CN107252098A - 一种糖尿病个体化干预配方食品及其制备*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种糖尿病个体化干预配方食品及其制备***,所述个体化干预配方食品通过如下步骤制成:1)确定对营养素干预有效果的糖尿病发生相关的基因多态性位点;2)检测个体ADIPOQ基因,SLC30A8基因,IL‑6基因的变异;3)评估所检测的基因的变异的风险;4)确定个性化干预配方食品中不同组分的添加量,通过个体化干预配方食品的制备单元制备成相应的个性化干预配方食品。本发明所提供的糖尿病个体化干预配方食品能有效降低糖尿病患者的血糖水平。
Description
技术领域
本发明涉及一种个体化干预配方食品,尤其涉及一种基于营养基因组学针对糖尿病的个体化干预配方食品。
背景技术
糖尿病(Diabetes Mellitus, DM)是一组由遗传因素与环境因素长期相互作用及靶组织细胞对胰岛素生物学作用障碍而引起的一种临床综合症,DM患者多伴有胰岛素分泌相对或绝对不足。根据病因可将糖尿病分为4大类:I型糖尿病、II型糖尿病(Type 2diabetes mellitus, T2DM)、特殊类型糖尿病及妊娠期糖尿病。其中2型糖尿病(type 2diabetes mellitus, T2DM)约占糖尿病总人数的90%-95%,是由胰岛素抵抗和胰岛β细胞功能失调引起的一种多基因遗传性疾病,同时受着环境因素的影响。其发病机制是胰岛素绝对或相对分泌不足以及靶组织细胞对胰岛素敏感性降低,导致机体糖代谢、脂代谢、蛋白质代谢等基础代谢紊乱。糖尿病具有家族发病的特点,与基因遗传有关,其遗传方式属于常染色体多基因隐性遗传,异常基因的遗传使后代具有糖尿病易感性,在遇有外因如肥胖等情况下就容易发展成糖尿病。糖尿病是受多种基因、环境和行为影响的,遗传因素决定了个体在糖尿病中的易感性,环境因素则可触发糖尿病的发生,活动量减少、肥胖、饮食结构的变化等是糖尿病发病的主要环境因素。有研究表明饮食、肥胖、年龄、体育运动、工作压力、性别等环境因素通过影响甲基化水平对机体多个生化反应进行作用而诱发2型糖尿病。
近年来,随着经济发展和生活方式的改变,2型糖尿病(T2DM)发病率在我国呈现逐渐升高的趋势。T2DM是一种遗传因素和环境因素共同作用而形成的多基因遗传的复杂性疾病,并以胰岛素分泌受损和(或)胰岛素抵抗为主要的临床特点,其遗传方式属于常染色体多基因隐性遗传,由于异常基因的遗传使后代具有糖尿病易感性。随着研究的深入,越来越多的单核苷酸多态性(SNP)与T2DM的关联性被发现,作用机制逐渐被阐明。目前研究较多的T2DM易感基因有ADIPOQ、SLC30A8、IL-6、CDKAL1、CDKN2A、HHEX、HNF1、KCNQ1、PTPRD、SRR、TCF7L2、PPARG等,涉及数十个SNP位点。糖尿病作为慢性消耗疾病,患者营养不良和营养风险的发生概率也明显增高,在糖尿病发生的易感基因中,以ADIPOQ、SLC30A8、IL-6与营养素的关联最大。
ADIPOQ为adiponectin,C1Q and collagend omain containing(脂联蛋白的C1Q和胶原结构域)编码基因,它编码一种在结构上与胶原X和VIII以及补体C1q类似的蛋白质。这种基因主要在脂肪组织中表达,所编码的蛋白质在血液中循环,并且和代谢以及激素产生过程有关。它的突变或异常表达等都会引起胰岛素等代谢综合症。ADIPOQ可以与脂联蛋白受体2,I、III 、V 型胶原相互作用:1、脂联素可能通过其受体结合激活p38MAPK,活化PPARα后发挥改善胰岛素抵抗、降血糖、抗炎等生物学作用;2、脂联素还可通过与AdipoR1结合,活化AMPK进而发挥生物学作用。
锌转运蛋白家族30-8(zinc transporter solute carrier family 30-member8,SLC30A8)基因编码的ZnT-8锌转运子是胰岛上特定的锌转运子,通过调节胰岛素分泌小泡上锌的积聚,从而调节胰岛素的生物合成、活化及贮存。基因缺陷使得ZnT-8蛋白的氨基酸序列发生改变,对该蛋白的结构和功能产生影响,导致胰岛素分泌量降低,进而引发2型糖尿病。基因参与调节胰岛素分泌小泡上锌的积聚。ZnT-8特异性的在胰岛β细胞中高度表达,位于胰岛素分泌颗粒膜中,能够促进锌离子从细胞质到胞内胰岛素囊泡中的聚集,然后胰岛素与2个Zn2+结合形成较稳定的六聚体储存起来,当胰岛β细胞受到刺激时才将其分泌出去。以此来调节胰岛素的成熟和分泌,进而对糖代谢等机体代谢过程进行调控。
