[发明专利]高粘度β-葡聚糖产物及制备方法

说明书

发明领域

本发明描述了制备高浓度和高粘度β-葡聚糖浓缩物的改良方法。更具体地，本发明描述了如下方法，其中经由高浓度醇介质中利用多种酶组合的多个制浆(slurrying)步骤和碱处理步骤自麸、整谷物和胚乳面粉浓缩β-葡聚糖(glucan)。

发明背景

植物材料(包括谷物)含有许多有价值的成分，诸如淀粉、蛋白质、混合键1-4、1-3β-D-葡聚糖(下文的“β-葡聚糖”或“BG”)、纤维素、戊聚糖、脂质、母育酚等。这些成分及自这些成分衍生的产物具有许多食物和非食物用途。因此，对加工此类植物材料有强烈且持续的工业兴趣。

燕麦和大麦β-葡聚糖是可溶性纤维成分。它是由D-葡萄糖糖单元构成的粘性多糖。燕麦和大麦β-葡聚糖由混合键多肽构成。这意味着D-葡萄糖或D-吡喃葡萄糖基单元之间的键是β-1，3键或β-1，4键。这种类型的β-葡聚糖也称为混合键(1→3)，(1→4)-β-D-葡聚糖。

一般而言，食用纤维被视作对发达国家中突出的一系列疾病(包括结肠直肠癌、冠状动脉心脏病(coronary heart disease)、糖尿病、肥胖、和憩室病(diverticular disease))具有保护效果。术语“食用纤维”(dietary fiber)通常定义为抵抗由人消化道的分泌酶进行的消化，但是能由结肠中的微生物区系发酵的植物材料。增加的纤维食用与降低总血清胆固醇和LDL胆固醇、修饰糖尿病和胰岛素血症响应、保护大肠免于疾病和免疫系统增强有关。BG，即一种非淀粉多糖是食用纤维的水溶性成分，如此促成此类健康益处。

一般而言，认为食用β-葡聚糖提高肠内容物的粘度，如此减缓饮食胆固醇和葡萄糖以及胆汁酸朝向肠壁的移动，导致吸收降低。这些益处已经导致美国食品药品管理局(FDA)批准如下健康声明，其指明每日4份含有0.75克/份可溶性纤维(β-葡聚糖)的燕麦和大麦产品可以降低心脏病的风险。

认为心血管疾病(Cardio-Vascular Disease，CVD)是所有发达国家中死亡的主要原因，占全球死亡的20％。在美国，1997年有59.7％的人患有某种类型的CVD，而在加拿大，估计8百万人患有CVD。约1亿2百万美国成年人具有每分升200毫克及更高的总血液胆固醇水平(mg/dL)。这些人中，约4千1百万人具有240mg/dL或以上的水平。在成年人中，认为240mg/dL或更高的总胆固醇水平是高度风险。认为200至239mg/dL的水平是界线高风险。130mg/dL或更高的低密度脂蛋白(LDL)胆固醇水平与冠状动脉心脏病的风险增加有关，并在约45％的美国人中发生。约18％的美国人具有160mg/dL或更高的LDL胆固醇水平。高的LDL胆固醇水平与冠状动脉心脏病(CHD)的风险较高有关。

CVD不仅是死亡的首要原因，它还是大多数发达国家中最昂贵的疾病(参见“Economic Costs of Cardiovascular Diseases”American Heart Association，2002.2002Heart and Stroke Statistical Update)。在美国于2002年，在直接和间接花费中该疾病费用是3.292万亿(329.2billion)美元。直接费用是1.995万亿美元，其中药物费用总计318亿美国。加拿大费用统计(1993)指明总CVD费用为197亿美元。直接费用总计73亿美元，其中药物占此总数的16亿美元。这些统计表明CVD经由饮食手段降低CVD风险的重要性。可溶性纤维(特别是经由向多种食物产品中掺入作为成分的β-葡聚糖)的消费增加可以显著有助于此目的。然而，β-葡聚糖具有高粘度的特征以达到所要求的健康益处是至关重要的，因为有越来越多的如下证据，即β-葡聚糖的健康益处与其粘度联系在一起。

迄今，BG只限于高价值市场，诸如化妆品、医学应用、和健康补充物(health supplement)，这是由于提取的高花费，因此这已经妨碍了其作为食品工业中的成分的应用。市场中的当前食物产品含有低浓度的BG，要求按每日基础消耗不切实际量的此类产品来实现健康益处。