟并不断震摇(90rpm)。然后用4MHCl调节样品溶液的pH至pH2.0后加入0.15ml胃蛋白酶溶液(0.9％NaCl中0.5mg/ml)，其后将该样品在37℃水浴中孵育30分钟并不断震摇(130rpm)。孵育后用2MNaOH将pH调节至6.9，加入0.3ml胰酶溶液(提取缓冲液中0.5mg/ml)。将所述悬液在37℃水浴中孵育并不断震摇(130rpm)90分钟。总提取时间约为2.5h。悬液利用SovalGSA固定转子以10000rpm离心10分钟。用哈卡流变仪600(流变仪，ThermoHaake；锥式和板式传感器)测量水溶性纤维提取物的粘度。通过稳态剪切测量研究所述提取物的流动行为。所述β-葡聚糖的溶解度被估算为样品材料中所提取的β-葡聚糖占总β-葡聚糖量的百分比。β-葡聚糖含量用McCleary/Megazyme法(AACC32-23)测量。

产品标记和存储

产品封装在标记有方案名称和产品ID码的盒子里。每个盒子包含14份麦片，每份麦片装在标记有方案名称和ID码的不透明袋子中。产品在室温下存储。

分发和顺应性

将研究产品分给第3、4、5和6次访视的对象。每个盒子包含14袋麦片(足够一周)。要求对象每天吃两小袋麦片，其中一袋应该随早餐一起食用。每周分发至少一盒麦片；另外根据中心的决定可提供额外的盒(例如，如果对象计划错过或延迟访视，或者另外在错过或延迟访视的情况下)。要求对象在下一次访视时带回未使用的产品，并且通过从分发数量中减去返回的数量来评估顺应性。

膳食建议/体重变化

建议对象在一天内，随早餐一起吃一袋麦片并且随其他主餐之一一起吃另一袋麦片。另外，对象保持他们的正常饮食，目的是保持他们的体重。在试验期间，如果对象的体重比第3次访视时他们的体重减少多于2.0kg，应判断体重减轻的原因并适当建议对象以防止进一步的体重减轻或恢复失去体重。如果对象的体重比第3次访视时他们的体重升高多于2kg，应进行判断增重原因和适当建议对象的措施以防止进一步的增重或减少增加的体重。

方案

第1和2次访视-筛选

预期对象在第1次访视时给出禁食血液样品，所述禁食血液样品在当地医院实验室中测量以下变量以确定是否合格：

-葡萄糖

-尿素、肌酸酐、天冬氨酸氨基转移酶

-总胆固醇和HDL胆固醇、甘油三酯和计算的LDL

测量身高、体重、腰围和血压，审阅病史，并记录药物、营养补充剂和草药的使用。对象接受关于如何进行3天食物记录的指导。基于其血脂而言合格的对象在2-3周内返回进行第2次访视，在第2次访视时，测量体重和血压并审阅3天食物记录以评估他们是否满足食用有益心脏健康的膳食的合格标准。合格对象安排第3次访视。

第3次访视-随机分配

获得禁食血液样品以测量葡萄糖、总胆固醇和HDL胆固醇和甘油三酯以及计算的LDL胆固醇、尿素、肌酸酐、AST和C反应蛋白，并收集额外的血清。对对象进行身高、体重、腰围和血压测量并填写基线症状问卷。

通过打开下一个信封并将印有处理分配的标签粘到CRF上来随机分配对象。为对象提供一周的适当研究产品供给并给出如何将产品并入到他们的正常饮食中的说明。通知对象在下一次访视时随身带来未使用的产品。

第4、5和6次访视(第1周、第2周和第3周)

获得血液样品以测量葡萄糖、总胆固醇和HDL胆固醇和甘油三酯以及计算的LDL胆固醇、尿素、肌酸酐、AST和C反应蛋白，并收集额外的血清。测量体重和血压。所食用的研究产品份数由先前访视时分发的量和本次访视时返回的量来确定。分发研究产品的下周供给并通知对象在下次访视时带回未使用的研究产品。在第6次访视时，提醒对象如何填写3天食物记录并给予合适表格，用以记录他们的食物摄入。

第7次访视(第4周)

获得血液样品以测量葡萄糖、总的和HDL胆固醇和甘油三酯以及计算的LDL胆固醇、尿素、肌酸酐、AST和C反应蛋白，并收集额外的血清。为了完整性，测量体重和血压，并提交和审阅3天的饮食记录。填写症状问卷。食用的研究产品份数由先前访视时分发的量和本次访视时返回的量来确定。

伴随药物

伴随药物包括处方和非处方药、营养补充剂和草药及其他药物。在基线处记录所使用的伴随药物。除医学原因需要之外，要求对象保持恒定的伴随药物剂量。每一次访视时记录伴随药物的变化。