IL-6是一种前炎性细胞因子,它可由多种细胞产生,基础状态下血浆中IL-6水平主要来自脂肪组织分泌,作为一种自分泌、旁分泌和内分泌激素刺激肝细胞生成多种急性时相的蛋白质调节机体免疫,参与体内的脂肪、葡萄糖等能量代谢,诱导胰岛素抵抗,破坏胰岛B细胞,在糖尿病发生发展中起着重要作用。基因位点变异使白细胞介素6表达增加,引起胰岛素抵抗,导致糖尿病易感性增加。
黄芪是一种常用中药,味甘、性温,有补气升阳、固表止汗、托毒排脓和生肌等功效。药用黄芪有两种豆科植物蒙古黄芪及膜荚黄芪的干燥根。近年来,研究发现黄芪中含有的黄芪多糖、皂甙、黄酮等化合物具有较强的生物活性。肝糖原磷酸化酶(Hepaticglycogen phosphorylase,GP)和葡萄糖-6-磷酸酯酶(glucose-6-phosphatase,G6Pase)在控制血糖平衡中起着关键作用,因此被作为治疗糖尿病药物一个重要的靶点。研究报道,黄芪甲苷在25-50mg/kg剂量时显著降低糖尿病小鼠血糖、甘油三酯及胰岛素水平,抑制GP和G6PasemRNA的表达及该酶活性。另外谢春英采用正常小鼠、肾上腺素性高血糖小鼠和四氧嘧啶性高血糖小鼠,观察黄芪甲苷对正常小鼠和实验性高血糖小鼠血糖的影响。发现黄芪甲苷对正常小鼠血糖无明显影响,能降低肾上腺素和四氧嘧啶性高血糖小鼠的血糖,证明了黄芪甲苷具有降血糖作用。为研究黄芪多糖改善糖尿病的机制,Liu等研究发现用黄芪多糖(700mg·kg-1·d-1)处理12周的KKAy鼠8周后,高血糖症和口服葡萄糖的耐受性有所增加但是对血糖和胰岛素分泌没有明显的作用。这一结果表明黄芪多糖对抗高血糖症是通过增加胰岛素的敏感性发挥作用的。因此,黄芪多糖可作为潜在的胰岛素增敏剂用于2型糖尿病的治疗。Wang等发现,黄芪多糖(400mg·kg-1·d-1)通过降低2型糖尿病大鼠对胰岛素信号有负调节作用的蛋白酪氨酸磷酸酶1B(PTP1B)的过表达来增加胰岛素的敏感性,研究发现其机制可能是黄芪多糖抑制了由内质网压力引起的活化转录因子-6的活性。张敬芳等研究了黄芪多糖对2型糖尿病大鼠骨骼肌组织葡萄糖转运蛋白4(GLUT4)表达的影响。结果表明,黄芪多糖(400mg·kg-1·d-1)能增加GLUT4细胞的表达,促进细胞对葡萄糖的摄取和利用,改善糖尿病的代谢紊乱。吴德红等检测了2型糖尿病大鼠经黄芪多糖治疗后肝组织腺苷酸活化蛋白激酶(pAMPK)磷酸化水平,发现用黄芪多糖(700mg·kg-1·d-1)治疗能降低2型糖尿病大鼠的血糖,改善糖耐量异常,并显著增加2型糖尿病大鼠肝脏组织中的AMPK磷酸化水平,这可能是黄芪多糖减轻胰岛素抵抗的作用机制之一。周俐等研究发现用黄芪50mg,煎水50mL,每天一次,16周后空腹血糖、糖化血红蛋白降低,胰岛素抵抗明显改善,血清脂联素水平显著升高。
白芍是我国中医药学中一种古老的药用植物,它味苦、酸,性微寒,入肝脾经,具有良好的平肝止痛、养血调经、敛阴收汗的功效,常用于治疗头痛眩晕、腹痛、四肢挛痛、血虚萎黄、***等疾病。目前,白芍已经应用于多种中药或中西药制剂当中,例如肝郁调经颗粒、健胃丸、肝脾胶囊等。白芍的主要有效成分为白芍总苷(TGP),有效部位含有芍药苷、羟基芍药苷、芍药内酯苷、苯甲酰芍药苷等,其中芍药苷的含量占总苷的90%以上,一般认为芍药苷为白芍的主要有效成分,故TGP的药理作用基本代表了白芍的药理作用。TGP能提高胰岛素敏感性和改善脂质代谢作用:TGP能显著提高2型糖尿病大鼠的胰岛素敏感性,同时明显改善糖尿病大鼠生物糖、脂代谢的紊乱,但TGP并不能直接降低糖尿病大鼠的血糖水平。推测其可能对SLC30A8基因变异导致的胰岛素敏感性降低有改善作用。赵桂东研究发现白芍总苷治疗糖尿病合并冠心病有一定效果,其机制可能为升高血清脂联素水平和降低hs-CRP水平。
枸杞是茄科落叶灌木,其果实为卵圆形红浆果,食药兼用。据《本草汇言》载:“枸杞能使气可充,血可补,阳可生,阴可长,火可降,风湿可去,有十全之妙用焉”。枸杞营养成分非常丰富,除蛋白质、脂肪、碳水化合物、类胡萝卜素和抗坏血酸之外,还含有多种微量元素、维生素和氨基酸,有广阔的市场前景。枸杞多糖(Lycium Barbarum Polysaccharides,LBP)作为枸杞中重要的一类活性成分,总含量大约占枸杞重量的3.36%,具有免疫调节、抗肿瘤、抗氧化、抗衰老、降血压、降血脂、降血糖、护肝、抗疲劳、耐缺氧以及保护生***等生物活性作。王玲等发现在注射四氧嘧啶前4.1h,枸杞多糖-D灌胃给药可使小鼠血糖从对照组的21.3mmol/L降至注射四氧嘧啶后72h的10.16mmol/L;四氧嘧啶糖尿病小鼠枸杞多糖-D与正常小鼠血糖明显降低。徐曼艳等研究发现:枸杞多糖明显增强受损胰岛细胞内SOD的活性,提高了胰岛细胞的抗氧化能力,减轻了过氧化物对细胞的损伤,降低丙二醛生成量,表明枸杞多糖对四氧嘧啶损伤的离体大鼠胰岛细胞有一定的保护作用。
