食用纤维补充剂的抑制食欲应用的制作方法[0001]本专利涉及食用纤维补充剂领域。更具体的说，本专利是关于利用食用纤维补充剂的抑制食欲和增强胃饱感作用，从而用来治疗身体超重，肥胖，或者饮食过度。技术背景[0002]很多人都试着用控制饮食的方法来控制体重和减肥。其中一种控制饮食的途径是增加食用纤维的摄取量。有文献报导食用纤维的摄取量和身体增重是成反比关系(见文献JAMA.19990ct27; 282 (16):1539-46)。食用纤维补充剂有很多种，这其中包括了海藻酸类，甲壳素类，和果胶类，等等。[0003]海藻酸类食用纤维补充剂来自海藻提取物。海藻酸是一种带羧基的多聚糖，其中羧基的pKa在1.5到3.5之间。海藻酸类产品包括海藻酸及其盐类如海藻酸纳，海藻酸钾，海藻酸钙，等等。海藻酸盐溶液在胃酸环境下(如PH〈2)能形成凝胶。海藻酸盐溶液也能结合钙离子或其他高价金属离子而形成凝胶。[0004]壳聚糖是一种从虾壳提取出来的食用纤维补充剂。壳聚糖是一种带正离子的多聚糖类，它的氨基pKa在6.5左右。壳寡糖是一类低分子量的壳聚糖，通常它的分子量小于5000。特别的是，如果壳寡糖的分子量小于2000，这种壳寡糖能够溶解在纯水中或碱性水溶液。也可以对壳聚糖进行化学修饰来它在水中的溶解度。例如，乙二醇壳聚糖来自于添加乙二醇基团到壳聚糖分子上，这样即使是高分子量的乙二醇壳聚糖也能溶解于纯水或碱性水溶液。[0005]美国专利2935447(1960)披露服用单纯的海藻酸盐溶液或者是服用海藻酸盐与不溶性钙盐的混合液可以抑制食欲。美国专利申请2010/0009932A1披露海藻酸盐和果胶混合物在胃酸环境下能形成凝胶来提高胃饱感。美国专利申请2007/0087038A1披露在海藻酸盐和不溶性钙盐的混合物中加入慢性释放酸化剂可以强化凝胶的形成，而且可以减低凝胶形成过程对胃酸酸性的依赖度。[0006]一个 12 星期的临床研究(Am J Clin Nutr do1:10.3945/ajcn.111.025312)发现对于肥胖病人，在餐前服用海藻酸盐与不溶性钙盐的混合液，对比对照组空白溶液，可以达到更有效的减肥效果。这个临床研究还观察到海藻酸盐实验组病人出现显著的腹部疼痛和腹胀的副作用。这种负作用可能是由于钙离子和海藻酸盐在胃部的酸性环境下形成凝胶，但形成的凝胶在胃排空到肠道后，在肠道里的较高酸碱度(PH6.8-7.5)环境却不能转化成溶液，还维持凝胶状态，所以导致腹胀和腹部疼痛。再有，不溶性钙盐是用来促成凝胶的形成。如果一日三餐餐前都服用这种海藻酸盐和不溶性钙盐混合液，一天的钙的摄取量会可能超过美国国家卫生研究院建议的最高剂量。[0007]本发明提供了一种食用纤维补充剂组合，它的水溶液能在酸性环境下形成凝胶，而且这种凝胶结构能在肠道里的偏碱性环境下可逆地转化为溶液状态。
发明总结
[0008]本发明提供了一种食用纤维补充剂组合，用以提高胃饱足感和降低食欲来治疗体重过重，肥胖，或者饮食过度。这种食用纤维补充剂组合包括了至少一种正离子聚合物和至少一种负离子聚合物。这种食用纤维补充剂组合中的正离子聚合物和负离子聚合物能在偏碱性的水溶液中溶解。
[0009]如果这种食用纤维补充剂组合的水溶液的酸碱度(pH)减低，如这种水溶液被服用到胃里(酸性环境)，或者加入酸化剂到这种水溶液中，此水溶液将形成凝胶。在餐前服用这种食用纤维补充剂组合的水溶液，此水溶液在胃中就会形成凝胶，就会有提高胃饱足感和降低食欲的功效。本发明中创新的地方在于使用正离子聚合物，而不是高价金属离子如钙离子，来达到与负离子聚合物形成凝胶效果。不同于负离子聚合物与高价金属离子形成的凝胶，正离子聚合物与负离子聚合物形成的凝胶是可逆的，在碱性条件下这种凝胶可转变为溶液状态。
