DE60304723T2

DE60304723T2 - VERZWEIGTE ALPHA-GLUCANE FüR DAS GEWICHTSMANAGEMENT

Info

Publication number: DE60304723T2
Application number: DE60304723T
Authority: DE
Inventors: Frank Peter EKHART; Hendrika Gerritdina VAN GEEL-SCHUTTEN; Madelon Marie VAN BINSBERGEN; Jan Eef TIMMERMAN
Original assignee: Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO
Current assignee: Nederlandse Organisatie voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO
Priority date: 2002-09-09
Filing date: 2003-09-09
Publication date: 2007-04-05
Anticipated expiration: 2023-09-10
Also published as: JP2006508916A; EP1545562B1; PT1545562E; WO2004022076A8; ES2264029T3; ATE323499T1; DK1545562T3; AU2003263664A1; US20060100171A1; WO2004022076A1; DE60304723D1; EP1545562A1; AU2003263664B2

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung befindet sich auf dem Gebiet der Körpergewichtssteuerung. Insbesondere beschäftigt sich die Erfindung mit einem Verfahren zum Hervorrufen eines Sattheitsgefühls durch Einbringen einer Verbindung, die Sattheit hervorruft, in ein flüssiges Erzeugnis, das zum menschlichen Verzehr geeignet ist.
Hintergrund der Erfindung
Das Auftreten von Krankheiten, die mit Fettleibigkeit zusammenhängen, steigt unter den entwickelten Bevölkerungen stetig an und betrifft etwa 250 Millionen Menschen weltweit, mit einem jährlichen Zuwachs im zweistelligen Bereich. Auch steigt das Auftreten von Übergewicht an, mit einer Verbreitung von 800 Millionen Menschen weltweit.
In ihrer Suche für wirksame Lösungen für das globale Gesundheitsproblem der Fettleibigkeit innerhalb der westlichen Bevölkerung haben sowohl die pharmazeutische als auch die Nahrungsmittelindustrie mehrere Konzepte entwickelt, um beim Verbraucher ein Sattheitsgefühl hervorzurufen oder zu verlängern.
Die pharmazeutische Industrie war bestrebt, zielgerichtete spezifische Inhibitoren der Verdauungsenzyme, Fett-Ersatzstoffe oder Fettverbrenner („burner") zu entwickeln. Beispiele für pharmazeutische Wirkstoffe, die das Sattheitsgefühl beeinflussen, sind Sibutramine (Roche) und Verdauungsenzyme wie Orlistat (Knoll/BASF) oder Acarbose (Bayer, US 4,062,950 ). Gebräuchliche Verabreichungsformen für diese Wirkstoffe sind Pulver und Tabletten.
Die Lebensmittelindustrie hat sich auf die Entwicklung von Essensersatz („meal replacer") und Ergänzungsmittel, die Sattheit hervorrufende Inhaltsstoffe enthalten, Bestandteile mit verringerter Energie und auch Fettverbrenner konzentriert. Beispiele von Essensersatz, die von der Lebensmittelindustrie vermarktet werden sind Slimfast (Unilever), Profiel (Numico), Ensure (Abbott) und Modifast (Novartis). Diese Erzeugnisse werden in einer festen Form angeboten, zum Beispiel ein Nahrungsmittelriegel, eine Pulvermischung, ein Backerzeugnis oder in flüssigen Formen wie ein nährstoffreiches Getränk.
Fettverbrenner, die in Lebensmittelerzeugnissen, aber auch Ergänzungsmitteln verwendet werden, sind zum Beispiel Koffein kombiniert mit Ephedrin, die den Energiestoffwechsel steigern. Beispiele von Bestandteilen mit verringerter Energie, die in Lebensmittelerzeugnissen verwendet werden, sind Saccharoseester wie Olestra, Nahrungsmittelfaserstoffe und Erzeugnisse mit verringertem Fett. Nahrungsmittelfaserstoffe können auch eine Verlangsamung der Magenentleerung und eine langsame Aufnahme von Nährstoffen verursachen.
Der gesamte Bestand von angebotenen, im Handel erhältlichen Erzeugnissen schien in Studien mit menschlichen Freiwilligen wenig wirksam zur Gewichtssteuerung zu sein, mit einigen Ausnahmen auf dem Lebensmittel- und Pharmamarkt. Besonders für Essensersatz wurden wenig Beweise für die Wirksamkeit gezeigt (Critical reviews in food science and nutrition, (2001), 41(1), 45–70).
