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Title:
CARBOHYDRATE MIXTURE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/031241
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a carbohydrate mixture for dietetic foods administered by the enteral or parenteral route and pharmaceuticals, characterized in that said mixture consists of (a) monosaccharide(s), (b) oligosaccharide(s) (at most hexasaccharides) and (c) polysaccharide(s) (at least heptasaccharides), where the mixing ratio a: b: c, in respect of weight, is: a = 1, b = 40 to 1000, and c = 1 to 50, and in that it contains at least 1 weight percent of fucose occurring either freely and/or bound to an oligosaccharide and/or a polysaccharide. According to the invention, the carbohydrate mixture has both a nutritional and a biological effect which is considerably greater than the corresponding action of the individual constituents.

Inventors:
STAHL BERND (DE)
SAWATZKI GUENTHER (DE)
Application Number:
PCT/EP1998/000234
Publication Date:
July 23, 1998
Filing Date:
January 16, 1998
Export Citation:
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Assignee:
NUTRICIA NV (NL)
STAHL BERND (DE)
SAWATZKI GUENTHER (DE)
International Classes:
A23L1/09; A23L29/30; A61K45/06; (IPC1-7): A23L1/09; A61K45/06
Domestic Patent References:
WO1994018986A11994-09-01
WO1992010947A11992-07-09
Foreign References:
DE3935906A11991-05-02
Attorney, Agent or Firm:
K�ster, Hajo (Gauting, DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Kohlenhydratmischung für diätetische, enterale und parenterale Nahrungen sowie Pharmazeutika, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus a = Monosaccharid (en), b = Oligosaccharid (en) (bis zu Hexasaccharid) und c = Polysaccharid (en) (ab Heptasaccharid) mit einem Mischungsverhältnis a : b : c von, bezogen auf das Gewicht, a = 1 b = 40 bis 1000 und c = 1 bis 50, aufgebaut ist und mindestens 1 Gew% Fucose in freier und/oder in an ein Oligosac charid und/oder ein Polysaccharid gebundener Form enthält.
2. Kohlenhydratmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis a : b : c ca. 1 : 80 : 20 beträgt.
3. Kohlenhydratmischung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens 5 Gew.% und insbesondere 5 bis 10 Gew.% Fucose enthält.
4. Kohlenhydratmischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fucose an die Oligosaccharide und Polysaccharide wie folgt gebunden ist : a 12, a 13, a 14, a 16.
5. Kohlenhydratmischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens 1 Gew% Sialinsäure (n) in freier und/oder in an ein Oligosaccharid und/oder ein Polysaccharid gebundener Form enthält.
6. Kohlenhydratmischung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie 1 bis 5 Gew% Sialinsaure (n), insbesondere in gebundener Form als Sialyllactose und/oder Disialyllactose bzw. DisialyllactoN tetraose, enthält.
7. Kohlenhydratmischung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sialinsäure (n) an die Oligosaccharide und Polysaccharide wie folgt gebunden ist (sind) : a 23, a 26, a 28.
8. Kohlenhydratmischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Monosaccharide im wesentlichen aus den folgenden Mo nomeren bestehen bzw. die Oligosaccharide und Polysaccharide im wesentlichen aus den folgenden Monomeren zusammengesetzt sind, die durchOS03Hund/oderOP03HGruppen modifiziert sein können : NAcetyineuraminsäure, NGlycolyineuraminsäure und/oder deren Oacetylierte Formen, DGlucose, DFructose, DGalactose, D Mannose, LFucose, DNAcetylglucosamin, DNAcetylgalactosa min, DXylose, LRhamnose, DArabinose, DAllose, DTalose, L Idose, DRibose und Monosaccharide mit Carboxylgruppen wie D Galacturonsaure.
9. Kohlenhydratmischung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Monosacchariden, Oligosacchariden und Poly sacchariden um per se bekannte und für die Herstellung von Koh lenhydratmischungen üblicherweise eingesetzte Saccharide han delt, die fucosyliert und gegebenenfalls sialysiert sind oder wurden.
10. Verwendung einer Kohlenhydratmischung nach einem der vorher gehenden Ansprüche bei Säuglingen in einer Menge von minde stens 100 mg/kg Körpergewicht/Tag, insbesondere von ca. 500 mg/kg/Tag (bei Erkrankung doppelte Dosis).
11. Verwendung einer Kohlenhydratmischung nach einem der Ansprü che 1 bis 9 bei Erwachsenen in einer Menge von mindestens 200 mg/kg Körpergewicht/Tag, insbesondere von ca. 1 g/kg/Tag (bei Er krankung doppelte Dosis).
Description:
Kohlenhydratmischung BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft eine Kohlenhydratmischung für diätetische, ente- rale und parenterale Nahrungen sowie Pharmazeutika und die Verwen- dung dieser Kohlenhydratmischung.

