DE69934046T2

DE69934046T2 - Beta-glucooligosaccharide zur beschleunigung von calciumaufnahme

Info

Publication number: DE69934046T2
Application number: DE69934046T
Authority: DE
Inventors: Sachiko Shizuoka-shi Takase; Toshinao Shimizu-shi Goda; Takehiro Fuji-shi UNNO; Teruo Mishima-shi NAKAKUKI
Original assignee: Japan Maize Products Co Ltd; Nihon Shokuhin Kako Co Ltd
Current assignee: Japan Maize Products Co Ltd; Nihon Shokuhin Kako Co Ltd
Priority date: 1998-04-23
Filing date: 1999-04-22
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2019-04-23
Also published as: EP0956856A2; DE69934046D1; JPH11299453A; EP0956856A3; JP4305685B2; US6248347B1; EP0956856B1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von β-Glucooligosacchariden bei der Herstellung eines Medikaments zur Beschleunigung der Calciumassimilation.
β-Glucooligosaccharid ist eine Verbindung aus β-Glucosid-Bindungen und einem Saccharid, welches durch β-1,6- und/oder β-1,4-Verknüpfungen von Glukosen erhalten wird. Es ist bekannt, sie als kalorienarme Zucker zu verwenden, weil diese β-Glucosid-Bindungen von internen Enzymen nicht abgebaut werden können. Dementsprechend können sie als Zusätze bei verschiedenen dietätischen Nahrungsmitteln oder Erfrischungen genutzt werden.
Gemäß der von der Anmelderin eingereichten JP-A-3-262460 wurde weiterhin gefunden, dass β-Glucooligosaccharide einen Wachstums- oder Proliferationseffekt auf Bifidobakterien und Milchsäurebakterien haben und es wird ein Mittel zur Verbesserung der Darmflora (Bakterienflora im Darm) offenbart, welches ein β-Glucooligosaccharid enthält. Da β-Glucooligosaccharide außerdem ausgeprägte feuchtigkeitserhaltende Eigenschaften besitzen, wurde ihr Effekt nicht nur als Befeuchtungsmittel für Nahrungsmittel, sondern auch als Kristallisationshemmer, Glasierungsmittel, Excipienten und dergleichen erkannt, und es kann für Medikamente verwendet werden. In JP-A-63116668 wird Sophorose (2-O-β-D-glucopyranosyl-D-glukose) als Süßstoff offenbart.
Andererseits ist Vitamin D als Beschleuniger der Calciumassimilation gut bekannt. Obwohl Vitamin D einen beschleunigenden Effekt auf die Calciumassimilation besitzt, besteht das Problem, dass der Expressionsmechanismus durch hormonelle Homöostase beeinflusst wird, was den Effekt der Assimilation der gewünschten Calciummenge reduziert.
Weiterhin wurde beobachtet, dass Saccharide wie Lactose einen beschleunigenden Effekt auf die Calciumassimilation besitzen. Von Galactooligosaccharid und Fructooligosaccharid wurde dagegen berichtet, dass sie einen beschleunigenden Effekt auf die Assimilation von Mineralstoffen besitzen (Japanese Nutrition and Food Society Journal, Band 44 (1991), S. 287-291) und sie sind als Proliferationspromoter von Bifidobakterien bekannt. In der JP-A-4-134031 ist weiter ein Beschleuniger für die Calciumassimilation, der Galactooligosaccharid als aktive Komponente umfasst, in der JP-A-6-205653 ein Beschleuniger für die Assimilation von Mineralstoffen, der Lactulose-Oligosaccharide als aktive Komponente enthält, in der JP-A-6-205654 ein Beschleuniger für die Assimilation von Mineralstoffen, der verzweigte Galactooligosaccharide als aktive Komponente umfasst und in der JP-A-5-67 werden Nahrungsmittel, die Ballaststoffe, Calcium und Maltitol enthalten, offenbart.
Allerdings besteht das Problem, dass der Verzehr von Sacchariden wie Lactose und Maltitol zu Symptomen wie Diarrhoe führen kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfinder haben intensiv Substanzen untersucht, die die Calciumassimilation beschleunigen und festgestellt, dass β-Glucooligosaccharide mit β-Glucosid-Bindungen die Calciumassimilation beschleunigen. Die Erfinder haben die vorliegende Erfindung auf dieser Grundlage fertig gestellt.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, die Verwendung von β-Glucooligosacchariden bei der Herstellung eines Medikaments zur Beschleunigung der Calciumassimilation zu Verfügung zu stellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind Medikamente und Nahrungsmittel, welche β-Glucooligosaccharide enthalten, auf Grund ihres Effektes der Beschleunigung der Calciumassimilation für die Calciumergänzung brauchbar, wodurch eine adäquate Calciummenge mit hoher Effizienz aufgenommen werden kann. Obwohl β-Glucooligosaccharid im Dünndarm weder verdaut noch assimiliert wird, wird es im Dickdarm durch Darmbakterien, insbesondere durch Bifido- oder Milchsäurebakterien, aufgespalten, und ein Teil des β-Glucooligosaccharids wird als organische Säuren assimiliert, wobei keine Diarrhoesymptome ausgelöst werden.