Im Stand der Technik bekannte Lösungen zum Hervorrufen von Sattheit sind zum Beispiel in WO 01/30231 erwähnt, das einen Proteinaseinhibitor beschreibt, von dem beansprucht wird, dass er einen Rückkopplungsmechanismus zur Herstellung von CCK hervorruft. CCK ist bekannt dafür, mit der Sättigung in Beziehung zu stehen. Die gewöhnlichen Nahrungsmittelinhaltsstoffe, von denen bekannt ist, dass sie Sattheit und Sättigung beeinflussen, können auch kombiniert werden, um eine maximale Wirkung auf das Sattheitsgefühl zu erreichen, wie es durch die Pacific Health Laboratories mit ihrer Satietrol-Erzeugnisgruppe gemacht wird ( US 6,207,638 ). Das Erzeugnis enthält Protein, langkettige Fettsäuren, Calcium und lösliche und unlösliche Fasern, von denen beansprucht wird, dass sie die Herstellung von Cholecystokinin (CCK) beeinflussen. US 4,833,128 beschreibt eine Zubereitung mit einem hohen Gehalt an Phenylalanin, von dem auch beansprucht wird, dass es die CCK-Herstellung durch den Körper stimuliert.
Andere Wirkstoffe, von denen beansprucht wird, dass sie das Sattheitsgefühl direkt beeinflussen, werden in WO 97/31943 (GLP-2-Peptid), WO 98/20895 (GLP-1-Peptid), WO 00/22937 (Leptin), WO 99/55331 (α-Liponsäure), WO 95/29676 (Cotinin), GB 2165452 (Pseudo-Ephedrin) und WO 01/20991 (Phytochemikalien) beschrieben.
Es werden mehrere Trägersysteme beschrieben, um eine zielgerichtete Abgabe von bestimmten aktiven Bestandteilen in den Verdauungstrakt zu schaffen, wie z.B.
WO 01/17377 und DE 19942417 , die beide Uronsäure verwenden, die Polysaccharide enthält, wahlweise quervernetzt als ein Trägermaterial für Wirkstoffe, WO 93/24113, die Zubereitungen verwendet, die eine verzögerte Aufnahme von Nährstoffen schaffen, um das Hungergefühl zu unterdrücken, und US 5,753,253 , die pH-empfindliche Beschichtungen verwendet, um Wirkstoffe an den Krummdarm abzugeben.
Strategien, die eine Hemmung von Verdauungsenzymen zum Ziel haben, wurden in US 5,726,291 (α-Amylase) und Lipaseinhibitoren (Orlistat) beschrieben.
Ein anderer Weg, um die Glukoseaufnahme durch den menschlichen Verdauungstrakt zu dämmen, wurde in der Patentanmeldung US 2002/0037577 beschrieben, die die Verwendung von probiotischen Mikroorganismen wie L. reuteri beansprucht, um verdaubare Zucker abzufangen und diese in unverdaubare Polysaccharide umzuwandeln. Die probiotischen Mikroorganismen werden vorzugsweise in einer für den Darm geeigneten beschichteten Kapsel dosiert, die entworfen wurde, um die Mikroorganismen in den Dünndarm zu entlassen.
Schließlich werden Strategien, die die Magenentleerung oder eine verzögerte Aufnahme von Nährstoffen beeinflussen in US 4,689,219 beschrieben (Mischungen von Xanthangummi – Johannisbrotkernmehl), WO 00/22937 (gelierte Proteinteilchen für eine verzögerte Aufnahme von Aminosäuren) und EP 0471217 (doppelte Gelatineschicht zur Entlassung eines magenfüllenden Mittels).
Die im Stand der Technik beschriebenen Lösungen wurden hauptsächlich unter der Verwendung von festen Dosierungsformen für die Wirkstoffe entwickelt, die entweder ein Stoff sind, der das Sattheitsgefühl direkt beeinflusst, ein Hemmstoff, ein Stoff, der langsam entlassen wird, oder ein Fettverbrenner. Auf der anderen Seite sind flüssige Rezepte begrenzt und sind auf das Abgeben von speziellen Wirkstoffen konzentriert oder sie sind ein Teil von Essensersatz wie die Designergetränke wie Slim Fast oder Ensure. Für flüssige Rezepte wäre es sehr wünschenswert, einen Wirkstoff zu haben, der in der Zubereitung eines flüssigen Erzeugnisses verwendet werden kann, ohne die bevorzugten Sinnesmerkmale des Getränks zu beeinträchtigen. Dieser Wirkstoff sollte bevorzugt keine übermäßigen Verdickungs- oder Gelbildungseigenschaften im flüssigen Erzeugnis zeigen. Wenn jedoch dieser Stoff auch eine Sättigung nach dem Eingang in den Magen schaffen könnte, würde ein neues Konzept zur Entwicklung von flüssigen Zubereitungen zur Gewichtssteuerung zugänglich werden.