Kohlenhydrate stellen bekanntlich einen der wesentlichen Grundpfeiler der Ernährung dar. Daher werden die unterschiedlichsten Kohlenhydrate den verschiedensten Nahrungen, insbesondere"künstlich"hergestellten Nahrungen, und auch Pharmazeutika beigegeben. Die Aufgabe der Koh- lenhydrate ist dabei primär nutritiver Art bzw. sie fungieren als Ballast- stoff.

Die Kohlenhydrate bestehen aus Monosacchariden bzw. setzen sich aus diesen zusammen. Je nach Polymerisationsgrad werden die Kohlenhy- drate als Oligosaccharide bzw. Polysaccharide oder Glycane bezeichnet.

Im Rahmen der vorliegenden Unterlagen werden hier als Oligosaccha- ride Kohlenhydrate mit bis zu 6 Monosaccharid-Einheiten verstanden.

Kohlenhydrate mit 7 und mehr Monosacchariden werden hier als Poly- saccharide bezeichnet.

Aufgrund der Variabilität der die Kohlenhydrate aufbauenden Monomere, der Position der glycosidischen Bindung und der Anomerie der Kohlen- hydrate stellen diese Kohlenhydrate und deren Konjugate eine extrem heterogene und umfangreiche Substanzklasse dar.

Kohlenhydrate haben nun die unterschiedlichsten biologischen Funktio- nen. In diesem Zusammenhang wird rein beispielhaft darauf verwiesen, daß Glycanstrukturen besonders bei Zell-Matrix-, Zell-Zell-und ahnli- chen Erkennungs-und Adhäsionsprozessen eine wichtige Rolle spielen.

Die Kohlenhydratstrukturen liegen sowohl als freie Oligosaccharide als auch in gebundener Form vor, beispielsweise in Glycoproteinen, Proteo-

glycanen und Glycolipiden. Die Adhäsion von Microorganismen an Gly- costrukturen von Epithelien/Endothelien oder andere körpereigene Zel- len wirkt sich unter anderem auch auf den Zellstoffwechsel des Wirtsor- ganismus aus. Die Liste der Funktionen, welche von Kohlenhydraten wahrgenommen werden, ließe sich nun beliebig verlängern. Die oben geschilderte Funktion der Glycanstrukturen stellt daher nur ein wilikür- lich gewähltes Beispiel dar.

Kohlenhydrate werden nun zunehmend in Nahrungen,"functional food" und Pharmazeutika unter dem Aspekt einer biologischen Wirksamkeit eingesetzt. Bisher wurden jedoch nur irgendwelche speziellen, über eine bestimmte Eigenschaft verfügenden Kohlenhydratspezies zur Anwen- dung gebracht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Kohlenhydratmi- schung bereitzustellen, die diätetischen, enteralen und parenteralen Nahrungen sowie Pharmazeutika einverleibt werden kann und neben ei- nem nutritiven Effekt auch über ein breites Wirkspektrum verfügt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Lehre der Ansprüche.

Es wurde überraschend gefunden, daß die erfindungsgemäße Mischung von Monosacchariden, Oligosacchariden und Polysacchariden in ihrer biologischen Wirkung wesentlich potenter ist als die entsprechende Wir- kung der Einzelkomponenten. Mit der erfindungsgemäßen Mischung können dabei folgende biologische Wirkungen erzielt werden : -Verhinderung der Adhäsion von pathogenen Substanzen/Organismen wie Toxinen, Viren, Bakterien, Pilzen, transformierten Zellen und Para- siten -Auflösung von Komplexen von Toxinen, Viren, Bakterien, Pilzen und anderen Pathogenen mit körpereigenen Zellen sowie deren Ausschleu- sung aus dem Körper -Stabilisierung einer natürlichen Mikroflora

-Beschleunigung der Wundheilung (bei pharmazeutischen und enteralen Mischungen).