血液收集和处理

在收集血液样品的前一天，要求对象不进行任何非常规的剧烈身体活动且不饮用任何酒精饮料。在收集每个血液样品的前一晚，要求对象食用正常晚餐并在收集血液样品前禁食10-14h。在禁食期间只允许喝水。要求抽烟的对象在收集血液样品前避免抽烟。

在本地经认证的临床实验室中测量血清或血浆葡萄糖、总胆固醇和HDL胆固醇和甘油三酯、尿素、肌酸酐、AST和C反应蛋白。之后进行当地实验室步骤以收集和处理血液样品。在第3和7次访视时，将10ml额外的血液收集到空管中，室温下保留所述血液30分钟使其凝块，离心，移除血清并分成每份≥1ml的3等分试样，然后在-20℃冰冻。所述等分试样应单独分批处理，并用干冰分批运送到多伦多GI实验室(GILabs，Toronto)。为了减小丢失来自对象的所有血清的可能性，所述3等分试样应单独运送。

葡萄糖、AST、尿素和肌酸酐的当地实验室正常范围应记录在病例报告表中。

不良经验

不良事件

每一次访视时询问不良事件并记录在病例报告表中。主要的不良事件定义为死亡、或者需要住院或引起住院延期的急性事件。在24h之内应该将主要不良事件连同有关所述事件是否与本研究处理相关的意见一起报告给当地伦理委员会。由常规食品组成的饮食治疗预期不引起主要不良事件。

异常实验室值

在筛选时具有超出纳入/排除标准中指明的葡萄糖、尿素、肌酸酐、AST、总胆固醇或LDL胆固醇或甘油三酯界限的实验室值的对象对于研究是不合格的并且不应随机分配。如果在研究期间出现这些值，他们的存在应记录为不良事件(以下除外，在试验期间，LDL胆固醇＜3.0mmol/L和总胆固醇＜5.0mmol/L不是不良事件)。如果随机分配后，葡萄糖、尿素、肌酸酐、AST或甘油三酯的值超出纳入/排除标准中指明的界限，应尽快重复所述测试，而如果得到确认，因为不良事件应该终止该对象的参与并且建议对象去看医生从而进行评估和治疗。具有总胆固醇或LDL胆固醇水平持续升高的对象可以完成本研究，但是在研究结束后应建议去看医生从而进行评估和治疗。

样本大小和检验力

检验力分析中使用的血清LDL胆固醇之变异性的评估是基于对满足本研究脂质纳入标准的12个非糖尿病对象和52个饮食控制糖尿病的对象第0到4周的LDL测量来进行的。第0周的SD为0.50，而第4周则为0.64。基线和第4周的观测值之间的相关性是0.66。因为有2个主要目的，对于每个目的，将显著性标准设置成双侧＜0.025。对于对照和3H的比较，预期的作用大小有8％的差异；具有85％的检验力来检测对照和3g处理之间第4周的血清LDL胆固醇的8％差异，每种处理n＝50个对象，p＜0.025。对于相关性分析，预期相关性分别由4000、2000、800、200、0的5种处理的C×MW值以及3.34、3.40、3.50、3.60和3.65的第4周时LDL胆固醇值来确定。对于对照和3H处理中n＝50个对象以及其他3个处理组中n＝40个对象，检测C×MW和LDL胆固醇(p＜0.025)之间相关性的检验力是96％。为了允许15％的中途退出，随机分配58个对象到每个对照和3H组中，以及随机分配46个对象到其他3种处理组中。

结果

调整基线LDL和层后，表明了处理4周后的LDL胆固醇受处理影响显著(P＝0.0033)；还表明了年龄、性别、身体质量指数(BMI)、腰围或中心没有显著影响并且基线LDL×处理或层×处理没有显著的相互作用。这表明以mmol/L计的LDL胆固醇的变化幅度不随着基线LDL或随着年龄、性别、BMI、腰围或中心的变化而显著变化。3H使LDL降低了0.21mmol/L(5.5％；Bonferroni调整P＝0.002)，4M使LDL降低了0.25mmol/L(6.5％；P＝0.007)，而3M使LDL降低了0.18mmol/L(4.7％；P＝0.012)；但是，4L降低的0.09mmol/L(2.3％)并不显著(P＝0.21)。相比于4L，4M使LDL降低了0.16mmol/L(4.3％，P＝0.047)(表4)。

表4.4周处理后终点的最小二乘平均值

值为最小二乘法平均值±标准误(SEM)或(log转化值的95％置信区间)。LDL＝低密度脂蛋白胆固醇；TAG＝甘油三酯；HDL＝高密度脂蛋白胆固醇；CRP＝C反应蛋白；AST＝天冬氨酸氨基转移酶；BP＝血压。

^1-6包含在模型中的协变量(与4周观测值相关，p＜0.1)：¹基线值；²中心；³BMI；⁴层；⁵腰围；⁶性别。

^abc带有不同字母上标的方法有显著差异(p＜0.05，Bonferroni调整)