Gut bekannte Beispiele von Stoffen, von denen beansprucht wird, dass sie Sattheitshervorrufende Wirkungen haben, sind Hydrokolloide, die in feste Zubereitungen eingebracht werden und dabei eine signifikante Verdickungs- oder Gelbildungswirkung im Magen schaffen. Dies führt zu einem Gefühl von Sattheit und stellt Möglichkeiten bereit, das Einbringen von Nährstoffen oder anderen Wirkstoffen in den Krummdarm zu kontrollieren. In flüssigen Erzeugnissen verwendete Hydrokolloide haben eine geringe Dosierungshöhe, die sich zwischen 0,01 und 1 Gew.-% bewegt, und zeigen keinen Anstieg an Viskosität nach Eingang in den Magen verglichen mit einem Erzeugnis, das kein Hydrokolloid enthält. Eine theoretische Ausnahme von dieser Regel stellen teilchenförmige, besonders gering methylierte Pektine dar, die die Fähigkeit besitzen, die Viskosität zu erhöhen, wenn der Säuregehalt erhöht wird. In der Praxis kann dieses Konzept auf Grund der hohen Empfindlichkeit dieses Typs von Pektin gegenüber Calciumkationen, welche die Säurewirkung auf die Viskosität zerstören, nicht verwendet werden (Gilsenan, P.M. thermally reversible acid induced gelation of low-methoxy pectin, (1999), 41, 339–349.
Auch unlösliche Nahrungsmittelfaserstoffe wie Weizenfaserstoffe oder Apfelfaserstoffe sind bekannt dafür, dass sie wirksam zum Schaffen eines gesättigten Gefühls sind, wenn sie in einem flüssigen Erzeugnis verwendet werden. Nachteil dieser unlöslichen Faserstoffe ist die begrenzte Dosierungshöhe in flüssigen Produkten auf Grund der Destabilisierungswirkungen im flüssigen Produkt, oder der unerwünschten Erscheinung des flüssigen Produkts. Diese unerwünschten Erscheinungen schließen ein Ausfallen von Faserstoff und Trübheit ein.
Zusätzlich ist die wasserbindende Wirkung von Nahrungsmittelfaserstoffen begrenzt, wenn sie über ein flüssiges Erzeugnis verabreicht werden, im Gegensatz zu festen Erzeugnissen. Zusätzlich können andere Wirkstoffe irreversibel an unlösliche Nahrungsmittelfaserstoffe binden, was ihre Wirksamkeit als Nährstoff verringert.
Die beschriebenen Einschränkungen im Stand der Technik haben ein Bedürfnis nach einem Polysaccharid geschaffen, das benutzt werden kann, um flüssige Erzeugnisse zu stabilisieren, ohne das Problem von unerwünschten Erscheinungen, ungewollten Änderungen in der Beschaffenheit, Problemen der Unverträglichkeit für den Verbraucher, des Kaloriengehalts, und mit der Fähigkeit, die Verweildauer im Magen zu erhöhen. Die vorliegende Erfindung stellt eine Lösung für dieses Bedürfnis bereit, wie in der Beschreibung der Erfindung erklärt wird.
Beschreibung der Erfindung
Es wurde festgestellt, dass ein Sattheitsgefühl durch Einbringen eines hoch verzweigten α-Glukans in ein flüssiges Erzeugnis für den menschlichen Verzehr hervorgerufen werden kann. Wenn es von einer Person verzehrt wird, steigt die Viskosität des flüssigen Erzeugnisses drastisch an, ausgelöst durch die niedrigen pH-Bedingungen des Magens. Das Verfahren ist wirksam, wenn variierende Mengen von Glukan verwendet werden, die sich z.B. im Bereich zwischen 1 und 10 Gew.-% des gesamten flüssigen Protein-enthaltenden Erzeugnisses bewegen, insbesondere in Gegenwart eines Proteins. Damit betrifft die Erfindung die Verwendung eines verzweigten α-Glukans zum Herstellen einer Nähr- oder pharmazeutischen Zusammensetzung, geeignet für die Sattheit oder um Sättigung in einem Menschen zu erhöhen.
Es wurde beobachtet, dass α-Glukane, die einen bestimmten erhöhten Verzweigungsgrad, verbunden mit einem speziellen Molekulargewicht haben, überraschenderweise eine Verdickungswirkung im Falle einer Erhöhung des Säuregehalts des Erzeugnisses hervorrufen, besonders in Gegenwart eines Proteins. Diese Wirkung ist vorteilhaft für die Zubereitung von flüssigen Erzeugnissen, indem dem Getränk eine stabilisierende und die Beschaffenheit beeinflussende Funktionsweise zugefügt wird, ohne dass die bevorzugten Sinneseigenschaften und Erscheinung beeinflusst werden. Nach einer Erniedrigung des pHs tritt eine signifikante Verdickungswirkung auf, die zu einer verlängerten und erhöhten Sättigung und einem Sattheitsgefühl führt, im Gegensatz zu bestehenden flüssigen Zubereitungen, die Polysaccharide als Wirkstoff verwenden.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden α-Glukane sollten einen Verzweigungsgrad von mindestens 8% haben. Der Verzweigungsgrad wird als die gesamte Anzahl von sich verzweigenden Anhydroglukoseeinheiten (AGU) definiert, d.h. AGU, die an drei weitere Einheiten gebunden sind, bezogen auf die gesamte Anzahl an AGU eines Moleküls. Der Verzweigungsgrad kann durch im Stand der Technik bekannte Verfahren bestimmt werden, wie selektive Hydrolyse unter Verwendung von Isoamylase gefolgt durch eine coulometrische Titration mit Jod, oder durch Methylierung des Polysaccharids gefolgt von Hydrolyse und einer Analyse durch Gaschromatographie. Der bevorzugte Mindest-Verzweigungsgrad ist 10%, weiter bevorzugt mindestens 12%, bis zu z.B. 24%.