当归始载于《神农本草经》,此后,历代本草均有记载,列为中品。当归喜阴凉湿润气候,多生于高山寒湿的落叶林。在我国主产于甘肃、云南、四川等地。当归味甘平,性温;至今广泛应用于临床,素有十方九归之称,药王之美誉。当归使气血各有所归,故名。《景岳全书·本草正》记载:当归,其味甘而重,故专能补血;其气轻而辛,故又能行血。补中有动,行中有补,诚血中之气药,亦血中之圣药也。祖国医学认为,当归具有补血活血、调经止痛、润燥滑肠、生肌健骨的功效。现代医学对当归的化学成分及药理作用进行了大量的研究。研究表明,当归的主要成分为藁本内酯类及其异构物、香豆素类、黄酮类以及有机酸类物质;证明当归及其有效成分对神经***、免疫***、循环***、血液***、呼吸***等均有作用,同时还发现其在抗肿瘤、抗氧化、抗炎等其他方面也有作用。高德宏等研究发现当归补血汤加味方能显著降低GK大鼠视网膜的通透性,减少无细胞毛细血管数目,降低NF-κB活性及相关炎症因子IL-1β、IL-6、TNFα、MCP-1、ICAM-1、VCAM-1基因表达,其机制可能是通过改善视网膜内的炎症反应实现的。
生地黄为玄参科植物地黄的干燥块根。性味甘、苦、凉,入心、肝、肾经,能清热凉血,养阴生津。生地黄治疗糖尿病不仅历史悠久,而且非常实用。黄连味连、川连、鸡爪连,属毛茛科、黄连属多年生草本植物。其有效成分黄连碱、BR均有降血糖作用。对正常小鼠及自发性糖尿病KK小鼠均有降血糖作用。其降糖作用可能为受体后效应,它可以抑制注射葡萄糖引起的血糖升高,其作用通过抑制糖原异生或促进糖酵解途径实现。研究还发现,BR对胰岛β细胞有修复作用。BR的降血糖机制不十分明确,但临床上用黄连素治疗消渴症已历史悠久。早在唐代名医孙思邈所著的《千金要方》中就记载有用黄连配伍生地治疗消症。现代临床用黄连素片0.4g tid,治疗2型糖尿病,效果显著,且维持时间较长,无副作用。赵静研究发现黄连、生地及其配伍对2型糖尿病大鼠血清IL-6、IL-1β、TNF-α及FFA的影响与正常组比较,模型组血清IL-6、IL-1β、TNF-α及FFA显著升高,差异有统计学意义(P<0.01);与模型组比较,各治疗组血清IL-6、IL-1β、TNF-α及FFA均显著降低,差异有统计学意义(P<0.01);与黄连+生地复方组比较,黄连、生地各单药组血清IL-6、IL-1β、TNF-α及FFA均显著高于复方组,差异有统计学意义(P<0.01)。说明黄连、生地及其配伍治疗2型糖尿病有效的机制在于降低炎性细胞因子改善胰岛素抵抗和抑制细胞凋亡保护β细胞。
黄柏为芸香科植物黄檗或黄皮树的干燥树皮,可分为关黄柏和川黄柏两大类,生于深山、河边、溪旁及树林中,主要分布于东北三省及河北、内蒙古、四川、云南、贵州、湖北、广西等地,山东、甘肃、浙江也有生产。黄柏味苦、性寒,归肾、膀胱经。能清热燥湿,泻火解毒,消肿祛腐。临床上用于治疗湿热泻痢、黄疸、带下、热淋、痔漏、盗汗、遗精、骨蒸劳热、风疹瘙痒及疮疡后,伤口感染属阳证者。黄柏皮中含小檗碱,有明显的降血糖作用。kimsungjin 等研究了黄柏提取物(p55a)对erk2及pi3激活性及对糖原合成的影响,结果发现(p55a)的丁醇提取物对细胞核及细胞质中的erk2活性皆有刺激作用,而水提物则无上述作用,且hepg2细胞经与(p55a)的丁醇提取物(10 μg/ml)培养1 h后,可使糖原的含量比对照组增加1.8倍。说明(p55a)的丁醇提取物通过激活erk2及pi3-激酶,促进肝糖原合成,调节血糖浓度。
山药为薯蓣科多年生缠绕性藤本薯蓣的根茎,始载于《神农本草经》,名薯蓣。《神农本草经》将其列为上品,称薯蓣“主伤中,补虚羸,除寒热邪气,补中益气力,长肌肉。”研究表明,山药具有提高免疫功能、改善消化功能、降血糖、降血脂、抗氧化、延缓衰老、抗肿瘤、抗突变、促进肾脏再生修复、调节酸碱平衡等药理作用。舒思洁等发现山药能降低小鼠的血糖和血脂含量,提高肝糖元和心肌糖元含量,促进血糖利用。杨宏莉等探讨山药多糖对2型糖尿病大鼠糖代谢及关键酶己糖激酶(HK)、琥珀酸脱氢酶(SDH)及苹果酸脱氢酶(MDH)活性的影响,结果表明,山药多糖能显著降低大鼠的血糖;而HK、SDH、MDH活性也有不同程度的提高。认为山药多糖对2型糖尿病的治疗机制之一可能是山药多糖直接或间接地提高了糖代谢或关键酶的活性。许效群等以大鼠静脉注射四氧嘧啶(40mg/kg)建立糖尿病模型,以山药块茎,山药水煎剂及山药汁高、中、低剂量给药,每日灌胃1次,持续9周。结果发现,山药汁可显著降低糖尿病大鼠的血糖水平和糖化血红蛋白,并使胰岛素分泌水平恢复性升高。Iwu等报道,山药等薯蓣属植物粗提物对禁食大鼠和兔有降血糖作用,能控制四氧嘧啶引起的高血糖。Marie等以山药提纯淀粉喂食动脉粥样硬化的小鼠,显示山药能降低其血清脂质浓度及其主动脉和心脏的糖浓度。
