Модифицированные пищевые продукты, богатые метионином, и способ их производства - RU2305417C2

Описание

Изобретение относится к пищевым продуктам, богатым метионином, например к пищевым продуктам, содержащим значительные количества белка животного происхождения или белкового материала, полученного из семян, орехов, зерна или бобов, причем перечисленные продукты подвергнуты модификации, снижающей их действие на повышение концентрации сывороточного гомоцистеина. Конкретно, настоящее изобретение относится к пищевым продуктам, содержащим по меньшей мере 5% белкового материала по сухому веществу, причем по меньшей мере 50% белкового материала имеет животное происхождение или получено из семян, орехов, зерна или бобов, а аминокислотный профиль пищевого продукта изменен таким образом, чтобы повысить количество цистеина и, возможно, серина.

Другой объект настоящего изобретения относится к способу модифицирования богатого метионином пищевого продукта в результате введения в него источника цистеина и, возможно, источника серина.

Гомоцистеин (HS-CH₂-CH(NH₂)-COOH) вызывает большой научный интерес из-за его связи с развитием сердечно-сосудистых заболеваний. Многочисленные научные исследования показали, что пациенты, перенесшие инфаркт миокарда, страдающие стенокардией или периферическими окклюзивными артериальными заболеваниями, демонстрируют повышенную концентрацию сывороточного гомоцистеина (гипергомоцистеинемия). Высокая концентрация гомоцистеина рассматривается как фактор риска сердечно-сосудистых заболеваний. Гипергомоцистеинемия также связана с другими факторами риска, например с маниакальной депрессией, эпилепсией, депрессией, астмой и мигренями.

Содержания гомоцистеина в плазме классифицируют как нормальные (≤15 мкмоль/л) или как соответствующие одной из следующих стадий гипергомоцистеинемии: умеренной (15-30 мкмоль/л), промежуточной (31-100 мкмоль/л) и тяжелой (>100 мкмоль/л). Аналогично холестерину может быть установлена взаимосвязь между количеством гомоцистеина в плазме и сердечно-сосудистыми заболеваниями. Это означает, что любое превышение нормального значения содержания гомоцистеина в плазме крови связано с опасностью для здоровья, и что чем больше это превышение, тем выше опасность для здоровья. Детали механизма, касающиеся того, как отклонения в содержании гомоцистенина в плазме крови влияют на развитие сердечно-сосудистых заболеваний, недостаточно ясны.

Установлено, что после употребления в пищу продуктов, богатых метионином, в организме создается такая концентрация метионина, которая вызывает существенное повышение уровня гомоцистеина плазмы. Следовательно, индивидуумам, предрасположенным к сердечно-сосудистым заболеваниям, следует не рекомендовать употребление пищевых продуктов, богатых метионином, например молочных и мясных продуктов.

Основные метаболические пути, обеспечивающие снижение уровней гомоцистеина плазмы, представляют собой:

а) реметилирование обратно в метионин (основные кофакторы: витамин В12, фолиевая кислота и бетаин); и

b) транссульфурирование в цистеин через цистатион (основной кофактор: витамин В6). В уровне техники предлагалось использовать указанные выше кофакторы для лечения гипергомоцистеинемии.

В WO 97/34497 (Shapira) описаны молочные продукты с модифицированным соотношением метионин:витамин В6 (мг/мг), содержащие (а) молочные продукты с базовым соотношением метионин:витамин В6 и (b), по меньшей мере, один источник витамина В6, присутствующий в достаточном количестве для изменения базового соотношения метионин:витамин В6 до заданного уменьшенного значения. В заявке РСТ указывается, что желательно производить молочные продукты с повышенным содержанием кофакторов метионинового метаболизма, особенно витамина В6, и, возможно, магния, фолиевой кислоты, витамина В12 и цистеина.

В патенте США 5795873 (Allen) описывается способ лечения или профилактики повышенных уровней содержания гомоцистеина в сывороточных метаболитах, заключающийся в периодическом пероральном применении единственного препарата, содержащго 0,3-10 мг витамина В12 и 0,1-0,4 мг фолиевой кислоты. Упомянута также возможность совместного применения витамина В6.

Wilkcken et al. в статье "Homocystinuria due to cystathione beta-synthase deficiency", Metabolism, 34, 1985 (12), pp 1115-1121 указывает, что пациенты, страдающие гомоцистинурией, связанной с дефицитом цистатион бета-синтазы, могут успешно лечиться путем применения бетаина. После применения бетаина, содержание гомоцистеина снижается практически до нормального уровня, и при этом наблюдается тенденция к повышению уровней метионина, серина и цистеина.