Im Allgemeinen besteht ein verzweigtes Polysaccharid aus drei Arten von Einheiten, (a) endständige Einheiten, die nur an eine andere Einheit gebunden sind, (b) Einheiten in der Kette, die an zwei andere Einheiten gebunden sind, und (c) verzweigende Einheiten, die an drei andere Einheiten gebunden sind. Die gesamte Anzahl von verzweigenden Einheiten ist gleich der gesamten Anzahl von endständigen Einheiten minus zwei. Damit wird in Polysacchariden einer bestimmten Länge (z.B. über etwa 1.000 Einheiten, d.h. mit einem Molgewicht über 160.000) der Prozentsatz an verzweigenden Einheiten etwa gleich dem Prozentsatz an endständigen Einheiten.
Da Verfahren zur Bestimmung des genauen Verhältnisses von verzweigenden und endständigen Einheiten von einem Verfahren zum anderen zu leicht verschiedenen Werten führen können, kann der Verzweigungsgrad auch definiert werden als der Prozentsatz von verzweigenden Einheiten plus der Prozentsatz an endständigen Einheiten, geteilt durch zwei.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Glukane enthalten, als ein Ergebnis ihrer verzweigten Natur, mindestens zwei Arten der Verbindung einer AGU an eine andere. Die Art kann eine 1,2-Verknüpfung, 1,3-Verknüpfung, 1,4-Verknüpfung oder 1,6-Verknüpfung sein. Die erfindungsgemäßen Glukane enthalten zumindest 1,6 Bindungen. Bevorzugt enthalten die verzweigten α-Glukane sowohl 1,4-Bindungen und 1,6-Bindungen, wobei die verzweigenden Einheiten 1,4,6-verknüpft sind, und mindestens 8% der AGU betragen. Die Glukane können auch 1,3- und 1,6-Bindungen enthalten, wie die Mutan-artigen Glukane beschrieben in WO 03/008618. Die Glukane können ein durchschnittliches Molekulargewicht von mindestens 10⁵ Da haben, bevorzugt mindestens 5 × 10⁵ Da, weiter bevorzugt mindestens 2,5 × 10⁶ Da, bis zu z.B. 10⁹, insbesondere bis zu 10⁸ Da. Die Glukane sind bevorzugt nichtionisch, und weiter bevorzugt nicht derivatisiert, obwohl ein Substitutionsgrad mit z.B. Acylgruppen, Carboxylgruppen, Hydroxyalkylgruppen bis zu etwa 5% annehmbar ist.
Bevorzugt können die zu verwendenden Glukane aus Saccharose durch Glucosyltransferaseaktivität (de novo-Synthese) erhalten werden, zum Beispiel exprimiert durch für Lebensmittel zugelassene Mikroorganismen wie L. reuteri (WO 01/90372).
Alternativ können die hochverzweigten α-Glukane durch Modifikation von gewöhnlich erhältlichen Glukanen abgeleitet werden – wie Stärke, Amylopektin oder Glycogen – die einen ungenügenden Verzweigungsgrad haben, durch Verwendung von geeigneten Mikroorganismen oder ihren Verzweigungsenzymen („branching enzymes", EC 2.4.1.18), die die Fähigkeit besitzen, den gewünschten Verzweigungsgrad herzustellen. Beispiele für geeignete Verzweigungsenzyme sind α-(1,4)-D-Glukan: α-(1,4)Glukan 6-Glycosyltransferasen und α-(1,4)-D-Glukan: Orthophosphat α-Glycosyltransferasen (EC 2.4.1.1). Auch können Mischungen von verschiedenen hoch verzweigten α-Glukanen verwendet werden.
Es ist auch möglich, die hoch verzweigten Glukane durch de novo-Synthese aus Glukose oder (phosphorylierten) Glukosederivaten herzustellen, unter Verwendung einer Kombination eines Glukan-synthetisierenden Enzyms und eines Verzweigungsenzyms, oder durch Synthese aus Saccharose unter Verwendung einer Kombination einer Amylosucrase und eines Verzweigungsenzyms. Als ein Beispiel können hoch verzweigte α(1,4)(1,6)-Glukane aus Saccharose erhalten werden durch die gemeinsame Einwirkung einer Amylosucrase und einer α-(1,4)-D-Glukan: α(1,4)Glukan 6-Glycosyltransferase, gegebenenfalls exprimiert in veränderten Kulturpflanzen. Ein Verzweigungsgrad bis zu 35% kann erhalten werden wie in EP-A-1117802 (WO 00/22140, PlantTec) beschrieben.