调整基线LDL和层后，表明了log(MW×C)与第4周的LDL胆固醇显著相关(P＝0.003；图5)。同样地，调整基线LDL和层后，log(粘度)与第4周的LDL胆固醇显著相关(P＝0.001；图5)。在上述2个模型的任何一个中，无论性别、中心还是BMI都不是重要的干扰因素。没有来自数据的证据表明非线性函数明显更好的描述LDL和log(MW×C)之间的相关性以及LDL和log(粘度)之间的相关性。从所述5种处理麦片的体外消化中得到的β-葡聚糖溶液的log(MW×C)与log(粘度)呈正相关(图5)。

本研究的几个特征可允许发现MW对LDL胆固醇的显著影响。包括了MW×C的几个水平以使得MW×C对LDL胆固醇影响的主要测试是基于回归分析而不是个体处理之间LDL的比较。但是，因为招募了足够多的对象来确保测试所述假说的适当效力，我们能够检测4M和4L对LDL的作用之间的显著差异。在研究之前和研究期间仔细评估所使用的食物产品中燕麦β-葡聚糖的MW和C以确保获得期望值并且该值不随着从生产到所述试验终点的18个月中的产品存储而改变。另外，测量体外消化后的食物产品的MW和C，比起测量食物产品或他们的材料中的MW(如先前的研究)，可以更接近地反映肠中β-葡聚糖的生理性作用。最后，MW在包括比先前研究中使用的高得多的值的(＞10倍)范围上变化。

3H(0.070mmol/L/gβ-葡聚糖)、4M(0.063mmol/L/g)和3M(0.060mmol/L/g)的降LDL作用约是平均值(0.032mmol/L/g可溶性纤维)的两倍，并且高于95％置信区间(0.017至0.047mmol/L/g)的上限。但是，4L的作用(0.023mmol/L/g)并不显著。因此，我们的结果暗示如果燕麦β-葡聚糖的MW是至少530000g/mol，对于降LDL是有效的，而210000g/molMW的燕麦β-葡聚糖是无效的。肠内β-葡聚糖的生物利用度(溶解度)也是粘度的主要决定因素，需要考虑在内，但是因为所使用的燕麦麦片中可生物利用的β-葡聚糖的MW范围，2-4g，比β-葡聚糖的MW范围小得多，并且因为C的差异不独立于MW的差异，所以不可能确定MW和C的独立作用。

每天食用3g燕麦β-葡聚糖(oatβ-glucan，OBG)被认为足以降低血清LDL胆固醇(LDL)。并非所有的研究显示该现象，可能是因为在一些食物产品中β-葡聚糖的生物活性因低溶解度或低分子量(MW)而降低。测试每日食用3gOBG是否降低LDL以及降LDL作用是否取决于log(MW×C)，其中C＝剂量×溶解度。对于3H，在4周后LDL比对照组少0.21mmol/L(95％置信区间；0.11，0.30，P＝0.0023)。协方差分析表明log(MW×C)是第4周LDL的重要决定因素(P＝0.003)。结论为每日两次食用1.5g高MWOBG使LDL降低0.2mmol/L，而其功效随着OBG的MW和/或C降低而减小。因此，β-葡聚糖的理化特性影响燕麦的降LDL作用。

食欲控制

对象

通过付费广告寻找19-45岁的超重对象(身重指数范围为25-36kg/m²)。排除吸烟者和那些已知食物过敏的人。女性对象在她们月经周期的卵泡期内测试。记录身高、体重、腰围和身体脂肪百分比(Tamta尺度模型No.UM-019)。收集饮食历史和为期3天的称重食物记录以设计所述对象味觉偏好的熟悉膳食。每次研究访视之前的一天收集24小时饮食回顾。通知对象在研究约定的陈述前禁食最少10个小时。本研究经伍伦贡大学人类研究伦理委员会(UniversityofWollongongHumanResearchEthicsCommittee)注册申请号HE06/123批准。

测试食物

过夜禁食后对象分5次食用五种不同早餐(表5)，访视之间间隔至少三天。膳食由一碗麦片搭配200mL低脂牛奶和一杯水组成。所述测试麦片是基于玉米的对照麦片、来源于OatWell^TM(CreaNutrition，瑞士)具有不同β-葡聚糖水平(低-LBG，中等范围-MBG和高-HBGO)的三种麦片、高葡聚糖含量的燕麦麸皮以及一种通过乙醇提取工艺(HBGX)生产的具有燕麦β-葡聚糖浓缩物的麦片(52.02％的β-葡聚糖)。HBGO和HBGX设计为具有相似的β-葡聚糖含量。挤压测试麦片由燕麦粉、玉米粉、糖类、麦芽糖糊精、碳酸氢钠、盐、水和β-葡聚糖成分配制。使用APV56MPF50双螺杆挤压机(BakerPerkinsInc，MI)。为了完成所述测试早餐，通过在牛奶中溶解葡萄糖聚合物(澳大利西亚纽迪西亚)和蛋白质粉(美国诺华)搭配碳水化合物和蛋白质。