Хотя витамин В6, В12, бетаин и фолиевая кислота (витамин В11) могут успешно использоваться для лечения гипергомоцистеинемии, их часто оказывается недостаточно для восстановления содержания гомоцистеина сыворотки до нормального уровня. Следовательно, лицам, страдающим гипергомоцистеинемией, настоятельно рекомендуется соблюдать строгую диету и отказаться от употребления в пищу продуктов с высоким содержанием метионина. Поскольку молочные и мясные продукты считаются продуктами, богатыми метионином, такая диета предусматривает отказ от употребления в пищу вкусных и питательных продуктов.

Неожиданно было обнаружено, что лечение и/или профилактика гипергомоцистеинемии могут осуществляться без необходимости соблюдения диеты, предусматривающей отказ от употребления в пищу продуктов, богатых метионином. Обнаружено, что аминокислотный профиль пищевых продуктов, богатых метионином, может быть изменен таким образом, что высокие уровни метионина в таких продуктах не будут автоматически приводить к значительному повышению уровней сывороточного гомоцистеина. Неожиданно было обнаружено, что цистеин оказывает антагонистическое действие на эффект повышения уровня сывороточного гомоцистеина под действием метионина, особенно при использовании в комбинации с серином.

Не желая связывать себя теорией, авторы изобретения полагают, что цистеин и серин принимают участие в процессе метаболизма гомоцистеина. Представляется вероятным, что соотношение, в котором цистеин и метионин присутствуют в употребляемом в пищу продукте, определяет степень повышения концентрации сывороточного гомоцистеина под действием введенного метионина. Таким образом, даже в случае пищевых продуктов с высоким содержанием метионина нежелательные воздействия на уровни сывороточного гомоцистеина могут быть подавлены путем регулирования аминокислотного баланса и особенно соотношения между метионином и цистеином и, возможно, между метионином и серином.

Преимущества настоящего изобретения особенно ощутимы в случае пищевых продуктов, содержащих значительные количества белкового материала животного происхождения, а именно молока, мяса, яиц, рыбы и моллюсков, или белкового вещества, полученного из семян, орехов, зерна или бобов. Белковое вещество, обнаруживаемое в таких пищевых продуктах или пищевых компонентах, обычно содержит относительно высокие количества метионина от общего содержания аминокислот.

Обнаружено, что вредное влияние пищевых продуктов, богатых метионином, на содержание сывороточного гомоцистеина может быть существенно уменьшено в результате такой модификации аминокислотного профиля пищевого продукта, при которой молярное соотношение между цистеином и метионином увеличивается, по меньшей мере, до 2:1.

Соответственно, один из объектов настоящего изобретения относится к пищевому продукту, богатому метионином, т.е. пищевому продукту, содержащему по меньшей мере 5 вес.% белкового вещества по сухому веществу, в котором по меньшей мере 50 вес.% белкового вещества имеет животное происхождение и/или получено из семян, орехов, зерна или бобов, причем указанный пищевой продукт содержит такие аминокислоты, как цистеин [Cys], метионин [Meth] в молярном соотношении, которое удовлетворяет следующему уравнению: [Cys]/[Meth]≥2:1.

Если не указано особо, то ссылка на аминокислоту, например метионин или [Meth], также относится к соответствующим аминокислотным остаткам. Примерами источников аминокислотных остатков могут служить белки, олигопептиды, дипептиды, гликопротеины, липопротеины и т.п. В контексте настоящего изобретения считается, что цистин включает 2 цистеиновых остатка. Термин "белковое вещество" охватывает аминокислоты, (олиго)пептиды и белки, а также любые другие вещества, которые содержат аминокислоты, пептиды (например, гликопептиды) и/или белки (например, липопротеины).

Примерами белкового вещества животного происхождения могут служить молочный протеин, мясной белок, яичный белок, и коллаген, а также их фракции, например, казеин, пшеничный белок, мясной гидролизат и т.п. Термин "животный" используется в тексте не только для обозначения позвоночных животных, но также птиц, рыб и моллюсков. В мясе рыб и птиц также обнаружено значительное количества метионина.

Вредное влияние богатого метионином пищевого продукта на уровни сывороточного гомоцистеина может подавляться особенно эффективно в том случае, если цистеин и метионин присутствуют в молярном соотношении, по меньшей мере, 3:1.