知母为百合科植物知母的根茎,味苦甘,性寒,入肺、胃、肾经。具有清热泻火、生津润燥等作用。Miura等建立2型糖尿病KK-Ay小鼠模型,研究知母根茎的抗糖尿病活性。根茎水提物(AA,90mg/kg)口服7h后血糖水平从31.9±1.6降至22.5±3.3(mmol/L)(P<0.05),并且有降低血清胰岛素水平的趋势。在葡萄糖耐量试验中,预给予AA的KK-Ay小鼠血糖水平明显降低,其降糖机制可能是降低胰岛素抵抗性。
天花粉为葫芦科植物栝蒌的根,是一种中药,为清热泻火类药物,其具体功效是清热泻火,生津止渴,排脓消肿。《本草正义》:药肆之所谓天花粉者,即以萎根切片用之,有粉之名,无粉之实。主治:治热病口渴、消渴、黄疸、肺燥咳血、痈肿、痔痿。对于治疗糖尿病,常用它与滋阴药配合使用,以达到标本兼治的作用。近年来,我国学者对天花粉复方及天花粉和知母组成的“药对”进行了降血糖的药理学研究,结果表明上述天花粉制剂对小鼠正常血糖或由四氧嘧啶所致大鼠高血糖病理模型均有明显的降血糖作用,临床治疗糖尿病人的资料表明,天花粉复方制剂具有良好的降血糖作用。近20年来,天花粉降血糖的研究及其有效成分的分离均取得较大进展。现已基本明确,天花粉中降血糖有效成分是天花粉凝集素,它具有抗脂肪分解以及促进脂肪合成等胰岛素样作用。
石斛又名仙斛兰韵、不死草、还魂草、紫萦仙株、吊兰、林兰、禁生、金钗花等,药用植物,性味甘淡微咸,寒,归胃、肾,肺经。益胃生津,滋阴清热。用于阴伤津亏,口干烦渴,食少干呕,病后虚热,目暗不明。五味子为木兰科植物五味子的干燥成熟果实。始载于《神农本草经》,列为上品,其果实甘、酸、辛、苦、咸五味俱全,属滋补性中药,具有益气强阴、明目壮筋骨等功效。施红等将石斛、枸杞、黄芪、五味子等纯中药组成石斛合剂,通过研究发现该合剂具有保护胰腺组织,减轻胰岛素抵抗等,刺激胰腺组织分泌胰岛素,改善糖尿病症状及并发症的作用。
杏仁是蔷薇科杏的种子,分为甜杏仁和苦杏仁,主要含有蛋白质、脂肪、糖、微量苦杏仁苷。脂肪的组成中主要是油酸和亚油酸。最新研究证实,Ⅱ型糖尿病患者常吃杏仁可保持血糖稳定,调节血脂水平。研究显示,在含高淀粉的正餐前吃5颗(约28克)杏仁,可使Ⅱ型糖尿病患者饭后血糖水平下降30%,健康人血糖水平也会下降7%。另外,早上起床后容易血糖偏高的Ⅱ型糖尿病患者,其饮食中如果含有杏仁,餐后血糖水平也会降低。
发明内容
本发明提供了一种糖尿病个体化干预配方食品,要解决的技术问题是降低糖尿病患者的血糖水平。
为解决上述问题,本发明采取的技术方案是:一种糖尿病个体化干预配方食品,所述个体化干预配方食品通过如下步骤制成:
1)确定对营养素干预有效果的糖尿病发生相关的基因多态性位点;
2)检测个体ADIPOQ基因,SLC30A8基因,IL-6基因的变异;
3)评估所检测的基因的变异的风险;
4)确定个性化干预配方食品中不同组分的添加量,通过个体化干预配方食品的制备单元制备成相应的个性化干预配方食品。
优选地,在所述步骤1)中,根据文献资料查找中国人群糖尿病常见的遗传风险因素,再根据其对营养素干预有效果的原则进行选择。
优选地,在所述步骤2)中,检测的ADIPOQ基因的位点为rs2241766,SLC30A8基因的位点为rs13266634,IL-6基因的位点为rs1800795。
优选地,在所述步骤3)中,检测到rs2241766 (ADIPOQ)的基因型分别为GG、GT、TT时,风险度分别为4.23、0.46、0.46;检测到rs13266634 (SLC30A8)的基因型分别为亚型CC、CT、TT时,风险度分别为5.02、0.73、0.73;检测到rs1800795 (IL-6)的基因型分别为GG、GC、CC时,风险度分别为3.64、3.64、0.58;将所选位点所有基因型出现的可能进行排列组合;然后将这些基因型的风险度相乘获得不同排列组合的风险度乘积;将获得的风险度乘积从小到大或从大到小排列,合并风险度乘积相等的组;最终按风险度乘积的大小确定各组风险度的高低。
优选地,在所述步骤4)中,基础降糖方组分按重量计包括:黄芪40~60重量份、黄柏10~20重量份、山药20~30重量份、知母10~20重量份、天花粉20~30重量份、石斛10~20重量份、五味子8~14重量份、杏仁10~20重量份;基因降糖方组分按重量计包括:枸杞1~5重量份、生地20~30重量份、黄连10~20重量份;基因降糖方补充方组分按重量计包括:白芍1~5重量份、当归1~5重量份。