[0010]发明具体描叙
[0011]本发明提供了一种食用纤维补充剂组合，用以提高胃饱足感和降低食欲来治疗体重过重，肥胖，或者饮食过度。这种食用纤维补充剂组合包含至少一种在PH高于5的水溶液中是负离子的聚合物和至少一种在PH低于6的水溶液中是正离子的聚合物。这种食用纤维补充剂组合包含至少一种负离子聚合物和至少一种正离子聚合物可以以一种溶液的形式提供给消费者，或者以一种固体混合物的形式提供给消费者，然后消费者可以在服用前分散到水溶液中喝下去。这种食用纤维补充剂组合溶液喝下后能在胃里的酸性环境下形成凝胶。在胃中形成的这种凝胶能占据相当一部分胃的容量。这样在餐前服用了这种食用纤维补充剂组合溶液或者是它的固体混合物在水中的分散剂后，服用者会减少饥饿感，从而在用餐时减少进食量。形成的凝胶在胃排空作用下缓慢进入肠道内。在肠道内比较高的pH环境下，正离子的聚合物会转化成中性的聚合物或者是带轻微正电的聚合物。这样这种正离子聚合物与负离子聚合物的相互作用减弱，从而凝胶结构强度减弱或者转变为溶液状态。
[0012]上面提到的食用纤维补充剂组合中的负离子聚合物包括但不局限于海藻酸及其盐类，果胶及其盐类，聚丙烯酸及其盐类，卡波姆聚合物，卡拉胶，羧甲基纤维素钠。
[0013]上面提到的食用纤维补充剂组合中的正离子聚合物包括但不局限于壳聚糖，壳寡糖，乙二醇壳聚糖，乙二醇壳寡糖，和其它化学修饰了的能溶解在偏碱性水溶液(pH>7)中的壳聚糖衍生物。
[0014]再有，一种或多种酸化剂可添加到这种食用纤维补充剂组合的溶液中，或者是这种食用纤维补充剂组合的固体混合物中，从而强化这种凝胶形成过程。
[0015]酸化剂可以是有机酸或者是在水溶液中可以转化成有机酸。酸化剂包括但是不局限于:柠檬酸，油石酸，抗坏血酸，反丁烯二酸，葡萄糖酸内酯。
[0016]另外，为了防止在溶液服用进入胃之前形成凝胶，可以加入少量的碱性物质到这种这种食用纤维补充剂组合溶液中以保证溶液成碱性。少量的碱性物质也可以加到这种有正离子聚合物与负离子聚合物的食用纤维补充剂组合的固体混合物中，以保证此固体混合物分散到水溶液之后和在服用进入胃之前的一段时间(通常1-10分钟)处于碱性环境。可用的碱性物质包括但不局限于:碳酸氢钠，碳酸钠，碳酸氢钾，碳酸钾。
[0017]海藻酸盐是一种负离子聚合物且通常用为食用纤维补充剂。在这个发明中海藻酸钠被用作一种负离子聚合物的例子。在本发明中用的海藻酸钠的1%(重量/体积)浓度的水溶液的粘度是低于500厘泊.这个相对低粘度的性质使它适合口服，因为它的溶液容易从容器中倒出来。
[0018]壳聚糖是一种正离子聚合物而通常用为食用纤维补充剂。低分子量的壳聚糖或者称壳寡糖，当其分子量低于3000，确切的说当其分子量低于2000，更确切的说当其分子量低于1500时，可以溶解在水里甚至是在碱性水溶液，比如pH7.4。在本发明在下面的实例中应用了分子量小于1500的壳寡糖作为一种正离子聚合物。
[0019]实例I
[0020]配制了一种水溶液，其中含有1% (重量/体积)浓度的海藻酸钠和0.5% (重量/体积)浓度的壳寡糖。然后加入一些碳酸氢钠(0.1%浓度)使此水溶液的pH高于7.4。最后此溶液的粘度小于500厘泊。将200毫升此配制的溶液加入50毫升浓度为0.08摩尔浓度的盐酸溶液中。此盐酸溶液用以模仿胃里的酸性环境。在大约20分钟内，此配制的海藻酸钠溶液和壳寡糖溶液形成半固体状凝胶。用Brookfield粘度计测量此半固体凝胶的粘度，其粘度超过50，OOOcps。