Согласно очень предпочтительному варианту изобретения, кроме цистеина, в пищевой продукт вводят значительное количество серина, вследствие чего аминокислотный профиль меняется таким образом, что обеспечивается молярное соотношение, удовлетворяющее следующему уравнению: [Ser]/[Meth]≥4:1. Еще более предпочтительное молярное соотношение [Ser]/[Meth] составляет по меньшей мере 6:1, наиболее предпочтительно по меньшей мере 8:1.

Преимущества настоящего изобретения наиболее выражены в пищевых продуктах, содержащих метионин в относительно высоких количествах от общего количества аминокислот, присутствующих в продукте. Соответственно, согласно предпочтительному варианту, пищевой продукт по изобретению содержит метионин в концентрации, превышающей 1 мол.%, еще предпочтительнее, превышающей 2 мол.% от общего количества аминокислот, содержащихся в продукте.

Согласно другому предпочтительному варианту, пищевой продукт содержит по меньшей мере 10 вес.%, более предпочтительно, по меньшей мере, 20 вес.% белкового вещества по сухому веществу. Предпочтительно, белковое вещество имеет животное происхождение. Белковое вещество животного происхождения выбирают из группы, состоящей из молока, мяса, яиц, рыбы, моллюсков, коллагена, кожи, а также пищевых материалов, являющихся их производными. Предпочтительным животным источником белкового вещества является крупный рогатый скот, свиньи, овцы, козы, домашняя птица или рыба.

Соотношения, в которых метионин, цистеин и серин представлены в пищевом продукте по изобретению, могут изменяться в значительной степени, при условии, что общий уровень содержания цистеина и серина является достаточно высоким для того, чтобы компенсировать эффект повышения содержания гомоцистеина под действием метионина, присутствующего в том же продукте. В соответствии с особенно предпочтительным вариантом, пищевой продукт по изобретению содержит цистеин, количество которого относительно содержания метионина удовлетворяет следующему уравнению: [Cys]/[Meth]≥4:1. Аналогичным образом, минимальное количество серина, присутствующего в пищевом продукте по изобретению, наиболее предпочтительно описывается следующим уравнением: [Ser]/[Meth]≥10:1.

Хотя в принципе можно компенсировать эффект повышения количества гомоцистеина под действием метионина путем введения одного только цистеина, предпочтительно использовать комбинацию цистеина с серином. Таким образом, пищевой продукт по изобретению предпочтительно содержит цистеин и серин в соотношении, которое описывается следующим уравнением: 0,05≤[Cys]/[Ser]≤2. Согласно особенно предпочтительному варианту изобретения, пищевой продукт содержит цистеин и серин в следующем соотношении: 0,1≤[Cys]/[Ser]≤1.

Преимущества настоящего изобретения могут проявляться в любых пищевых продуктах, содержащих белковое вещество с относительно высоким уровнем метионина. Однако следует иметь в виду, что преимущества настоящего изобретения могут проявляться и в случае пищевых продуктов, содержащих значительные количества белка. Таким образом, в соответствие с предпочтительным вариантом, пищевой продукт по изобретению содержит по меньшей мере 10 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 20 вес.% белкового вещества.

Примерами пищевых продуктов, содержащих значительное количество белкового вещества, богатого метионином, могут служить:

- такие молочные продукты, как молоко (например, коровье и козье), сыр, плавленый сыр, молочные десерты,

- такие мясные продукты, как мясо (например, крупного рогатого скота, свиней, овец, коз, домашней птицы, рыб и т.п.), переработанные мясные продукты, например, колбаса),

- паштеты,

- заменители муки (например, пластинки и коктейли),

- питательные напитки, мороженное,

- супы и соусы,

- диетические и клинические пищевые составы.

В пищевой продукт по изобретению полезно вводить вещества, выполняющие функции кофакторов в ходе метаболизма сывороточного гомоцистеина. Согласно предпочтительному варианту пищевой продукт содержит по меньшей мере 10 мг/кг витамина В6 или его предшественника. Используемый в тексте термин "предшественник" охватывает любые вещества, которые после приема пищевого продукта, способны выделять активный компонент (витамин В6 или его физиологически активный метаболит) в желудочно-кишечном тракте или после поглощения в организме, например, в результате метаболического расщепления в печени.