Glycogen ist ein reichlich vorhandenes endogenes Energiespeichermolekül in höheren Lebensformen und insbesondere Bakterien und hat einen Verzweigungsgrad von etwa 8 bis 12% (Voet und Voet, Biochemistry, John Wiley & Sons, 1990). Glycogen wird durch Glucosyltransferase unter Verwendung von aktivierter Glukose als Substrat synthetisiert, was ein wirtschaftlich unattraktives Verfahren für industrielle Zwecke ist. Ein anderes Mittel, um hoch verzweigte α(1,4)(1,6)-Glukane zu erhalten, wird über mehrere enzymatische Wege angeboten (in planta oder in situ mit Mikroorganismen oder ihren Enzymen, wie in EP-A-1117802 gezeigt.
Die hoch verzweigten α-Glukane, die durch die Wirkung von Glucosyltransferase auf Saccharose erhalten werden, wie in WO 01/90372 beschrieben, haben ein Molekulargewicht von mindestens 10⁷, wie bestimmt durch SEC-MALLS-RI (Van Geel, I. et al. Appl. Environ. Microbiol. (1999) 65, 3008–3014), und eine sehr kompakte Konfiguration. Sie werden als „Reuteran" bezeichnet. Diese Kompaktheit wird durch den Trägheitsradius gezeigt, der eine Größe von nur 35 nm zeigt. Der Verzweigungsgrad kann in diesen besonderen Glukanen 15% übersteigen. Die Verdickungswirkung, die für Reuteran als eine Funktion der pH-Wert-Erniedrigung unter Verwendung von Salzsäure gezeigt wird, kann durch den Hofmeister-Effekt erklärt werden, wie durch Collins zusammengefaßt (Collins, K.D. Washabaugh, M.W., (1985), Quart. Rev. Biophys. 18, 323). Der Anstieg an Chloridionenkonzentration, der die Wasserstruktur stört, führt zu einer besseren Wasserbindung durch das Polysaccharid Reuteran. Die verbessern Wasserbindung führt erwartungsgemäß zum beobachteten Anstieg an Viskosität, was für Magenbedingungen relevant ist. Im Gegensatz dazu wird, wenn Elektrolyte wie Citrat verwendet werden, die die Wasserstruktur verbessern, Reuteran seiner Wasserbindungskapazität beraubt, wie in den nachfolgenden Beispielen gezeigt wird.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Glukane sollten eine verringerte Verdaubarkeit haben, d.h. erhöhten Widerstand gegenüber einem Abbau durch Verdauungsenzyme verglichen mit z.B. Stärke. Vorzugsweise sollte die Verdaubarkeit (ausgedrückt als Prozentzahl Glukosefreisetzung im Leerdarm und Krummdarm, z.B. im TNO-Magen-Darm-Modell für den Dünndarm: Minekus et al, Alternatives to Laboratory Animals (ATLA) 23: 197–209), weniger als 30% verglichen mit nativer Stärke sein. Damit haben die Glukane Eigenschaften von Nahrungsmittelfaserstoffen.
Die hochverzweigten Glukane können als Inhaltsstoff in Erzeugnissen für medizinische, Ernährungs-/Heilmittel- („nutraceutical") und Lebensmittelanwendungen verwendet werden, besonders in flüssigen Erzeugnissen, die vorzugsweise auch einen proteinartigen Stoff enthalten. Das Glukan kann in einer Menge im Bereich von 0,5 bis zu 10 Gew.-%, bevorzugt von 1 bis 8 Gew.-% (Gew/Gew), vorzugsweise in Kombination mit einem Protein von Lebensmittel- oder pharmazeutischer Güte, das in Mengen im Bereich zwischen 0 bis zu 15% (Gew/Gew) des gesamten Produkts vorhanden ist, dosiert werden.
In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform werden hochverzweigte α(1,4)(1,6)-Glukane in flüssigen Erzeugnissen, zum Beispiel einem „Drink" oder Getränk verwendet, das bevorzugt auch Proteine enthält. Weiter bevorzugt ist dieses Getränk ein aromatisiertes oder fermentiertes Milchgetränk, wie ein joghurtartiges Getränk. Vorteilhafterweise kann das Getränk mit einem Milchsäurebakterium inokuliert werden, wie Lactobacillus reuteri, das die besagte Glukosyltransferase-Aktivität exprimiert, in Kombination mit einem Sacharosesubstrat. Das Getränk wird durch das lösliche α(1,4)(1,6)-Glukan stabilisiert und bekommt eine Struktur, während gleichzeitig eine signifikante Verdickungswirkung erhalten wird, nach Eintritt in die sauren Bedingungen des Magens. Andere geeignete Formen der flüssigen erfindungsgemäßen Zusammensetzung schließen Fruchtgetränke, andere Milchprodukte, Suppen, Soßen oder speziell entworfene Lösungen oder Dispersionen ein. Wenn hierin auf eine flüssige Zusammensetzung oder ein flüssiges Erzeugnis Bezug genommen wird, erstreckt sich dies natürlich auf ein nichtflüssiges oder halbflüssiges Erzeugnis, das die selben Gewichtsverhältnisse seiner Inhaltsstoffe, aber einen verschiedenen (d.h. geringeren) Gehalt an Lösungsmittel hat. Damit deckt ein flüssiges Erzeugnis auch ein Konzentrat oder eine trockene Form ab, die nach geeigneter Verdünnung oder Zugabe von Wasser oder anderen wässrigen Lösungsmitteln und möglicherweise weiteren Inhaltsstoffe, eine flüssige Zusammensetzung bildet, die gebrauchsfertig ist.