表5.测试膳食中的组分和营养物分析

如上所述提取和测量总β-葡聚糖。如上所述测定所述提取物的粘度和β-葡聚糖的浓度和MW。对于HBGX成分，所述β-葡聚糖含量太高而不能允许在100mL缓冲液中水化5g，所以使用2g样品。通过将称重的样品在80℃的真空干燥箱中干燥5h并测量重量损失来测定含水率。

食欲标志物和测量

到达临床实验室时，将插管插入到对象前臂并收集初始禁食血液样品。然后所述对象在10分钟的时间内吃掉所述5份测试早餐之一。完成此餐后15分钟，取另外的样品。然后在完成此餐后的第30、60、120、180和240分钟收集血液样品。在经认证的病理学实验室中进行葡萄糖(葡萄糖己糖激酶法，罗氏诊断，澳大利亚)和胰岛素(电化学发光法，罗氏诊断，澳大利亚)分析。根据各自化验的标准试验方案收集、制备和分析胃饥饿素(ghrelin)和CCK。使用LincoResearchTM酶联免疫吸附测定(EZGAC-86K)进行胃饥饿素分析以测定活化的辛酰基修饰的胃饥饿素。对提取的肽使用PhoenixPeptides^TM放射免疫分析(RK-069-04)来测定缩胆囊素八肽(CCK26-33)。

将血液样品收集到含EDTA钾(在收集后达到1/2至2mgEDTA/mL的的血液浓度)和相当于每毫升血液中0.6胰蛋白酶抑制剂单位抑肽酶(AprotininSolution，新西兰，由Serologicals生产，来源于澳大利亚试剂盒：活性为每毫升5-10胰蛋白酶抑制剂单元)的S-Monovette管中。然后在1500×g，4℃下对所述样品离心15分钟。收集血浆并存储在-80℃以便下一步使用。测试来自对照早餐和富含β-葡聚糖的燕麦麸皮麦片的3种不同剂量的样品之总PYY。利用酶联免疫吸附测定(EZHPYYT66K-密理博人类PYY[总量])装置根据制造商(Millipore，St.Charles，MO)的标准方案测试这些样品中的肽Y-Y。

在血液收集的每一个所述时间点，对象完成了关于改编自福林特(Flint)的食欲的四个问题之视觉模拟量表(visualanaloguescale，VAS)。本发明使用了以下问题-你感觉到有多饿？你感觉到有多满足？你感觉到有多饱？你认为你可以吃多少？对象在各个表格上记录他们的感觉，并且沿每一行的结果在100毫米尺度上以毫米为单位测量。

参与者还被要求完成“三因素饮食问卷”以确定正常饮食行为中任何限制性饮食的存在。早餐完成后四小时，提供由三明治(切成一口大小的块)、干果、坚果、酸乳和果蔬汁组成的自助午餐(总计约7500kJ-50％碳水化合物、20％蛋白质和30％脂肪)。饭前和饭结束后对食物进行称重或测量。

统计学分析

先前的研究确定，每种性别少至七个对象就足以满足检测生化差异，而如果VAS等级变化至少5mm，则18个对象应该使用配对设计和0.8的研究检验力确定统计学的显著变化。使用重复测量设计将18个对象减少到少至8个对象。基于这些研究，设定招募15-18个对象的目标。将血液分析、VAS值和第二餐饮食摄入的结果输入到Windows的SPSS，版本15.0中，梯形曲线下面积(AUC)，其中值相对于基线进行了校正，另外减去了基线下的面积(如Wolever描述的netAUC)。因为过去的研究确定了两性之间的一些差异，所以以个体和组合性别形式分析数据。使用进行了事后Bonferroni调整的重复测量方差分析(repeatedmeasuresanalysisofvariance，RMANOVA)确定早餐之间的葡萄糖、胰岛素、CCK、胃饥饿素和VAS结果的AUC差异。针对膳食摄入值进行所消耗千焦耳的RMANOVA。使用t检验比较测试膳食。用回归分析分析剂量、生化数据、个人数据和膳食摄入数据以及24小时饮食回顾之间的关系。审阅针对基线和峰值校正的生化结果，用AUC的RMANOVA分析各个问题的VAS数据和四个问题总和(必要时将饱感的度量转变为饥饿感的度量)。