Бетаин представляет собой другой кофактор метаболизма гомоцистеина, который полезно включать в пищевой продукт по изобретению. Предпочтительно, пищевой продукт содержит бетаин и метионин [Meth] в молярном соотношении, удовлетворяющем следующему уравнению: [Bet]/[Meth]≥1:1.

Поскольку пищевые продукты по изобретению могут использоваться для лечения или профилактики гипергомоцистеинемии, другой объект изобретения относится к способу (профилактического) лечения лиц с повышенным содержанием сывороточного гомоцистеина. Следовательно, настоящее изобретение также относится к описанным выше пищевым продуктам, предназначенным для использования в способе лечения или предотвращения повышенных концентраций гомоцистеина в плазме крови.

Еще один объект настоящего изобретения относится к способу модифицирования богатого метионином пищевого продукта, содержащего метионин и, возможно, цистеин в молярном соотношении, которое удовлетворяет следующему уравнению [Cys]/[Meth]≤1, причем этот способ предусматривает введение источника цистеина в количестве, достаточном для увеличения указанного соотношения до значения выше 2:1, предпочтительно, выше 4:1.

В соответствие с особенно предпочтительным вариантом способа по изобретению пищевой продукт, возможно, содержит серин в молярном соотношении, которое удовлетворяет следующему уравнению: [Ser]/[Meth]≤3:1, причем этот способ предусматривает введение источника серина в количестве, достаточном для увеличения указанного соотношения до более 4:1, предпочтительно, более 6:1.

Следует понимать, что термин "источник цистеина и/или серина" охватывает вещества, которые содержат цистеин и/или серин в виде свободных аминокислот и/или аминокислотных остатков.

Источником цистеина и источником серина может служить любой пищевой материал, содержащий сравнительно большое количество цистеина и/или серина относительно метионина. Предпочтительный источник цистеина содержит цистеин и, возможно, метионин в следующем молярном соотношении: [Cys]/[Meth]≥5:1. Еще предпочтительнее, указанное соотношение составляет по меньшей мере 8:1. Аналогичным образом, источник серина предпочтительно содержит серин и, возможно, метионин в следующем молярном соотношении: [Ser]/[Meth]≥8:1. Еще предпочтительнее, когда указанное соотношение составляет, по меньшей мере, 12:1.

Полезно использовать источник цистеина или серина, который содержит относительно большое количество белкового вещества. В этом случае требуется добавлять лишь ограниченное количество материала для того, чтобы получить правильный баланс между метионином, с одной стороны, и цистеином, с другой стороны, и возможным серином. В соответствии с особенно предпочтительным вариантом способа по изобретению источник цистеина, как и источник серина, представляет собой белковый концентрат, содержащий по меньшей мере 40 вес.%, предпочтительно, по меньшей мере, 60 вес.% белкового вещества по сухому веществу. Источник цистеина предпочтительно содержит цистеин в количестве по меньшей мере 5 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 8 вес.% от количества белкового вещества. Источник серина предпочтительно содержит серин в количестве по меньшей мере 8 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 12 вес.% от количества белкового вещества. Предпочтительно, источник цистеина и источник серина вводят в количестве, не превышающем 25 вес.% от количества исходного пищевого продукта. Более предпочтительно, когда указанное количество не превышает 10 вес.%.

Было обнаружено, что для улучшения адсорбции цистеина и серина указанные аминокислоты предпочтительно вводить в пищевой продукт в виде свободных аминокислот или относительно мелких пептидов. Можно проводить гидролиз для образования свободных аминокислот или небольших пептидов, которые затем можно фракционировать с образованием фракции, обогащенной цистеином и/или серином относительно количества метионина. Так в соответствии с предпочтительным вариантом настоящего способа белковое вещество, содержащее источник цистеина и источник серина, характеризуется степенью гидролиза, по меньшей мере, 50%, более предпочтительно, по меньшей мере, 80%. Достаточная степень гидролиза источников цистеина и серина может обеспечиваться с помощью ферментативного гидролиза.

В области производства ароматизаторов хорошо известны способы получения реакционных ароматизаторов (или обработанных ароматизаторов) путем нагревания смеси, например, цистеина и восстанавливающего сахара, в условиях, которые благоприятствуют протеканию так называемых реакций Майяра. Такие реакционные ароматизаторы особенно полезны для придания пищевым продуктам мясного и орехового аромата. В соответствии с предпочтительным вариантом настоящее изобретение не предусматривает введения таких реакционных ароматизаторов, поскольку в ходе реакций, протекающих в процессе нагревания, цистеин превращается в компоненты, не обладающие антагонистическим действием на эффект повышения количества сывороточного гомоцистеина под действием метионина.