Damit eignet sich die erfindungsgemäße Mischung zur Prophylaxe und/oder Behandlung von Symptomen/Erkrankungen, die im Zusam- menhang mit der Assoziation/Adhäsion der genannten Substanzen und Organismen an Epithelien oder andere körpereigenen Zellen stehen (wie Diarrhöe, Meningitis, Otitis, Gastritis und Influenza). Die erfin- dungsgemäße Mischung verfügt zudem aufgrund von Abbaureaktionen durch körpereigene Enzyme und nachfolgender Resorption der Produkte über eine nutritive Wirkung.

Während für die nutritiven und präbiotischen Effekte der erfindungsge- mäßen Kohlenhydratmischung die Abbaurate, Kinetik und Resorption relevant sind, ist für die biologische Funktion überraschenderweise nicht nur die chemische Zusammensetzung sondern das Mischungsverhältnis von Monosacchariden/Oligosacchariden/Polysacchariden von Bedeu- tung.

Das Mischungsverhältnis von a = Monosaccharid, b = Oligosaccharid und c = Polysaccharid ist dabei erfindungsgemäß wie folgt : a = 1, b = 40 bis 1000, c = 1 bis 50.

Als Oligosaccharide werden dabei solche bis zum Hexasaccharid (z. B.

Mono-, Di-, Tri-, Tetra-, Penta-und Hexasaccharid) verstanden.

Wenn im Rahmen der vorliegenden Unterlagen von einem Saccharid im Singular die Rede ist, dann kann es sich nicht nur um eine einzelne Spezies sondern auch um eine Mischung beliebiger Spezies handeln.

Wenn zudem im Rahmen der vorliegenden Unterlagen von Bereichen die Rede ist, dann sind mit der Bereichsangabe zumindest alle ganzzahligen Zwischenwerte und auch von dem Bereich umfaßte engere Bereiche umfaßt und offenbart. Dies bedeutet beispielsweise für die Komponente c, die 1 bis 50 betragen kann, daß damit auch die dazwischenliegenden

Werte, wie 2,3,4... 12,13,14... 25, 26, 27,... 37, 38, 39, 40, 41... umfaßt sind. Analoges gilt für die Komponente b, so daß damit alle zwischen 40 bis 1000 liegenden, zumindest ganzzahligen Zwischenwerte (z. B. 41,42,43,44.... bis 998,999) offenbart sind.

Die Mischung der Komponenten der erfindungsgemäßen Kohlenhydrat- mischung stellt somit ein wesentliches Merkmal der Erfindung dar. Das Mischungsverhältnis von Monosacchariden, Oligosacchariden und Poly- sacchariden beträgt dabei vorzugsweise 1 : 40 : 10 bis 1 : 1000 : 1 und ins- besondere 1 : 80 : 20. Durch diese Angabe sind auch in diesem Fall alle zwischen den Bereichsgrenzen liegenden, insbesondere ganzzahligen Werte umfaßt und offenbart. Das Molekulargewicht der Polysaccharide kann dabei bis auf einige MDa und auf partikuläre Kohlenhydrate mit einer hohen Anzahl aktiver Gruppen ausgedehnt werden.

Ein weiteres wichtiges Merkmal der erfindungsgemäßen Mischung be- steht darin, daß mindestens ca. 1 Gew.-% Fucose in dieser Mischung vorhanden ist (alle Mengenangaben beziehen sich im übrigen, sofern nichts anderes angegeben ist, auf das Gewicht). Die Fucose kann dabei in freier Form oder in gebundener Form (als fucosyliertes Oligosaccharid oder fucosyliertes Polysaccharid) vorliegen. Natürlich ist es auch mög- lich, daß die Fucose sowohl in freier Form als auch in gebundener Form vorliegt. Diese Fucose macht dabei vorzugsweise mindestens ca. 5 Gew.-% und insbesondere 5 bis 10 Gew.-% der erfindungsgemäßen Kohlenhydratmischung aus.