结果

对象

筛选总共41个对象，招募了17个对象而因时间限制3个退出。七个男性和七个女性对象的年龄在29-45岁(平均38.7岁)，平均BMI29.6kg/m²(25.2-36.6kg/m²)。平均腰围是76.0cm±11.2，平均体脂肪34.7±6.0％。平均禁食葡萄糖是4.2±0.9mmol/L，平均禁食胰岛素9.5±5.4mU/L(0.4-24.4mU/L)。两个个体证明有升高的禁食胰岛素和整体高胰岛素血症。审阅有关葡萄糖代谢的数据以纳入和排除这些对象。来自于“三因素饮食问卷”的数据表明研究对象当中不存在限制性饮食者。

测试食物分析

表6中详述了测试食物的总β-葡聚糖含量、溶解度、粘度和MW的分析结果。β-葡聚糖的峰值MW随β-葡聚糖浓度增加略微减小。体积排阻色谱示出随β-葡聚糖浓度增加的MW分布转移(图6)。随着剂量增加，峰变窄，导致了峰的逐渐转移。但是，所述β-葡聚糖的MW将仍被认为是高到足以确保其功能(＞1,000,000g/mol)。为了评价β-葡聚糖对腔粘度的影响，使用了体外消化方案。所述麦片依次用淀粉酶(pH6.9)、胃蛋白酶(pH2)和胰酶(pH6.9)在37℃下处理。在HBGX麦片中，β-葡聚糖的溶解度比原料中高得多(72％对39％)并且相当于用OatWell^TM制成的所有麦片中的β-葡聚糖(68-78％)。正如预期的，可溶性β-葡聚糖的浓度与所述提取物的粘度相关(R²＝0.95)。浓度强烈影响粘度，浓度的翻倍引起粘度的15倍增加。

表6.测试膳食中β-葡聚糖的理化性质

基线测量

在每次访视之前24小时的饮食回顾平均是9428kJ(3623-16845KJ)。女性平均摄入量是7428kJ而男性是11426kJ。正如预期的，回归分析表明在先前24小时食用的总能量摄入对总的午餐时间摄入之预测的一些贡献(R²＝0.132，P＝0.002)。确定了所述24小时回顾和个人VAS问题或结合问题、禁食胰岛素、葡萄糖或胃饥饿素水平的基线测量之间没有相关性。确定了24小时能量摄入数据与禁食CCK之间的相关性(P＝0.018)，但是这种预测非常弱(R²＝0.08)。

14个对象中只有13个对象的结果包含在此分析中，因为从一个个体中获得的一些值比其他个体高出10至50倍。基于其不合理性，从总体分析中将此对象的数据排除。鉴定出任何数据分析的性别之间无显著差异。

对基线校正的原始PYY值的审阅表明了显著性的趋势(P＝0.131)，其中β-葡聚糖的剂量增加导致PYY的较大释放(图7)。事后Bonferroni调整表明此趋势大部分是由对照和最高剂量β-葡聚糖之间的差异(P＝0.072)引起的。NetAUG(曲线下面积)结果表明类似的整体趋势(P＝0.102)，而事后计算表明对照和HBG剂量之间的显著性差异(P＝0.039，图8)。回归分析表明血浆PYY和总β-葡聚糖含量之间的显著相关性(P＝0.003，R²＝0.994)。

在临午餐前的时间点(4小时)的PYY值差异的RMANOVA计算表明显著的剂量响应(P＝0.023)，以及对照和HBG膳食测试之间显著性差异(P＝0.036)的事后鉴定。此时对照和每种剂量之间的t检验表明对照和中等β-葡聚糖剂量之间差异的趋势(P＝0.074)以及对照和HBG剂量之间的统计学显著性差异(P＝0.006)。如果分析最先2小时的数据，虽然HBG剂量引起PYY的最大峰值变化(30分钟，31pg/mL)，但是表明结果之间无显著性差异(P＝0.435)。然而，如果回顾第二个2小时时间段(餐后2至4小时)的结果，RMANOVA分析中注意到显著性差异(P＝0.035)。

主观饱感

不同OatWell^TM剂量的个人VAS问题的回答表明问题3(你感觉到有多饱？)的显著差异(P＝0.017，AUG的RMANOVA)。

其他问题接近0.05的显著性水平(对于问题1、2和4分别是P＝0.071，P＝0.101，P＝0.099)。使用Bonferroni调整的配对比较表明对照和所有的纤维剂量之间的主要差异。HBGO和HBGX响应之间的对比表明了一些变异性。问题3表明了差异(P＝0.013)，其中HBGO产品好像使参与者感觉更饱。所有其他问题的数据表明HBGO增加饱感的类似趋势，但是注意到无显著性结果(问题1，P＝0.263；问题2，P＝0.101；问题4，P＝0.794)。