Способ по изобретению может использоваться для производства молочных и мясных пищевых продуктов. В случае молочных продуктов часто нежелательно "загрязнять" такие продукты ингредиентами немолочного происхождения. В этой связи источник цистеина и/или серина, используемый в способе по изобретению, предпочтительно имеет такое же животное происхождение, что и основная масса пищевого продукта. Согласно предпочтительному вариатну настоящего способа до модификации пищевой продукт содержит по меньшей мере 5 вес.% белкового вещества по сухому веществу, причем по меньшей мере 50 вес.% этого белкового вещества имеет животное происхождение, а источник цистеина и/или серина имеют такое же животное происхождение, что и указанное белковое вещество.

Примерами подходящих источников цистеина и/или серина могут служить молочная сыворотка (в особенности лактальбумин), белок или белковые фракции, выделенные из бобов и пшеничных белков (в особенности альбумин и глобулин). С целью дополнительного повышения уровней содержания цистеина и/или серина, относительно метионина, указанные выше источники полезно подвергать стадии гидролиза с последующим применением технологий выделения аминокислот или пептидов. Эти технологии хорошо известны и включают, например, ионный обмен, гель-фильтрация, и хроматографию в противофазе, а также ультрафильтрацию, нанофильтрацию и осаждение.

Еще один объект изобретения относится к применению комбинации цистеина и серина в продукте, выбранном из группы пищевых продуктов, диетических продуктов и фармацевтических препаратов, для уменьшения действия этого продукта на повышение содержания сывороточного гомоцистеина и/или для усиления действия этого продукта на снижение содержания сывороточного гомоцистеина.

Наконец, настоящее изобретение также касается способа лечения или предотвращения гипергомоцистеинемии у людей путем перорального приема эффективного количества описанного выше пищевого продукта.

Далее настоящее изобретение иллюстрируется следующими примерами.

ПРИМЕРЫ

Пример 1

В обычный йогурт из магазина, полученный от Dutch Dairy, в указанных ниже количествах добавляли метионин, цистеин (добавленный в виде цистина) и/или серин:

24 субъекта, участвующие в кросс-исследовании, принимали по стандартной порции одной из 4 композиций, представленных в приведенной выше таблице (контрольная, композиция I, композиция II, композиция III) совместно с низкобелковым завтраком. Все 4 различные композиции принимались каждым субъектом в случайном порядке на 2, 6, 9, 16 и 23 день исследования.

Уровни содержания гомоцистеина в сыворотке крови измеряли через 0, 2, 4, 6, 8, 10 и 24 часа после завтрака. Было установлено, что уровень содержания гомоцистеина значительно повышается после принятия субъектами исследования контрольной композиции. После приема испытуемыми субъектами композиции I или II наблюдалось значительно меньшее повышение уровня содержания гомоцистеина, чем после приема контрольной композиции. Повышения уровня содержания гомоцистеина оказалось минимальным после приема испытуемыми субъектами композиции III.

Пример 2

К йогурту по примеру 1 добавляли следующие количества аминокислотного цистеина (в виде цистина) и серина:

Пример 3

В говяжий гамбургер добавляли следующие количества аминокислотного цистеина (в виде цистина) и серина:

Реферат

Изобретение относится к богатым метионином пищевым продуктам, модифицированным для уменьшения их эффекта на повышение концентрации сывороточного гомоцистеина, способам их получения и применения в качестве средств для предотвращения повышения концентрации гомоцистеина в плазме крови. Способ получения богатого метионином пищевого продукта предусматривает введение источника цистеина в количестве, при котором содержание аминокислотного метионина и цистеина удовлетворяет уравнению [Cys]/[Meth]≥3:1 или [Cys]/[Meth]≥2:1, но при этом дополнительно вводят источник серина в соотношении, удовлетворяющем уравнению [Ser]/[Meth]≥4:1. По способу получают пищевой продукт, содержащий по меньшей мере 5 вес.% белкового вещества по сухому веществу, причем по меньшей мере 50 вес.% белкового вещества имеет животное происхождение или получено из семян, орехов, зерна или бобов. Предлагаемое изобретение позволяет снизить нежелательное воздействие употребляемых продуктов на уровень сывороточного гомоцистеина. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 табл.

Формула