BR112020019564A2

BR112020019564A2 - Suplemento nutricional, e, uso de um suplemento nutricional.

Info

Publication number: BR112020019564A2
Application number: BR112020019564-2A
Authority: BR
Inventors: Martin Ahnoff; Mårten Fryknäs
Original assignee: Laminaria Group Ab
Priority date: 2018-03-27
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2021-01-05
Also published as: RU2020134752A; KR20210013025A; JP7366919B2; CN112203528A; MX2020010120A; CA3095096A1; US20210015125A1; WO2019185742A1; JP2021519078A; EP3773010A1; AU2019241458A1

Abstract

suplemento nutricional, e, uso de um suplemento nutricional. a presente invenção provê suplementos nutricionais que consistem em um hidrogel de alginato com quantidades subsaturantes de íons de cálcio e que compreendem uma solução aquosa compreendendo ingredientes ativos selecionados dentre açúcares, carboidratos complexos, eletrólitos, cafeína e aminoácidos. os suplementos nutricionais permitem a admissão de carboidratos sem causar redução do ph oral e risco de cárie dentária e sem causar desconforto gastrointestinal, enquanto mantém uma alta taxa de captação intestinal e oxidação de carboidratos.

Description

1 / 21 SUPLEMENTO NUTRICIONAL, E, USO DE UM SUPLEMENTO

NUTRICIONAL CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere ao campo técnico de suplementos nutricionais e, mais especificamente, a bebidas esportivas.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] O alto desempenho em esportes, especialmente esportes de resistência, requer a admissão de energia na forma de carboidratos durante o treinamento, bem como antes e durante a competição. Os atletas que participam de eventos de resistência devem sustentar taxas de trabalho relativamente altas por um período prolongado, o que resulta em um grande gasto de energia. Para retardar o início da fadiga e otimizar o desempenho de resistência prolongada, é recomendado que os atletas que alimentem o corpo com energia de carboidratos. Foi demonstrado que a admissão de carboidratos melhora a capacidade de resistência e o desempenho e é aconselhado que os atletas consumam carboidrato em taxas de 0,7 g por quilo de peso corporal por hora (30-60 g/h) durante eventos de resistência (American College of Sports Medicine. Med Sci Sports Exerc. 2009, 41:709–31). Uma recomendação contemporânea alternativa sugere taxas de admissão de carboidrato ainda mais altas de até 90 g/h para atletas competindo em eventos de (ultra) resistência intensos mais longos do que 2 h (Jeukendrup Eur J Esporte Sci 2008, 8: 77-86).

[003] O exercício físico envolve a oxidação metabólica da glicose do glicogênio armazenado no tecido muscular. O exercício intenso conduz a uma redução significativa de glicogênio armazenado já após 1-1,5 horas de exercício. A quantidade de glicogênio armazenado é limitada, mas a depleção de glicogênio pode ser neutralizada pela admissão de carboidratos antes e durante o exercício. A taxa na qual os carboidratos podem ser absorvidos e disponibilizados para a produção de ATP nas células musculares é limitada

2 / 21 por vários fatores (Rowlands et al. Sports Med (2015) 45:1561–1576). Um suplemento de carboidrato ideal deve oferecer uma captação rápida e completa de carboidratos quando ingerido em uma taxa próxima ao nível máximo atingível (cerca de 90 g/h). O início da captação de carboidratos após a primeira admissão e a taxa de oxidação de carboidratos exógenos no estado estacionário após admissão repetida podem ser determinados medindo as trocas gasosas de O2/CO2 e rastreando carboidratos ingeridos no CO2 exalado usando técnicas seletivas de isótopos.

[004] As admissões de alto teor de carboidratos durante exercício intenso são ligadas a sintomas gastrintestinais, tais como pontuações mais altas de náusea e flatulência (Pfeiffer Med Sci Sports Exerc 2012, 44:344- 351). Uma alta taxa de admissão é desejada. Os carboidratos que não são completamente absorvidos enquanto passam através do intestino delgado terão um efeito laxativo indesejado e podem perturbar o metabolismo bacteriano no cólon, resultando em maior produção de gás.

[005] Consequentemente, existe também uma demanda por suplementos nutricionais que permitem admissão alta de carboidratos sem causar sintomas gastrointestinais indesejados.