当作为单个回答(饥饿的度量，其中问题2和3取相反的)分析问题的回答时，使用RMANOVA注意到了总体作用(P＝0.039)。配对比较表明了纤维剂量(LBG、MBG和HBGO)之间无差异，而对照和所有其他纤维剂量之间的差异引起总体作用。注意到没有性别差异。OatWell^TM产品的两种HBG剂量的RMANOVA表现出更低的饥饿感/更高的饱感，但是这仅仅趋向于显著性(P＝0.085)。所述对照餐与其他剂量相比的t检验分析表明对照和所有其他OatWell^TM剂量之间的差异(对于LBG、MBG、HBGO和HBGX，分别是P＝0.013，0.026，0.015，0.086)。

表7：4小时的曲线下面积的视觉模拟量表得分，AUG(平均值±标准偏差)

ⁱLBG低β-葡聚糖剂量，MBG＝中等β-葡聚糖剂量，HBGO＝高β-葡聚糖剂量(所有都包含OatWell)，HBGX＝包含提取的β-葡聚糖的高β-葡聚糖剂量。

ⁱⁱRMANOVAP＜0.05

本研究在单一实验设计中结合了食欲和饱感的多种度量。感官合格产品的含量分析发现β-葡聚糖对于挤压工艺是稳定的并且维持导致代谢作用的特征。

保持高的MW和体温下良好的水溶性，确保了在水性肠道环境中的最大粘度。β-葡聚糖的降胆固醇功能的变异性归因于在某些形式加工后的低分子量或粘度。

相对于挤压过程中产生的热量，随β-葡聚糖升高而注意到的MW降低非常有可能是次要的。原始成分(较高浓度的β-葡聚糖)粘性越高，则通过挤压机的流动速率越慢且加工过程中热降解的可能性越大。但是，如果将这些结果与利用多种加工技术的其他结果进行比较，挤压相比之下仍然是有利的。随着所述麦片中β-葡聚糖部分增加，所述β-葡聚糖的溶解度也升高，这可能是因为挤压机中压力增加。因此，随着所述β-葡聚糖剂量升高，溶解度的升高超过了对所述体外提取物中分子量减少的补偿，并且总体粘度事实上升高。在新产品中测量参数(例如MW、粘度和溶解度)总是至关重要的，但是看起来挤压是β-葡聚糖产品的可接受下游加工工艺。

之前的使用VAS的研究提示饮食测试之前不需要标准化饮食。本文中证实测试之前的24小时回顾数据和禁食VAS得分、胃饥饿素或CCK之间未发现真实相关性，这并不意味着这些得分或激素的禁食测量与更长期的饮食行为没有关系，特别是因为那些行为影响体重控制。

包含β-葡聚糖的可溶性纤维范围表现出改善血糖应答，发现每克β-葡聚糖降低四个单位的血糖指数。但是，食物载体可能是重要的。研究发现意大利面和黑麦面包中的高剂量β-葡聚糖(＞5g)不改善血糖应答。在加工意大利面和黑麦面包过程中表现出β-葡聚糖解聚增加。但是，来自以热麦片形式提供的大麦β-葡聚糖产生葡萄糖的显著降低，在女性中仅为2gβ-葡聚糖。与类似研究相比时，本文所有的测试饮食产生了不剧烈的葡萄糖应答。期望本文中43g可利用的碳水化合物将产生从基线开始的较大的血液葡萄糖升高，特别是在超重/肥胖症的研究样本中。所述对照的小的应答是非预期的，但是测试饮食的总体低能量含量可使得饮食之间难以区分。还认识到，相比于毛细管样品，血液葡萄糖的静脉取样引起了更弱的应答。

不管葡萄糖应答如何，胰岛素释放减少的观察结果是阳性结果，这可能是通过葡萄糖递送的速率延迟或特异性通过CCK功能而产生的。在肥胖症发展中的高胰岛素血症或事实上作为肥胖症之结果的高胰岛素血症的作用可以是多因素的。证明了乳产品(与我们的麦片一起包含于此)增加了胰岛素应答，但是β-葡聚糖的剂量增加仍然产生降低的胰岛素应答。我们的结果表明多于3g剂量的β-葡聚糖的剂量应答表现出胰岛素分泌的一致性减小。患有高胰岛素血症的对象的胰岛素结果差异表明将来的研究应该检测具有和不具有胰岛素抵抗的对象中葡萄糖、胰岛素和食欲应答。考虑到4小时的胰岛素应答趋势，较大的对象数目有可能也将显示较长时间范围内的显著性差异。

胃饥饿素的减少与食物摄入有关，但是本文中所述β-葡聚糖不以剂量应答方式抑制胃饥饿素分泌。所述燕麦纤维面包与对照相比表现为不降低胃饥饿素。看来本研究中使用的可溶性纤维在所提供的水平下不改变胃饥饿素分泌。