[0021]实例2
[0022]配制了一种水溶液，其中含有1%(重量/体积)浓度的海藻酸钠和0.5%(重量/体积)浓度的壳寡糖。然后加入一些碳酸氢钠(0.1%浓度)使此水溶液的pH高于7.4。最后此溶液的粘度小于500厘泊。然后将0.6g的葡萄糖酸内酯加入并分散到200毫升的此配制的溶液中。在加入葡萄糖酸内酯后的最初的2分钟内，此配制的溶液仍然有流动并比较容易倒出容器。但在20分钟后，此溶液就变成了半固体凝胶。此半固体凝胶的粘度太高以至于没法用粘度计测量。
[0023]实例3
[0024]海藻酸钠，壳寡糖，碳酸氢钠，和蔗糖以1:0.5:0.1:8.4的重量比率混合，然后用咖啡磨将此固体混合物研磨，过40目筛。将20克的此固体混合物分散到200毫升的水中，剧烈摇晃2分钟。形成的水分散液和上面说过得实例I相似，其粘度低于500厘泊。然后此形成的水分散液加入到50毫升浓度为0.08摩尔浓度的盐酸溶液中。此盐酸溶液用以模仿胃里的酸性环境。在大约20分钟内，此配制的海藻酸钠溶液和壳寡糖溶液形成半固体状凝胶。用Brookfield粘度计测量此半固体凝胶的粘度，其粘度超过50，000厘泊。
[0025]实例4
[0026]海藻酸钠，壳寡糖，碳酸氢钠，葡萄糖酸内酯，和蔗糖以1:0.5:0.1:0.3:8.1的重量比率混合，然后用咖啡磨将此固体混合物研磨，过40目筛。将20克的此固体混合物分散到200毫升的水中，剧烈摇晃2分钟。形成的水分散液和上面说过得实例2溶液相似，其粘度低于500厘泊。在形成水分散液的最初的2分钟内，此形成的水分散液仍然流动并比较容易倒出容器。但在20分钟后，此形成的水分散液就变成了半固体凝胶。此半固体凝胶的粘度太高以至于没法用粘度计测量。
[0027]实例5
[0028]在这制备了三种不同的水性溶液配方:配方A是浓度为0.5%(重量/体积)的海藻酸钠水溶液；配方B是一水性混悬液含有浓度为0.5%(重量/体积)的海藻酸钠,0.4%的羟基磷灰石(Cal0(P04)60H2)粉末，和0.1%的炭酸氢钠；配方C是一水溶液含有浓度为0.5%(重量/体积)的海藻酸钠，0.5%的壳寡糖，并用氢氧化钠调节水溶液的pH到8.0。室温下配方A的粘度为78.5厘泊，配方B的粘度为65.4厘泊，配方C的粘度为55.0厘泊。10毫升的以上配方被各自放入了一个透析带中(Fisher Scientific Inc, 1.9厘米宽,截取分子量3000)。装有各自配方的透析带被分别放入200毫升浓度为0.05摩尔浓度的盐酸溶液中一小时。之后，取出透析带，剪开后并收集所形成的柱状凝胶。将所形成的柱状凝胶各自割成3柱状小段，每段大约12毫米长。一个数字压力计(HF-20)用来测量了每个凝胶小段的凝胶强度。数字压力计的平面探头放置在凝胶小段一端的柱平面上，另一端放置于桌面上，然后在平面探头上施加压力，直至凝胶破裂，使凝胶破裂的最大压力被记录下来为凝胶强度。此实验的三个配方都形成了凝胶柱。配方A的凝胶强度为2.26±0.17牛顿，配方B的凝胶强度为6.06±0.37牛顿，配方C的凝胶强度为1.26±0.15牛顿。