Ausführung der Erfindung
Im weiteren wird die vorliegende Erfindung unter Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen genauer beschrieben.
Hinsichtlich der β-Glucooligosaccharide als aktive Komponente des Beschleunigers der Calciumassimilation gibt es keine besonderen Beschränkungen für deren Herstellungsverfahren. Beispielsweise kann ein Verfahren zu ihrer Herstellung durch Abbau von Polysacchariden, die aus β-Glucosid-Bindungen aufgebaut sind, wie Cellulose, Laminarin und Psutulan, oder ein Verfahren zu ihrer Herstellung durch eine Kondensations-/Glucosyltransfer-Reaktion von β-Glucosidase oder dergleichen verwendet werden.
Allerdings ist es bevorzugt, ein Verfahren zur leichten Herstellung von β-Glucooligosacchariden mit hoher Ausbeute zu verwenden, indem eine der β-Glucosidase eigene Kondensations-/Glucosyltransfer-Reaktion zur Anwendung kommt, wobei von Mikroorganismen produzierte β-Glucosidase zu Glucose und/oder β-Glucooligosacchariden umgesetzt wird, wie es durch die Erfinder in der JP-A-222779 und in der JP-A-219584 im Detail beschrieben wird.
Diese Methode wird im Weiteren kurz beschrieben. Es kann β-Glucosidase verwendet werden, wie sie von verschiedenen Mikroorganismen produziert wird. Bevorzugt verwendet man Enzyme, die von Mikroorganismen, beispielsweise Fadenpilze wie Trichoderma viride, Trichoderma reesei, Trichoderma konignii, Aspergillus niger und Penicillium frequentans; holzzersetzende Pilze wie Polypolus tulipiferae, Chrysosporium lignorum und Shizophyllum commune und Bakterien wie Pseudomonas fluorescens var. cellulosa, Cellulomonasuda, Clostridium thermocellum und Ruminococcus albus produziert werden. Diese Mikroorganismen sind gut bekannt und zur Herstellung der Enzyme leicht verfügbar.
Weiterhin wird D-Glucose und/oder β-Glucooligosaccharid als Substrat verwendet. In diesem Zusammenhang bedeutet β-Glucooligosaccharid als Substrat Cellobiose, Gentiobiose oder solche mit einem höheren Polymerisationsgrad, wie Gentiooligosaccharid. Wenn β-Glucooligosaccharid als Substrat verwendet wird, kann bei dieser Enzymreaktion β-Glucooligosaccharid mit einem höheren Polymerisationsgrad erhalten werden. Die Verwendung von Glucose als Substrat ist besonders bevorzugt.
Wenn β-Glucosidase mit Glucose und/oder β-Glucooligosaccharid umgesetzt wird, werden verschiedene β-Glucooligosaccharide wie Cellobiose, Gentiobiose, 4-O-β-D-Gentiooligosyl-D-glucose und 6-O-β-D-Gentiooligosyl-D-glucose erhalten. 4-O-β-D-Gentiooligosyl-D-glucose bedeutet hier 4-O-β-D-Gentiobiosyl-D-glucose, 4-O-β-D-Gentiotriosyl-D-glucose oder solche mit einem höheren Polymerisationsgrad. Des Weiteren bedeutet 6-O-β-D-Gentiooligosyl-D-glucose 6-O-β-D-Gentiobiosyl-D-glucose (Gentiotriose), 6-O-β-D-Gntiotriosyl-D-glucose (Gentiotetraose) oder solche mit einem höheren Polymerisationsgrad.
In der vorliegenden Erfindung werden als β-Glucooligosaccharide Cellobiose, Sophorose, Laminaribiose, Gentiobiose und β-D-Gentioolygosyl-D-glucose allein oder als Gemisch in einer entsprechenden Kombination bevorzugt.
Das β-Glucooligosaccharid kann mit einem Calciummaterial in einer calciumergänzenden Nahrung genutzt werden. Das Calciummaterial ist nicht besonders begrenzt, soweit es ein natürliches Material oder ein brauchbarer Lebensmittelzusatz für Nahrungsmittel ist. Allerdings ist die Verwendung von Calciumcitrat, Calciumcarbonat, Calciumlactat, dreibasischem Calciumphosphat, Calciumhydrogenphosphat, Calciumdihydrogenphosphat, Calciumchlorid, calciniertem Knochencalcium, uncalciniertem Calcium, calciniertem Schalencalcium und calciniertem Eierschalencalcium, entweder allein oder in einem geeigneten Mischverhältnis, bevorzugt.