Nach einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform enthält die erfin- dungsgemäße Kohlenhydratmischung zusätzlich ca. 1 Gew.-% Sialin- saure. Der Begriff Sialinsäure steht hier im Rahmen der vorliegenden Unterlagen stelivertretend für folgende Substanzen bzw. folgende Substanzen werden darunter subsummiert : N-Acetyl-Neuraminsaure, N- Glycolyl-Neuraminsäure und andere Neuraminsäuren. Alle diese Sialinsäuren können auch in O-acetylierter Form vorliegen. Die

Sialinsäure kann dabei frei vorliegen oder an ein Oligosaccharid und/oder an ein Polysaccharid gebunden sein. Natürlich sind auch beliebige Mischungen möglich. Die Sialinsäure macht dabei vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-% aus und liegt insbesondere als Sialyllactose und/oder Disialyllactose bzw. Disialyllacto-N-tetraose vor.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kohlenhydratmischung kann man alle bisher bekannten und insbesondere für die Herstellung von Nahrungen bzw. Nahrungsmitteln eingesetzten Kohlenhydrate und Koh- lenhydratmischungen einsetzen. Auch ist es möglich, bereits durch technische Modifikation veränderte Rohstoffe zur Anwendung zu brin- gen. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Mischung kann dann durch einfaches Mischen der entsprechend ausgewählten Monosaccharide, Oligosaccharide und Polysaccharide in dem gewünschten Mischungsver- hältnis erfolgen.

Als Rohstoffe können somit sowohl freie Kohlenhydrate wie Speicher- kohlenhydrate (Stärke, Fructane) als auch Gerüstkohlenhydrate wie Zellulosen, Hemizellulosen und Chitine eingesetzt werden. Darüberhin- aus können Glycokonjugate wie Glycolipide, Glycoproteine, Proteogly- cane etc. eingesetzt werden. Auch ist es möglich, eine enzymatische Modifikation mit Hydrolasen (beispielsweise Glycosidasen, Transglyco- sidasen und Lipasen), Transferasen (beispielsweise Fucosyl-Transfera- sen und Sialyltransferasen), Isomerasen (beispielsweise Aldolasen und Ketolasen), Oxidoreduktasen (beispielsweise Oxidasen) und Reduktasen (Glucosedehydrogenase)), Lyasen (beispielsweise Polysaccharidlyase) und Ligasen der Rohstoffe und Produkte durchzuführen. Ferner ist es möglich, eine technische Modifikation der Rohstoffe und Produkte vor- zunehmen, nämlich durch Druck (beispielsweise Extrusion), Temperatur (beispielsweise Karamelisierung), organische Synthesen, organische Modifizierung (beispielsweise Carboxymethylierung und Peracetylie- rung), saure und/oder basische Hydrolyse und Fraktionierung

(beispielsweise nach Größe und/oder physikochemischen Parametern wie Ladung und Hydrophobizität).

Die erfindungsgemäße Kohlenhydratmischung setzt sich dabei im we- sentlichen aus den nachstehend aufgeführten Monosacchariden und den daraus aufgebauten Oligosacchariden sowie Polysacchariden zusam- men : N-Acetyineuraminsaure, N-Glycolyineuraminsaure und/oder deren O- acetylierte Formen, D-Glucose, D-Fructose, D-Galactose, D-Mannose, L- Fucose, D-N-Acetylglucosamin, D-N-Acetylgalactosamin, D-Xylose, L- Rhamnose, D-Arabinose, D-Allose, D-Talose, L-Idose, D-Ribose und Monosaccharide mit Carboxylgruppen wie D-Galacturonsäure.

Diese Monomere und die darauf aufgebauten höheren Einheiten können außerdem durch-OS03H-und/oder OP03H-Gruppen modifiziert sein.

Die Fucosylierung bzw. Sialisierung der Kohlenhydrate kann dabei auf übliche Weise erfolgen.

Wie bereits oben dargelegt, kann das Mischungsverhältnis a : b : c bis zu 1 : 1000 : 1 betragen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn nur wenig freie Fucose und/oder freie Sialinsäure vorhanden ist.

Das Verhältnis der gesamten neutralen Kohlenhydrate zu den gesamten sauren Kohlenhydraten (beispielsweise NeuAc und/oder Kohlenhydraten mit OSO3H-und/oder OPO3H-Gruppen sollte vorzugsweise 100 : 1 bis 1 : 1 und insbesondere bevorzugt 10 : 1 betragen.