[0029]在另一设定下，以上三个配方被以相同的条件下分别装入透析带，并放置于0.05摩尔浓度的盐酸溶液中一小时，透析带中溶液形成凝胶。透析带取出后再被放入0.5摩尔浓度的三羟甲基氨基甲烷缓冲液(PH8.0)中平衡16小时。之后取出透析带，如果凝胶柱还存在，测量它的凝胶强度；如果凝胶不存在，则测量透析带中溶液的粘度。配方A和配方C在透析带中的凝胶结构消失了，而配方B (含有钙盐的配方)保持了凝胶结构。
[0030]经过透析平衡后，配方A在透析带中的溶液还保持了它原来的粘度78.5厘泊，配方C在透析带中的溶液也还保持了它原来的粘度55.0厘泊。经过透析平衡后，配方B以凝胶状态存在，其凝胶强度为1.16±0.12牛顿。这个结果展示了海藻酸与钙盐形成的凝胶(配方B)在稍碱性环境下不能可逆的转化为溶液状态，而海藻酸与壳寡糖形成的凝胶在稍碱性环境下则可以转化为溶液状态。
[0031]在另一设定下，以上三个配方(A，B，C)被以相同的条件下分别装入透析带，然后被分别放入0.5摩尔浓度的醋酸盐缓冲液(pH4.0)中平衡一小时。配方A在此条件下没有形成凝胶，其在透析带中的溶液粘度保持了它的原来溶液的粘度78厘泊。而配方B和配方C在此条件下的透析带中都形成了凝胶。配方B的凝胶强度是9.88±1.25牛顿，配方C的凝胶强度是1.18±0.13牛顿。配方B形成的凝胶在0.5摩尔浓度的三羟甲基氨基甲烷缓冲液(pH8.0)中保持了它的凝胶结构，而配方C形成的凝胶在0.5摩尔浓度的三羟甲基氨基甲烷缓冲液(PH8.0)中则在一小时内溶解。
[0032]实例6
[0033]在这里我制备了与实例5中相同的配方B (海藻酸钠与不溶性钙盐)和配方C (海藻酸纳与可溶性壳寡糖)。往10毫升的配方B混合液中加入了 0.2克的酸化剂葡萄糖酸内酯并混匀。往10毫升的配方C溶液中也加入了 0.2克的酸化剂葡萄糖酸内酯并混匀。在加入葡萄糖酸内酯后的15分钟内，两个配方都形成了凝胶。加入葡萄糖酸内酯后的配方B的凝胶强度是7.31牛顿；加入葡萄糖酸内酯后的配方C的凝胶强度是3.15牛顿。配方B和配方C所形成的凝胶被各自放入20毫升0.5摩尔浓度的三羟甲基氨基甲烷缓冲液(pH8.0)。从配方C形成的凝胶在I小时内溶解了，而从配方B形成的凝胶却保持了它的凝胶结构。
[0034]总结以上的例子，负离子的聚合物海藻酸钠能与正离子的聚合物壳寡糖在酸性环境下或是添加酸化剂的情况下形成凝胶。这种凝胶能在稍微偏碱性的环境下转变为溶液，但是海藻酸钠与不溶性钙盐形成的凝胶不能在稍微偏碱性的环境下转变为溶液。
[0035]实例7
[0036]把海藻酸钠30克，壳寡糖22克，葡萄糖酸内酯22克，和白糖粉60克用咖啡磨打碎混合起来，过40目筛。取6.7克此混合后的粉末,加入含300毫升水的瓶中,用力摇晃一分钟左右，此时绝大部分粉末都已溶于水中，水溶液有很好的流动性。本发明的 申请人:在午餐前30分钟(此时粉末已加入水中摇晃了一分钟)，喝下了此溶液。30分钟后，吃了午餐。本发明人感觉饥饿感降低，进食量比平时减少至少1/3。之后本发明人没有觉察到明显不适感觉。
[0037]本发明的优点包括但不局限于:(I) 一种组合包含至少一种正离子聚合物和至少一种负离子聚合物，能以一种液体的形式提供给消费者，或是以一种固体的形式提供给消费者而在服用前分散到水溶液中；(2)如果是以液体的形式提供给消费者，包含正离子聚合物和负离子聚合物的这种液体能以一种稳定的单一液体存在；(3)服用到胃里后会形成凝胶；(4)形成的凝胶能在肠道中可逆的转变为液体状态，从而这种食用纤维补充剂组合会具有较少的副作用(如腹部疼痛和腹胀)。