In Bezug auf die Menge an β-Glucooligosaccharid und Calciummaterial in dem calciumergänzenden Nahrungsmittel ist das β-Glucooligosaccharid bevorzugt in einem Anteil von 0,1 Gew.-% – 50 Gew.-%, besonders bevorzugt in einem Anteil von 0,5 Gew.-% bis 25 Gew.-% und höchst bevorzugt in einem Anteil von 0,5 Gew.-% bis 15 Gew.-% enthalten; das Calciummaterial ist bevorzugt in einem Anteil von 0,005 Gew.-% bis 2,5 Gew.-%, besonders bevorzugt in einem Anteil von 0,05 Gew.-% bis 2,0 Gew.-% und höchst bevorzugt in einem Anteil von 0,1 Gew.-% bis 1,0 Gew.-% enthalten.
Liegt der Gehalt an β-Glucooligosaccharid unter 0,1 Gew.-%, wird der gewünschte Effekt der Beschleunigung der Calciumassimilation kaum erzielt, überschreitet er 50 Gew.-%, schadet seine spezifische Bitterkeit dem Aroma und dem Geschmack des Nahrungsmittels, was unerwünscht ist.
Ferner ist bei einem Gehalt an Calciummaterial von weniger als 0,005 Gew.-% der gewünschte Calciumergänzungseffekt beim Verzehr der Nahrung zu gering, und ist er größer als 2,5 Gew.-%, übersteigt er die gewöhnlich erforderliche Standardmenge an Calcium und es tritt ein herber und bitterer Geschmack auf, was unerwünscht ist.
Obwohl der Expressionsmechanismus des Effektes der Calciumassimilationsbeschleunigung der vorliegenden Erfindung noch nicht völlig bekannt ist, wird angenommen, dass beim Trinken oder Essen des Beschleunigers der Calciumassimilation der vorliegenden Erfindung Zwischenräume zwischen Darmzellen (so genannte tight junctions) geöffnet werden, wobei das Calcium vom Körper durch passive Diffusion aufgenommen wird. Es wird angenommen, dass dieser Mechanismus dem Mechanismus des Maltitol ähnelt (T. Godelal. J. Nutr. Sci. Vitaminol..,39, 585-595 (1993), K. Kishi et.al., Life Sci., 59, 1133-1140 (1996)). Unter Zugrundelegung des Expressionsmechanismus des Effektes der Calciumassimilationsbeschleunigung der vorliegenden Erfindung wird außerdem angenommen, dass nicht nur die Assimilation des Calciums beschleunigt wird, sondern auch die von Mineralien wie Eisen.
Als Ursache dafür, dass β-Glucooligosaccharid, las Effekt der vorliegenden Erfindung, keine Diarrhoesymptome verursacht, wird angenommen, dass das β-Glucooligosaccharid im Dünndarm weder verdaut noch assimiliert, aber im Dickdarm durch Darmbakterien, insbesondere Bifidobakterien und Milchsäurebakterien, abgebaut und ein Teil davon als organische Säuren assimiliert wird, wie oben erwähnt. Diese Eigenschaft ist genauer beschrieben in JP-A-3-262460 und in „Denpun Kagaku" (Stärkewissenschaft), Vol. 40, 1, Seiten 21-27, 1993.
Wie oben erwähnt, kann der Beschleuniger der Calciumassimilation im allgemeinen verwendet werden als Zusatz zu oral aufgenommenen Produkten wie Medikamente, Nahrungsmittel, Delikatessen und Futtermittel, wobei ihre Form nicht besonders begrenzt ist. Bei Medikamenten beispielsweise können Formen wie Tabletten, Granulate, Kapseln, flüssige Mittel und dergleichen genutzt werden.
Beispiel 1
Eine Säule mit einer Ummantelung (60°C) mit einem Innendurchmesser von 2 cm und einer Länge von 120 cm wurde mit einem Kationenaustauscherharz „Dowex 99" (Na⁺-Typ, hergestellt von Dow Chemical Co.) gepackt und mit einem β-Glucooligosaccharidhaltigen Sirup ( Handelsname „Gentose #80", hergestellt von Nihon Shokuhin Kako K.K.) so beladen, dass der Feststoffgehalt bei 5 bis 7% (G/V), bezogen auf das Harz, lag. Anschließend erfolgte eine Fraktionierung mit einer Raumgeschwindigkeit von 0,35 (S/V, h^–1), wodurch eine Fraktion von β-Glucooligosaccharid (Gentose G2) erhalten wurde. Der Vorgang wurde 10mal wiederholt, wobei 100 g einer Fraktion von β-Glucooligosaccharid (Gentose G2) erhalten wurden. In dieser Beschreibung steht β-Glucooligosaccharid für Disaccharide mit β-Glucosidbindungen wie Cellobiose, Sophorose, Laminaribiose und Gentiobiose.