在我们的研究中，β-葡聚糖和CCK之间的剂量应答关系证明了与纤维摄入增加有关的饱感的可能机制。考虑到男性的t检验结果与显著性相近，且组合性别的总体RMANOVA表明随纤维的CCK增加与显著性相近(P＝0.110)，很可能的是，较大的对象数目将允许阐明在男性中和组合性别的对象组中表现出CCK差异所需要的β-葡聚糖的精确水平。

总体上，评价饥饿感/食欲的VAS得分表明甚至相对低的β-葡聚糖剂量(＞2g)也将降低饥饿感。感兴趣的是OatWell^TM和提取的β-葡聚糖HBG饮食之间确定的边际差异。尽管生化和主观度量所测量的是不同的事情，但是本文的大多数结果支持较高的β-葡聚糖改善所有的饱感标志物和度量，而这里只有HBGX纤维的VAS结果是前后矛盾的。

影响饮食摄入的各种因素可限制确定关于单一营养物的饮食摄入差异的小型研究的能力。我们的研究控制饮食的营养组成以专注于作为食欲控制中变量的纤维以及特别是燕麦β-葡聚糖的作用，但是宽的标准偏差(男性组中高至29％)可使得结果被削弱。基于此研究中能量摄入的差异，在配对设计中，针对此结果需要37个的样本大小以达到统计学显著性(80％检验力，α0.05)。尽管总体上结果的RMANOVA不是显著的，但是事后t检验分析表明了与HBGX(p＜0.05)以及可能的HBGO(p＜0.1)饮食的差异。女性摄入产生平缓应答的事实证明需要许多女性来证明差异性，以及该事实证明其他因素可降低摄入。特别地，本文可证明女性在自助餐情况下(不论食欲如何)更可能表现出约束的广泛持有的社会普遍认识。

对照和HBG剂量之间的千焦耳差异可不表现出统计学显著性，但是如果这些结果可在更具检验力的研究中重复，则单次饮食中高于400kJ的绝对差异具有临床显著性。今后的研究应记录整天的摄入。如果在一天的晚些时候没有进行补偿性摄入，那么若每天持续如此则所述差异性将相当于每周100g的体重损失。

总体上，调整食物中β-葡聚糖的使用，所述食物的目标市场是希望通过食欲控制维持或降低体重的个体。应答于约3.8g的最小剂量β-葡聚糖，食欲抑制剂(如CCK)释放。在最小剂量的22gβ-葡聚糖下饥饿的主观等级提高，在至少3.8gβ-葡聚糖的剂量下有关2型糖尿病发展的胰岛素应答显著降低。尽管在β-葡聚糖的临床有效性中可能存在小的差异，但是无论被提取或来自于燕麦麸皮(如OatWell^TM)的β-葡聚糖，二者都表现出有利的结果。然而，本文中食物测试和其他研究之间结果的变异性使得有必要各个测试所有β-葡聚糖产品。

本研究发现在饮食后第一个4小时中，总的血浆PYY水平随β-葡聚糖浓度的增加(多至5.45gβ-葡聚糖)以线性方式增加。饮食测试PYY应答和β-葡聚糖浓度之间的强相关性表明它受可溶性纤维的量或至少所测试的燕麦麸皮浓度强烈影响。事后分析表明对照和β-葡聚糖的HBG剂量之间的差异性；这和讨论了β-葡聚糖胃肠作用所必需的4g至6g之间的最小水平的文献相一致。

对不同时间点数据的检测表明在较长时间范围中(2至4小时)PYY分泌的显著性差异。特别地，4小时的单个数据点示出所述HBG剂量的最高PYY水平。这与肠和结肠末端的PYY分泌相一致，并且强调了食欲减退激素(如PYY)的较长期作用。较短时间范围的研究可适于测量β-葡聚糖摄入的血糖和血胰岛素优势；但是，可能需要较长时间范围来示出高粘度纤维(如β-葡聚糖)的完整饱感效应。

PYY增加的时间范围还解释了怎样的低粘度与高粘度β-葡聚糖研究可在2至3小时中显示较低的激素应答，其中低粘度纤维的较快运输导致初始释放较高水平的激素(如PYY)。但是，如果审阅一整天的结果，则高粘度纤维摄入表现出较低的千焦耳摄入。这也与我们针对饮食摄入的原创工作所示出的趋势相一致，其中随较高浓度β-葡聚糖出现的较高粘度产生最低的第二餐能量摄入。可能是大肠中未消化的营养物(由可溶性纤维引起，产生粘性团块)通过激素(如PYY)的作用导致了持久的饱感。不一定表现出初期的饱感增加；所以，未来的研究应包含一整天中测量的饮食摄入。另外，2小时中β-葡聚糖摄入降低胰岛素分泌的事实可引起饱感的短暂降低，其被较长时间范围内的增加所超过。这意味着β-葡聚糖的益处是宽范围的，其中饱感激素应答补偿了控制过量摄入的血糖机制。