Die in der erfindungsgemäßen Mischung zum Einsatz gebrachten Mono- saccharide und Oligosaccharide weisen zwar eine niedrige Affinität (Anbindung oder Komplexierung) für bestimmte Rezeptoren auf, können aber aufgrund der erhöhten Diffusion und Flexibilität überraschender- weise bereits bestehende Komplexe von Substanzen und Organismen (Toxinen/Viren, Bakterien und Zellen) mit den Zielstrukturen

(beispielsweise Epitheloberflächen) und den damit assoziierten Erken- nungsmolekülen (d. h. Rezeptoren) auflösen.

Die in der erfindungsgemäßen Mischung vorhandenen Polysaccharide weisen viele Epithope (Bindestellen) auf und besitzen somit eine um ei- nige Größenordnung höhere Affinität und damit eine starke Bindung (verglichen mit den kleinen Molekülen) zu den entsprechenden Rezepto- ren. Zusätzlich wird durch Moleküle mit derartigen polyvalenten Binde- stellen eine Quervernetzung vieler Erkennungsmoleküle erzielt. Diese Polysaccharide können somit Substanzen und Organismen, beispiels- weise Bakterien, gegebenenfalls aber auch deren Rezeptoren und ge- samte (Epithel)-Oberflächen stabil maskieren. Eine Adhäsion der Sub- stanzen und Organismen, beispielsweise Bakterien, an Zelloberflächen und den gesamten Epithelien wird somit verhindert. Zudem wird die Ausschleusung bzw. Vernichtung der Substanzen und Organismen aus dem Körper begünstigt.

Die Fucose-und Sialinsäure-Einheiten beeinflussen die biologische Ak- tivität von Oligo-und Polysacchariden.

Nachstehend sind verschiedene, bevorzugte Ausführungsformen dar- stellende Kohlenhydratmischungen beschrieben. Die Angaben beziehen sich dabei auf Gew.-%, sofern nichts anderes angegeben ist.

Beispiel 1 Zusammensetzung Bestandteil Gew.-% Fucose 0,5 Glucose 0,5 Sialyllactosen 1 Fucosyllactosen 0,5 Fucosylierte Oligosaccharide wie Lactofucopentaosen 4 Sialisierte Oligosaccharide wie Disialolacto-N-Tetraose 1 Maltodextrin 72,5 Stärke 20 Beispiel 2 Zusammensetzung Bestandteil Gew.-% Fucose 0,5 Glucose 0,5 Sialyllactosen 1 Fucosyllactosen 0,5 Fucosylierte Oligosaccharide wie Difucosyl-Lactose 4 Sialisierte Oligosaccharide wie Sialolacto-N-Hexaosen 1 Inulin 72,5 Stärke 20

Beispiel 3 Zusammensetzung Bestandteil Gew.-% Fucose 1,5 Glucose 0,5 Sialyllactosen I Fucosyllactosen 0,5 Fucosylierte Oligosaccharide wie Difucosyl-Lacto-N-Tetraose 3 Sialisierte Oligosaccharide wie Sialolacto-N-Hexaosen 1 Oligosaccharide wie Mannane und Galactane 10 Inulin 62,5 Mikrokristalline Cellulose 20 Beispiel 4 Zusammensetzung Bestandteil Gew.-% Fucose 1,5 Glucose 0,5 Sialyllactosen 1 Fucosyllactosen 0,5 Fucosylierte Oligosaccharide wie Lactofucopentaosen 3 Sialisierte Oligosaccharide wie Disialolacto-N-Tetraose 1 Galactooligosaccharide 10

Inulin 62,5 Mikrokristalline Cellulose 20 Beispiel 5 Zusammensetzung Bestandteil Gew.-% Fucose 0, 1 Glucose 0,5 Sialyllactose 0,5 Fucosyllactosen 4,9 Disialyllacto-N-tetraose 2,0 Maltodextrin 70 Stärke 22 Beispiel 6 Zusammensetzung Bestandteil Gew.-% Fucose 0, 1 Glucose 0,5 Sialyllactose 1 Fucosyllactosen 0,9 Galacto-Oligosaccharide 20,5 Inulin 5 Stärke 72