Test Beispiel 1
Der Abdominalbereich einer männlichen Wistar-Ratte mit einem Gewicht von 400 g wurde unter Nenbutal-Narkose operiert und ein Gewebestück (Ileum) von 15 cm Länge oberhalb des Punktes, der sich 10 cm oberhalb einer ileocecalen Sektion zum Maul hin befindet, wurde exstirpiert. Gewendete Ileum-Gewebestücke von je 2,5 cm Länge wurden präpariert und jeweils auf einem perforierten konischen Polypropylen-Rohr befestigt. Die Serosaseite (innen) wurde mit 0,3 ml eines Standardpuffers (140 mM NaCl, 10 mM KHCO₃, 0,4 mM KH₂PO₄, 2,4 mM K₂HPO₄, pH 7,4) gefüllt. Als Lösung an der Mucosaseite (außen) wurde ein Standardpuffer verwendet, der 100 mM Gentiobiose, Cellobiose, Lactose oder Gentose G2 erhalten gemäß Beispiel 1, enthielt. Weiter wurde 10 mM CaCl₂ zugegeben. Die Gentiobiose, Cellobiose und Lactose, die in diesem Beispiel verwendet wurden, sind kommerziell verfügbare Standardreagenzien. Als Kontroll-Lösung an der Mucosaseite (außen) wurde ein Standardpuffer verwendet, der nur Calcium ohne ein Saccharid enthielt.
Die Lösung auf der Mucosaseite wurde bei einer Temperatur von 37°C gehalten und es wurde kontinuierlich ein Gas aus 95% O₂/ 5% CO₂ durchgeblasen. Da bekannt war, dass die transepitheliale Transportrate nach 30 min konstant wird, wurde die Lösung auf der Serosaseite 30 min. nachdem das Gewebestück in die Lösung getaucht wurde, durch frische Lösung ersetzt, und dann nach 30 min wurde die Lösung auf der Serosaseite gesammelt. Die Calciumkonzentration in der Lösung auf der Serosaseite wurde unter Verwendung eines ortho-Kresolphthalein-Komplexons gemessen (Handelsname „Calcium C test", hergestellt von Wako Pure Chemicals Ltd.). Die transepitheliale Calciumtransportrate wird durch die Calciummenge, die innerhalb von 30 min pro 1 cm² der Mucosa-Oberfläche transportiert wird, ausgedrückt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
Tabelle 1
Gentiobiose, Cellobiose und Gentose G2 beschleunigten alle den Ca-Transport im Vergleich zu der Kontrolllösung ohne Saccharid, Gentiobiose um einen etwa 2,1-fachen numerischen Wert, Cellobiose um einen etwa 1,6-fachen und Gentose G2 um einen etwa 1,9 fachen Wert, bezogen auf die Kontrolllösung. Insbesondere zeigte Gentiobiose eine höhere Transportrate als Lactose.
Wie oben erwähnt, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, einen beschleunigenden Effekt auf die Calciumassimilation durch die Verwendung von β-Glucooligosaccharid zu erzielen. Medikamente, die β-Glucooligosaccharid beinhalten, sind für die Calciumergänzung brauchbar, wobei eine adäquate Menge an Calcium mit hoher Effizienz aufgenommen werden kann und daneben keine Diarrhoesymptome auftreten.
Die im Beispiel verwendete Gentose #80 wird nach der oben beschriebenen enzymatischen Methode produziert.

Claims

Verwendung eines β-Glucooligosaccharids bei der Herstellung eines Medikaments zur Beschleunigung der Calciumassimilation.
Verwendung eines β-Glucooligosaccharids und eines Calciummaterials bei der Herstellung eines Medikaments zur Beschleunigung der Calciumassimilation.
Verwendung nach Anspruch 2, wobei es sich bei dem Calciummaterial um Calciumcitrat, Calciumcarbonat, Calciumlactat, dreibasisches Calciumphosphat, Calciumhydrogenphosphat, Calciumdihydrogenphosphat, Calciumchlorid, calciniertes Knochencalcium, uncalciniertes Calcium, calciniertes Schalencalcium oder calciniertes Eierschalencalcium oder ein Gemisch davon handelt.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei es sich bei dem β-Glucooligosaccharid um Cellobiose, Sophorose, Laminaribiose, Gentiobiose oder β-D-Gentiooligosyl-D-glukose oder ein Gemisch davon handelt.