本研究的主要限制是检验力。应答中大的标准偏差表明不同个体之间的变化大，且需要更多数目来确定所有分析水平的统计学显著性结果。所有的饮食测试研究受到创造人为环境的限制，其仅可与自由生活的人群相比较。但是，本研究的重复测量设计意味着剂量与对β-葡聚糖物理性质的了解之间的比较提供了鉴定饱感机制的有用数据。

总之，影响饱感和食欲控制的其他标志物的β-葡聚糖的最佳剂量是在4g到6g之间。对饱感相关激素的作用似乎是通过粘度和浓度二者所介导的。

Claims

1.包含至少一种含β-葡聚糖的谷物成分的膳食纤维组合物，其特征在于所述β-葡聚糖具有500kDa至3000kDa范围的峰值分子量，所述纤维组合物的提取物中所提取的β-葡聚糖占总β-葡聚糖含量的至少50%的37℃下的溶解度，以及以30s ^-1 测量时至少500m·Pas的37℃下所述提取物粘度，用于在哺乳动物中治疗和/或预防高胆固醇血症或者调节血糖应答，所述提取物如下制备：将所述纤维组合物的5g样品与含10mMNaCl的75ml20mMpH6.9的磷酸钠缓冲液在锥形瓶中混合；37℃下缓慢搅拌混合物15分钟；加入250μl3.6mMCaCl ₂ 中5mg/ml的人唾液α-淀粉酶溶液；将混合物再搅拌15分钟；用6M和1MHCl调节pH至2.0；加入625μl0.9%NaCl中0.5mg/ml的猪胃蛋白酶溶液；将混合物在37℃下孵育30分钟；用3MNaOH将pH调节至6.9；加入1.25ml在含10mMNaCl的20mM磷酸钠缓冲液中0.5mg/ml的胰酶溶液；继续孵育90分钟；在7,000×g下对等分试样进行10分钟的离心。

2.根据权利要求1的膳食纤维组合物，其特征在于所述β-葡聚糖具有500kDa至2000kDa范围的分子量。

3.根据权利要求1的膳食纤维组合物，其特征在于所述组合物具有以重量计2-20%的蛋白质含量。

4.根据权利要求1-3中任一项的膳食纤维组合物，其特征在于所述组合物具有以重量计少于50%的β-葡聚糖含量。

5.根据权利要求1-3中任一项的膳食纤维组合物，其特征在于所述组合物具有以重量计少于40%的β-葡聚糖含量。

6.根据权利要求1-3中任一项的膳食纤维组合物，其特征在于所述组合物具有以重量计少于30%的β-葡聚糖含量。

7.根据权利要求1-3中任一项的膳食纤维组合物，其特征在于所述组合物具有以重量计至少1%的β-葡聚糖含量。

8.根据权利要求1-3中任一项的膳食纤维组合物，其特征在于所述组合物具有以重量计3%的脂肪含量。

9.根据权利要求1-3中任一项的膳食纤维组合物，其特征在于所述组合物具有以重量计10-50%的纤维含量。

10.根据权利要求1-3中任一项的膳食纤维组合物，其特征在于β-葡聚糖的来源选自燕麦、大麦、黑麦或小麦。

11.根据权利要求1-3中任一项的膳食纤维组合物，其中所述β-葡聚糖具有528kDa的峰值分子量。

12.根据权利要求11的膳食纤维组合物，其中所述β-葡聚糖具有表3中所示的组合物3M的特征。

13.根据权利要求1-3中任一项的膳食纤维组合物，其中所述β-葡聚糖具有847kDa的峰值分子量。

14.根据权利要求13的膳食纤维组合物，其中所述β-葡聚糖具有表3中所示的组合物4M的特征。

15.根据权利要求1-3中任一项的膳食纤维组合物，其中所述β-葡聚糖具有2000kDa的峰值分子量。

16.根据权利要求1的膳食纤维组合物，其中所述β-葡聚糖具有2213kDa的峰值分子量。

17.根据权利要求16的膳食纤维组合物，其中所述β-葡聚糖具有表3中所示的组合物3H的特征。

18.根据权利要求1-3中任一项的膳食纤维组合物，其特征在于所述β-葡聚糖提取物具有溶于肠上部的β-葡聚糖提取物的性质。

19.含有根据权利要求1-18中任一项的膳食纤维组合物的食品。

20.根据权利要求19的食品，其特征在于所述食品选自饮料、烘焙产品、麦片、挤压零食和棒。

21.含有根据权利要求1-18中任一项的膳食纤维组合物的营养补充剂。

22.根据权利要求1-18中任一项的并且包含至少一种含β-葡聚糖的谷物成分的膳食纤维组合物用于生产药物的用途，所述药物用于在哺乳动物中治疗和/或预防高胆固醇血症、调节血糖应答和食欲控制。

23.根据权利要求22的膳食纤维组合物的用途，其中所述哺乳动物是人。