优选地,在所述步骤4)中,对于基因型风险等级低风险的糖尿病患者使用基础降糖方,对于基因型风险等级中风险的糖尿病患者在使用基础降糖方的同时增加基因降糖方,对于基因型风险等级高风险的糖尿病患者在使用基础降糖方、基因降糖方的同时增加基因降糖方补充方,各组分通过个体化干预配方食品的制备单元制备成相应的个性化干预配方食品。
优选地,在所述步骤4)中,个体化干预配方食品的制作可通过全自动化低温粉末制样机来完成。
优选地,所述全自动化低温粉末制样机的制备单元包括自动加样装置1、微波灭菌组件2、低温干燥粉碎组件3、混样装置4、暂存装置5、分装制作装置6、成品出口7、控制面板8。其中自动加样装置包括加样室101(4*n个,图示为4*4个)、样品储存室102、样品收集盒103、样品传送带104、混合样品接收室105;分装制作装置包括自动封口装置601、成品收集装置602、成品传送带603。优选的配方原料依次加入到自动加样装置的加样室后,储存在自动加样装置的样品储存室中,通过样品储存室底部基于重力传感器的精密电子秤,精确(精准度0.001g)称量样品的所需重量至样品收集盒中,样品收集盒中的样品通过样品传送带传送至混合样品接收室中,混合样品经微波灭菌组件灭菌,灭菌后各组分原料经过低温干燥粉碎组件,干燥粉碎的细粉筛分后在混样装置混合均匀,进入暂存装置,通过暂存装置中基于重力传感器的精密电子秤将样品精确分装到分装制作装置的成品袋中,分装制作装置可以旋转,进行多个成品的依次获取,成品袋进入自动封口装置进行真空包装后转移到成品收集装置,通过成品传送带将成品传送到成品出口,在成品出口处可以直接获得本发明所述的糖尿病个体化干预配方食品成品。具体制作方法如下:
(1)精选优质原料;
(2)将配方的各组分原料分别加入到自动加样装置的加样室,储存在样品储存室中;
(3)通过控制面板设置需要的各组分原料重量配比、成品所需重量等;
(4)各组分原料按照设置好的重量配比,通过样品储存室底部基于重力传感器的精密电子秤,精确称量各组分原料的所需重量份至样品收集盒,再通过传送带传送至混合样品接收室中;
(5)混合样品经微波灭菌,灭菌功率为750W,持续90s;
(6)灭菌后的样品进行真空低温干燥粉碎,真空度为-0.08MPa以下,温度不超过4℃,时间约为4小时;
(7)干燥粉碎后的细粉通过50~100目筛分后在混样装置中混匀;
(8)混匀的原料细粉进入暂存装置,通过暂存装置中基于重力传感器的精密电子秤,按照步骤(3)设置的成品所需重量,将样品精确分装到分装制作装置的成品袋中;
(7)分装制作装置通过旋转,将混匀的原料细粉依次分装到多个成品袋中;
(8)分装完成的成品袋进入自动封口装置进行真空包装后转移到成品收集装置;
(9)通过成品传送带将成品传送到成品出口,在成品出口处可以直接获得本发明所述个性化干预食品的成品。
本发明的有益效果为:在基因检测的基础上,针对患者的基因型变异情况,给出适合患者基因型的特殊医学用途配方食品,有效控制糖尿病患者的血糖水平,为糖尿病患者提供合理的营养补充,提高糖尿病患者的生活质量。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明,以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个优选实施例中组合物制备***示意图。
具体实施方式
实施例一 基因变异的检测
采集个体口腔上皮细胞样本,用硅胶吸附法抽提基因组DNA,经电泳检测验证后进行荧光定量PCR反应。
将个体样本分别放入3个反应孔中,同时检测3个位点,即ADIPOQ基因的rs2241766,SLC30A8基因的rs13266634,IL-6基因的rs1800795。另外根据实验需要增设不含DNA模板的NTC空白对照孔;
在每个反应孔中加入试剂为荧光定量PCR反应体系,总体积为10μL,即浓度为20ng/μL的DNA模板2μL、10×荧光定量PCR反应缓冲液ABITaqman®MGB1μL、25mMdNTP合成DNA的四种脱氧核苷酸底物0.1μL、25mMMgCl2溶液0.5μL、(5units/μL)TaqDNA聚合酶0.02μL、去离子水4.98μL、3个位点分别采用不同的正向引物(20μM,0.225μL)、反向引物(20μM,0.225μL)、VIC荧光探针(10μM,0.25μL)和FAM荧光探针(10μM,0.25μL);3个位点使用引物和探针如下表1所示。