Die flüssige erfindungsgemäße Zusammensetzung enthält bevorzugt auch ein Protein, welches irgendein Protein von Lebensmittel- oder pharmazeutischer Güte sein kann, das eine gute Stabilität bei pH 3–6 zeigt; so ein Protein wird hierin als „Lebensmittelprotein" bezeichnet. Geeignete Lebensmittelproteine schließen Milchproteine ein, wie Kasein und Molkeproteine, Soja-, Erbsen-, Pilz-, Eiproteine und Gelatine, oder ihre Hydrolysate. Das Protein kann in die flüssige Zusammensetzung in einer Menge von z.B. 0,5–15 g pro 100 g eingebracht werden, bevorzugt 2–10 Gew.-%. Das bevorzugte Gewichtsverhältnis zwischen α-Glukan und Protein ist zwischen 0,02 und 10, bevorzugt zwischen 0,2 und 5.
Die Zusammensetzung kann vorteilhafterweise auch weitere Nahrungsmittelfaserstoffe enthalten, z.B. lösliche fermentierbare oder nicht fermentierbare Faserstoffe, wie Pektin, Gummiarabicum, Inulin, Arabinane, Galaktomannane oder Oligosacharide und/oder unlösliche Faserstoffe, wie Cellulose, andere β-Glukane und Hemicellulose, z.B. in einer Menge von 0,5–5 g pro 100 g. Das Gewichtsverhältnis zwischen den schlecht verdaubaren verzweigten Glukanen, die α-1,6-Verbindungen enthalten, die erfindungsgemäß verwendet werden, und anderen Nahrungsmittelfaserstoffen ist bevorzugt zwischen 19 und 0,2, weiter bevorzugt zwischen 9 und 0,5. Die Zusammensetzung kann weiter Fette, Fettersatzstoffe, andere Bestandteile zur Gewichtssteuerung, Emulgatoren, Verdickungsmittel, Stabilisierungsmittel, Geschmacksstoffe, Farbstoffe, Salze, Vitamine und andere Nahrungsmittelbestandteile, wie Früchte, Nüsse, Getreide, etc. enthalten.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Hervorrufen von Sattheit in einer Person mit Bedarf daran, insbesondere zu Zwecken der Gewichtssteuerung oder um Übergewicht zu verhindern oder zu heilen, durch Verabreichen des vorstehend beschriebenen verzweigten α-Glukans, bevorzugt in Gegenwart von Proteinen, typischerweise in der Form eines Getränks, das das α-Glukan in einer Höhe von z.B. 1–10 Gew.-% enthält. Die Dosierung kann an die benötigte Sattheit und an weitere individuelle Bedürfnisse und Zustände des Subjekts angepasst werden. Z.B. kann eine Menge von 1 g pro Tag bis zu z.B. 250 g pro Tag verabreicht werden, in einer Einzeldosierung, oder bevorzugt aufgeteilt über 2-4-tägliche Dosierungen. Bevorzugte Mengen sind zwischen 5 und 50 g des α-Glukans pro Tag. Vorteilhafterweise wird das Glukan in einer geregelten, wiederholten Weise verabreicht, z.B. für mindestens 7 Tage oder länger.
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden geschaffen durch ein verbessertes Sattheitsgefühl für seine Verbraucher, eine bessere Erscheinung des Erzeugnisses, einen geringeren Kaloriengehalt, geringere Kosten der Zubereitung, auch auf Grund geringer legislativer Hindernisse und einer klaren Kennzeichnung für die endgültigen Nahrungsmittelerzeugnisse, die den Inhaltsstoff verwenden.
Zusätzliche Vorteile in der Verwendung dieser Stoffe zur zielgerichteten Anwendung werden in der Tatsache festgestellt, dass keine Hitzebehandlung angewendet werden muss, um den Inhaltsstoff funktionsfähig zu machen, wie bei granulärer Amylopektin-Stärke, und keine Erscheinungen von Retrogradation über die Zeit beobachtet werden, was zu einer verbesserten Stabilität führt. Auch werden für Reuteran keine schädlichen Wirkungen der menschlichen endogenen Amylaseaktivität auf die Verdickungswirkung beobachtet, was auch zu einem geringen glykämischen Index führt.
In-vitro-Experimente haben gezeigt, dass diese durch den pH ausgelöste Verdickungswirkung zu einem sofortigen Anstieg der Viskosität führt. Diese Viskositätswirkung schafft Gelegenheiten für Erzeugnishersteller, andere wirksame Bestandteile in das Getränk einzubringen, die eine zurückgehaltene Freisetzung vom Magen in den Krummdarm brauchen.