表1
将反应孔和空白对照在PCR扩增仪上进行反应,先预热:50℃、2分钟,95℃、10分钟,然后进行60个循环的95℃、30秒,60℃、1分钟,反应结束后取出反应体系再放入荧光定量PCR仪上读取样品荧光量,得到三个基因的三张图。
将荧光定量PCR仪上显示的最终样本荧光信号的图与NTC空白对照比较,每个位点可能出现三种不同的信号中的一种,即纯VIC荧光信号、VIC和FAM杂合荧光信号以及纯FAM荧光信号,分别代表该位点三种不同的基因型。
实施例二 评估所检测的基因的变异的风险
根据大规模中国人群中的分子流行病学相关研究成果查阅,实施例所测得的三个位点的不同基因型的风险度如下表2所示:
表2
基因多态性位点 | 基因型 | 风险度(OR) |
rs2241766 (ADIPOQ) | 亚型1(GG) | 4.23 |
亚型2(GT) | 0.46 | |
亚型3(TT) | 0.46 | |
rs13266634 (SLC30A8) | 亚型1(CC) | 5.02 |
亚型2(CT) | 0.73 | |
亚型3(TT) | 0.73 | |
rs1800795 (IL-6) | 亚型1(GG) | 3.64 |
亚型2(GC) | 3.64 | |
亚型3(CC) | 0.58 |
每个与糖尿病相关的基因多态性位点分别有三种亚型,将所选位点所有亚型出现的可能进行排列组合;然后将这些亚型的风险度相乘获得不同排列组合的风险度乘积;将获得的风险度乘积从小到大或从大到小排列,合并风险度乘积相等的组;最终按风险度乘积的大小确定各组风险度的高低。
上述方法是将各位点作为独立因素进行加权处理的,风险度乘积越大,评估风险越大;用上述方法计算得出的联合基因型遗传高风险个体可表述为其自身因基因差异而引发糖尿病的遗传风险因素较多或结果确定性较强。
进一步地,将相关多态性位点标记为a、b、c……,将不同的亚型标记为1、2、3,即携带位点1亚型1+位点2亚型1+位点3亚型1的单倍型表示为a1b1c1;将这个优选实施例检测的位点rs2241766 (ADIPOQ)、rs13266634 (SLC30A8)和rs1800795 (IL-6)分别标记为a、b、c,根据上述表格中所列的单基因风险度计算风险度乘积结果如表3所示:
表3
单倍型 | 风险度乘积 | 单倍型 | 风险度乘积 | 单倍型 | 风险度乘积 |
a1b1c1 | 77.294 | a2b1c1 | 8.405 | a3b1c1 | 8.405 |
a1b1c2 | 77.294 | a2b1c2 | 8.405 | a3b1c2 | 8.405 |
a1b1c3 | 12.316 | a2b1c3 | 1.339 | a3b1c3 | 1.339 |
a1b2c1 | 11.240 | a2b2c1 | 1.222 | a3b2c1 | 1.222 |
a1b2c2 | 11.240 | a2b2c2 | 1.222 | a3b2c2 | 1.222 |
a1b2c3 | 1.791 | a2b2c3 | 0.195 | a3b2c3 | 0.195 |
a1b3c1 | 11.240 | a2b3c1 | 1.222 | a3b3c1 | 1.222 |
a1b3c2 | 11.240 | a2b3c2 | 1.222 | a3b3c2 | 1.222 |
a1b3c3 | 1.791 | a2b3c3 | 0.195 | a3b3c3 | 0.195 |
优选地,风险度乘积采用PHP编制程序,然后在计算机中输入各单基因风险度值后进行计算。
然后将上表3中的单倍型按风险度乘积从低到高排列并分组,如表4所示;风险等级越高,风险度乘积越大,即个体自身因基因差异而引发糖尿病的遗传风险越高。
表4
将三位点联合基因型风险等级I-IV定义为低风险,风险等级V-VII定义为中风险,风险等级VIII定义为高风险。
实施例三 制备和服用个体化干预配方食品
(1)原料准备
按照如下表5中的数据准备相关原料,其中各种中药来源于中和堂门诊部。
表5 个体化干预食品配方1
原料(按重量计) | |
基础方降糖方 | 黄芪40~60重量份、黄柏10~20重量份、山药20~30重量份、知母10~20重量份、天花粉20~30重量份、石斛10~20重量份、五味子8~14重量份、杏仁10~20重量份 |
基因降糖方 | 枸杞1~5重量份、生地20~30重量份、黄连10~20重量份 |
基因降糖方补充方 | 白芍1~5重量份、当归1~5重量份 |
按照如下表6中的配比选用表5的相关配方组合物制备非个体化干预配方食品和个体化干预配方食品。