Andere Vorteile, die durch das hochverzweigte α-Glukan bereitgestellt werden, ist der begrenzte Abbau während der Dünndarmpassage, die den glykämischen Index des Erzeugnisses verringert. Das macht es auch zu einem sehr geeigneten Inhaltsstoff für Zubereitungen, die von Diabetikern verwendet werden.
Andere Ausführungsformen der Erfindung sind die Verwendung von hochverzweigtem α-Glukan in der Zubereitung von festen oder halbfesten Erzeugnissen, die auch eine viskositätssteigernde Wirkung im Magen schaffen. Auch ein Teil der Erfindung sind Anwendungen in Futtermitteln oder Haustierfutter.
Beispiel 1. Herstellung von Reuteran
Der Stamm Lb 35–5 wurde wie in WO 01/90372 beschrieben hergestellt und anschließend durch Zentrifugation konzentriert und gewaschen unter Verwendung eines 0,1 M Essigsäurepuffers. Die Zellen wurden anaerob in einem 150 g/l Sacharose, 0,1 M Essigsäurepuffer, pH 5,5, über Nacht unter Rühren suspendiert. Am folgenden Tag wurden die Zellen durch Zentrifugation entfernt und das Reuteran wurde unter Verwendung von Diafiltration in einer 150 kDa Ultrafiltrationseinheit gewaschen, bis keine nicht umgesetzte Sacharose mehr nachgewiesen werden konnte. Das Retentat wurde gefriergetrocknet und das sich ergebende Reuteran wurde für weitere Experimente verwendet.
Beispiel 2. Physikalische Eigenschaften in Wasser und einem Milchgetränk
Reuteran, das wie in Beispiel 1 beschrieben erhalten wurde, wurde in einer Höhe von 5 Gew.-% zu einem im Handel erhältlichen Milchgetränk mit einem pH von 4 (Friesland Coberco Dairy Foods: Fristy ohne Zucker, Multifruchtgeschmack) hinzugefügt. Das ursprüngliche Milchgetränk und das Milchgetränk mit Reuteran wurden auf ihre Viskosität als eine Funktion von Zeit und HCl-Konzentration untersucht. Zu diesem Zweck wurde die Viskosität der Getränke unter Verwendung eines Rheometrics RFSII dynamischen Rheometers mit einer Couette-DIN-Geometrie bei einer Temperatur von 37° gemessen. Als Referenz wurde auch eine 7,5 Gew.-% Reuteranlösung in Wasser mit einem Calciumgehalt von 0,2621 g/l CaCl₂·2H₂O mit einem pH von 6,8 hergestellt. Das Volumen jeder Probe wurde auch durch 4 M HCl ausgeglichen, die zu den angesäuerten Proben hinzugefügt wurde. Zuerst wurde ein „Strain-Sweep" zwischen 0,1–100% bei 10 rad/s für das Milchgetränk ausgeführt, um eine Deformation in der linearen Region für den Zeit-Sweep bei 10 rad/s (für die angesäuerten Proben) oder den Frequenz-Sweep zwischen 0,1–100 rad/s (für die ursprünglichen Lösungen) auszuwählen. Die Messungen wurden direkt nach der Probenherstellung durchgeführt.
Tabelle 1 zeigt die Verdickungswirkung für das ursprüngliche Milchgetränk und für das Milchgetränk, das 5 Gew.-% Reuteran enthält, als eine Funktion der Änderung von HCl-Konzentration und Zeit. Die Verdickungswirkung, die durch den Abfall des pH ausgelöst wird, wird durch Reuteran drastisch verstärkt. Das Milchgetränk, das Reuteran enthält, zeigt eine sehr nützliche Verdickungswirkung auf Grund der erhöhten HCl-Konzentration in einer physiologisch relevanten Höhe. Auch zeigt die reine Reuteranlösung in Wasser eine klare Verdickungswirkung auf Grund eines Anstiegs der HCl-Konzentration, wie von den Frequenz-Sweeps, die in 1 gesammelt wurden, abgeleitet werden kann (Frequenz-Sweeps für eine 7,5 Gew.-% Reuteranlösung in Wasser (10 °DH) bei zwei verschiedenen pH-Werten). Die sich ergebenden Viskositäten bei 10 rad/s sind 0,24 bei pH 6,8 und 0,86 nach pH-Abfall (pH 2). Tabelle 1: Viskosität (Pa·s) des Milchgetränks bei 10 rad/s
Beispiel 3. Verdickungswirkung als eine Funktion des Verzweigungsgrades
Um die Wichtigkeit des Verzweigungsgrads zu zeigen, wurde das folgende Experiment entworfen. Zwei verzweigte α-Glukane wurden ausgewählt, welche Reuteran mit einem Gehalt von α(1,4,6)-verknüpften AGU von 16% (Mw 3,5·10⁶) (van Geel I. et al., Appl. Environ. Microbiol. (1999), 65, 3008–3014) und Glykogen waren, erhalten von Merck (Bestell nr. 4202) mit einem Gehalt von α(1,4,6)-verknüpften AGU von 8% (Mw 0,27–3,5·10⁶). Als Kontrolle wurde auch ein Pullulan (unverzweigt) getestet, das 31% α(1,4,6)-verknüpgte AGU enthält (Mw 3,5·10⁶).
Die drei Polysacharide wurden wie in Beispiel 2 verwendet in das Milchgetränk dosiert, in einer Höhe von 5 Gew.-%. Für die drei Milchgetränke und eine Referenz wurde ein Frequenz-Sweep wie in Beispiel 2 beschrieben ausgeführt. Die Viskosität bei 10 rad/s für die nicht angesäuerten Getränke wurde aus einem separaten Frequenz-Sweep, wie vorstehend beschrieben, abgeleitet.
Die Ergebnisse für diese Messungen sind in Tabelle 2 gesammelt, die die Viskosität bei 10 rad/s zeigt, wie diese aus den Frequenz-Sweeps erhalten wurden, die jeweils für die angesäuerten und nicht angesäuerten Getränke ausgeführt wurden. Die α-Glukane, die α(1,4,6)-verknüpfte AGU enthalten, zeigen eine klare, durch den pH ausgelöste Verdickungswirkung. Im Gegensatz zeigt das Pullulan, das keine α(1,4,6)-verknüpften AGUs hat, keine Verdickungswirkung im Milchgetränk nach der pH-Verringerung. Tabelle 2: Viskosität (Pa·s) der Milchgetränke mit verschiedenen Glukanen
Beispiel 4
Verschiedene Mengen von Reuteran (0, 1, 2 und 5% Gew./Gew.) wurden zu Slim-Fast (im Handel erhältlich) hinzugefügt und in einem Wasserbad bei 37°C thermostatisiert. Der pH der Proben wurde auf pH 2 durch Zufügen von 4 M HCl eingestellt. Für die Kontrollen (keine pH-Verringerung) wurde eine gleiche Menge an Wasser (10 DH) zugefügt. Die Fließeigenschaften der Proben wurden unter Verwendung eines Rheometrics RFS II mit Couette-DIN-Geometrie bei 37°C gemessen. Nach Thermostatisierung wurde ein Strain-Sweep bei 37°C durchgeführt. Die pH-abhängigen Verdickungswirkungen sind in Tabelle 3 zusammengefasst, die die kritischen G*-Werte zeigt. Tabelle 3: G-Werte (Pa) Slim-Fast mit verschiedenen Mengen von Reuteran

Claims

Verwendung eines verzweigten α-Glucans, mit einem durchschnittlichen Molgewicht von mindestens 10⁵ Da und einem Verzweigungsgrad von mindestens 8%, zum Herstellen einer flüssigen Nähr- oder pharmazeutischen Zusammensetzung, um Sattheit und/oder Sättigung hervorzurufen oder zu verstärken.
Verwendung nach Anspruch 1, wobei das α-Glucan einen Verzweigungsgrad von mindestens 10%, vorzugsweise mindestens 12% hat.
Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das α-Glucan ein durchschnittliches Molgewicht von zwischen 5·10⁵ und 10⁸ Da besitzt.
Verwendung nach einem beliebigen der Ansprüche 1–3, wobei das α-Glucan α(1,4)- und α(1,6)-Verknüpfungen enthält.
Verwendung nach einem beliebigen der Ansprüche 1–4, wobei das α-Glucan nichtionisch ist.
Verwendung nach einem beliebigen der Ansprüche 1–5, wobei das α-Glucan durch enzymatischen Glucosyltransfer aus Saccharose hergestellt wird.
Verwendung nach einem beliebigen der Ansprüche 1–6, wobei das α-Glucan in einer Konzentration von 1–10% (Gewichtsprozent) verwendet wird.
Verwendung nach einem beliebigen der Ansprüche 1–7, wobei das α-Glucan mit einem Protein kombiniert wird, besonders einem verarbeiteten Milch- oder Soja-Protein.
Verwendung nach einem beliebigen der Ansprüche 1–8, wobei eine wässrige Lösung von 7,5 Gewichtsprozent des α-Glucans bei pH 2 einen Anstieg an Viskosität von mindestens dem 1,5-fachen, verglichen mit der Viskosität bei pH 6,8, zeigt, gemessen bei 10 rad/s.
Flüssige Nahrungsmittelzusammensetzung, enthaltend 1–10 Gewichtsprozent eines α-Glucans, mit einem durchschnittlichen Molgewicht von mindestens 10⁵ Da und einem Verzweigungsgrad von mindestens 8% und mindestens 1 Gewichtsprozent eines Nahrungsmittelproteins.
Verfahren zum Hervorrufen von Sattheit und Sättigung in einer Person mit Bedarf daran, umfassend das wiederholte Verabreichen einer wirksamen Menge eines verzweigten α-Glucans, das ein durchschnittliches Molgewicht von mindestens 10⁵ Da besitzt, an diese Person.