表6
低风险个体化干预配方食品1 | 黄芪40重量份、黄柏10重量份、山药20重量份、知母10重量份、天花粉20重量份、石斛10重量份、五味子8重量份、杏仁10重量份 |
低风险个体化干预配方食品2 | 黄芪60重量份、黄柏20重量份、山药30重量份、知母20重量份、天花粉30重量份、石斛20重量份、五味子14重量份、杏仁20重量份 |
中风险个体化干预配方食品1 | 黄芪40重量份、黄柏10重量份、山药20重量份、知母10重量份、天花粉20重量份、石斛10重量份、五味子8重量份、杏仁10重量份、枸杞1重量份、生地20重量份、黄连10重量份 |
中风险个体化干预配方食品2 | 黄芪60重量份、黄柏20重量份、山药30重量份、知母20重量份、天花粉30重量份、石斛20重量份、五味子14重量份、杏仁20重量份、枸杞5重量份、生地30重量份、黄连20重量份 |
高风险个体化干预配方食品1 | 黄芪40重量份、黄柏10重量份、山药20重量份、知母10重量份、天花粉20重量份、石斛10重量份、五味子8重量份、杏仁10重量份、枸杞1重量份、生地20重量份、黄连10重量份、白芍1重量份、当归1重量份 |
高风险个体化干预配方食品2 | 黄芪60重量份、黄柏20重量份、山药30重量份、知母20重量份、天花粉30重量份、石斛20重量份、五味子14重量份、杏仁20重量份、枸杞5重量份、生地30重量份、黄连20重量份白芍5重量份、当归5重量份 |
(2)各种干预配方食品的生产
个体化干预配方食品的制作可通过全自动化低温粉末制样机来完成。
优选地,所述全自动化低温粉末制样机的制备单元包括自动加样装置1、微波灭菌组件2、低温干燥粉碎组件3、混样装置4、暂存装置5、分装制作装置6、成品出口7、控制面板8。其中自动加样装置包括加样室101(4*n个,图示为4*4个)、样品储存室102、样品收集盒103、样品传送带104、混合样品接收室105;分装制作装置包括自动封口装置601、成品收集装置602、成品传送带603。优选的配方原料依次加入到自动加样装置的加样室后,储存在自动加样装置的样品储存室中,通过样品储存室底部基于重力传感器的精密电子秤,精确(精准度0.001g)称量样品的所需重量至样品收集盒中,样品收集盒中的样品通过样品传送带传送至混合样品接收室中,混合样品经微波灭菌组件灭菌,灭菌后各组分原料经过低温干燥粉碎组件,干燥粉碎的细粉筛分后在混样装置混合均匀,进入暂存装置,通过暂存装置中基于重力传感器的精密电子秤将样品精确分装到分装制作装置的成品袋中,分装制作装置可以旋转,进行多个成品的依次获取,成品袋进入自动封口装置进行真空包装后转移到成品收集装置,通过成品传送带将成品传送到成品出口,在成品出口处可以直接获得本发明所述的糖尿病个体化干预配方食品成品。具体制作方法如下:
(1)精选黄芪、黄柏、山药、知母、天花粉、石斛、五味子、杏仁、枸杞、生地、黄连、白芍、当归等优质原料;
(2)将各优质原料分别加入到自动加样装置的加样室,储存在样品储存室中;
(3)通过控制面板按照表6分别设置各原料重量配比、成品所需重量设置为25g;
(4)各原料按照设置好的重量配比,通过样品储存室底部基于重力传感器的精密电子秤,精确称量各原料的所需重量份至样品收集盒,再通过传送带传送至混合样品接收室中;
(5)混合样品经微波灭菌,灭菌功率为750W,持续90s;
(6)灭菌后的样品进行真空低温干燥粉碎,真空度为-0.08MPa以下,温度不超过4℃,时间约为4小时;
(7)干燥粉碎后的细粉通过50~100目筛分后在混样装置中混匀;
(8)混匀的原料细粉进入暂存装置,通过暂存装置中基于重力传感器的精密电子秤,按照25g/袋将样品精确分装到分装制作装置的成品袋中;
(7)分装制作装置通过旋转,将混匀的原料细粉依次分装到多个成品袋中;
(8)分装完成的成品袋进入自动封口装置进行真空包装后转移到成品收集装置;
(9)通过成品传送带将成品传送到成品出口,在成品出口处可以直接获得本发明所述的糖尿病个体化干预配方食品成品,包括:低风险个体化干预配方食品1、低风险个体化干预配方食品2、中风险个体化干预配方食品1、中风险个体化干预配方食品2、高风险个体化干预配方食品1、高风险个体化干预配方食品2。
(3)个体化干预配方食品的效果验证
随机选择中和堂门诊部的基因型风险等级低风险、中风险和高风险的糖尿病患者若干名,在其知情同意的情况下,按照下表7中的数据服用以上制备的或个体化干预配方食品。其中,每日服用3次,早中晚各一次,每次一包,用约200ml温开水(45℃)溶解后,直接饮用。服用1个月后进行血清空腹血糖(FPG)、血清脂联素(APN)(采用ELISA法)、血清IL-6含量(采用ELISA法)的测定,然后取每组(20名)的平均值作为检测结果,,结果如下表7所示。
表7
*表示P<0.05,存在显著差异。
血清空腹血糖(FPG)可以反映糖尿病的控制效果,血清脂联素(APN)、血清IL-6含量可以反映ADIPOQ和IL-6基因的表达水平。由表7的数据可以看出,不同类型的个性化干预配方食品均能达到控制血糖的目的,并能够不同程度地改善基因的表达,且风险等级越高的病人服用个性化干预配方食品后更能够通过改善基因的表达来更好地控制血糖。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解,本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种糖尿病个体化干预配方食品及其制备***,其特征在于,所述个体化干预配方食品通过如下步骤制成:
1)确定对营养素干预有效果的糖尿病发生相关的基因多态性位点;
2)检测个体ADIPOQ基因,SLC30A8基因,IL-6基因的变异;
3)评估所检测的基因的变异的风险;
4)确定个性化干预配方食品中不同组分的添加量,通过个体化干预配方食品的制备单元制备成相应的个性化干预配方食品。
2.如权利要求1所述的糖尿病个体化干预配方食品的制备方法,其特征在于步骤1)中所述确定对营养素干预有效果的糖尿病发生相关的基因多态性位点的具体方法为:根据文献资料查找中国人群糖尿病常见的遗传风险因素,再根据其对营养素干预有效果的原则进行选择。
3.如权利要求1所述的糖尿病个体化干预配方食品的制备方法,其特征在于所述步骤2)中,检测的ADIPOQ基因的位点为rs2241766,SLC30A8基因的位点为rs13266634,IL-6基因的位点为rs1800795。
4.如权利要求1所述的糖尿病个体化干预配方食品的制备方法,其特征在于步骤3)中所述评估所检测的基因的变异的风险的具体方法为:步骤2)检测的与糖尿病相关的基因多态性位点分别有三种基因型,将所选位点所有基因型出现的可能进行排列组合;然后将这些基因型的风险度相乘获得不同排列组合的风险度乘积;将获得的风险度乘积从小到大或从大到小排列,合并风险度乘积相等的组;最终按风险度乘积的大小确定各组风险度的高低。
5.如权利要求1所述的糖尿病个体化干预配方食品的制备方法,其特征在于步骤4)中,对于基因型风险等级低风险的糖尿病患者使用基础降糖方,对于基因型风险等级中风险的糖尿病患者在使用基础降糖方的同时增加基因降糖方,对于基因型风险等级高风险的糖尿病患者在使用基础降糖方、基因降糖方的同时增加基因降糖方补充方,各组分通过个体化干预配方食品的制备单元制备成相应的个性化干预配方食品。
6.如权利要求5所述的基础降糖方组分按重量计包括:黄芪40~60重量份、黄柏10~20重量份、山药20~30重量份、知母10~20重量份、天花粉20~30重量份、石斛10~20重量份、五味子8~14重量份、杏仁10~20重量份。
7.如权利要求5所述的基因降糖方组分按重量计包括:枸杞1~5重量份、生地20~30重量份、黄连10~20重量份。
8.如权利要求5所述的基因降糖方补充方组分按重量计包括:白芍1~5重量份、当归1~5重量份。
9.一种个体化干预配方食品的制备***,其特征在于,所述制备***包括自动加样装置1、微波灭菌组件2、低温干燥粉碎组件3、混样装置4、暂存装置5、分装制作装置6、成品出口7、控制面板8,其中自动加样装置包括加样室101(4*n个,本发明图示为4*4个)、样品储存室102、样品收集盒103、样品传送带104、混合样品接收室105,分装制作装置包括自动封口装置601、成品收集装置602、成品传送带603;优选的配方原料依次加入到自动加样装置的加样室后,储存在自动加样装置的样品储存室中,通过样品储存室底部基于重力传感器的精密电子秤,精确(精准度0.001g)称量样品的所需重量至样品收集盒中,样品收集盒中的样品通过样品传送带传送至混合样品接收室中,混合样品经微波灭菌组件灭菌,灭菌后各组分原料经过低温干燥粉碎组件,干燥粉碎的细粉筛分后在混样装置混合均匀,进入暂存装置,通过暂存装置中基于重力传感器的精密电子秤将样品精确分装到分装制作装置的成品袋中,分装制作装置可以旋转,进行多个成品的依次获取,成品袋进入自动封口装置进行真空包装后转移到成品收集装置,通过成品传送带将成品传送到成品出口,在成品出口处可以直接获得本发明所述的糖尿病个体化干预配方食品成品。
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