[006] Uma descoberta consistente em estudos publicados é que a saúde bucal de atletas de elite é ruim, tanto no caso de amostras selecionadas em clínicas odontológicas quanto em avaliações mais representativas de equipes (Needleman Br J Sports Med 2015, 49, 3-6; Ashley Br J Sports Med 2015, 49, 14–19). Uma das principais causas subjacentes é a admissão frequente de carboidratos contendo bebidas esportivas ácidas, o que causa redução do pH oral, promovendo erosão e cárie dentária. Uma relação entre cárie dentária e frequência de admissão de bebidas esportivas também foi relatada em crianças (Kawashita Community Dent Health 2011, 28, 29–33).

[007] Consequentemente, existe uma demanda por suplementos nutricionais contendo carboidratos que sejam menos desafiadores para a

3 / 21 saúde bucal.

[008] O SE 512093 descreve uma formulação oral compreendendo carboidratos sólidos encapsulados juntamente com um líquido não cariogênico para ser usado para admissão controlada de carboidratos durante o exercício. A admissão das quantidades necessárias de carboidratos sólidos pode causar uma captação retardada e até mesmo incompleta e causar sintomas gastrointestinais indesejáveis.

[009] Alginatos, reticulados por cálcio, encontraram uso extensivo em formulações secas e, em até certo ponto, em formulações úmidas para liberação controlada de ingredientes ativos (Hjorth Pharmacy 2002 28:6 621- 630; Li Nature Reviews Materials 2016, Número do Artigo: 16071).

[0010] O McEntee, Journal of Applied Polymer Science, 107: 2956- 2962 (2008) descreve que a liberação de glicose a partir de grânulos de alginato de cálcio pode ser retardada pelo uso de concentração de alginato mais alta. O estudo é conduzido com várias concentrações de saturação de íons cálcio nos grânulos.

[0011] A US 2014/0037830 apresenta composições nutricionais que são liberadas in vivo por longos períodos de tempo e sugerem melhorar o desempenho atlético.

[0012] O WO 2017/186940 e o WO 2017/186948 descrevem suplementos nutricionais contendo alginato e que visam reduzir sintomas gastrointestinais indesejados. Esses suplementos nutricionais contêm altos níveis de carboidratos e, portanto, constituem um sério desafio à saúde bucal. Ao todo, há uma demanda por suplementos nutricionais contendo carboidratos que são menos desafiadores para a saúde bucal e que, ao mesmo tempo, podem permitir uma captação alta e eficiente de carboidratos, provendo suporte para altas taxas de oxidação de carboidratos durante o exercício físico, sem causar sintomas gastrointestinais indesejáveis.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

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[0013] É um objetivo prover suplementos nutricionais contendo carboidratos que sejam menos desafiadores para a saúde bucal.

[0014] É também um objetivo prover suplementos nutricionais contendo carboidratos que são menos desafiadores para a saúde bucal e que, ao mesmo tempo, podem permitir a captação alta e eficiente de carboidratos, provendo suporte para altas taxas de oxidação de carboidratos durante o exercício físico, sem causar sintomas gastrointestinais indesejáveis.

[0015] Também é um objetivo da invenção prover suplementos nutricionais contendo carboidrato como apresentado acima com estabilidade de armazenamento melhorada.

[0016] Ao prover carboidratos na forma de um hidrogel aquoso em vez de uma solução aquosa, a exposição dentária maciça aos carboidratos poderia ser evitada. Por outro lado, pode-se esperar que a taxa e a extensão da captação intestinal de carboidratos de um hidrogel sejam atenuadas, o que seria indesejável.

[0017] Os presentes inventores demonstraram surpreendentemente que é possível encapsular uma solução aquosa contendo carboidrato em hidrogel de alginato, onde apenas uma quantidade limitada da solução aquosa de carboidrato é liberada na cavidade oral após o consumo, como visto por apenas uma diminuição limitada no pH como em comparação com a diminuição severa do pH após o consumo da mesma quantidade de carboidratos livres contendo solução aquosa, e ainda reter a captação alta e eficiente de carboidratos, provendo suporte para altas taxas de oxidação de carboidratos durante o exercício físico, e isso sem causar sintomas gastrointestinais indesejáveis.

[0018] Após adição de cálcio aquoso a alginato aquoso, um hidrogel insolúvel em água, alginato de cálcio é formado devido à reticulação do alginato pelo cálcio. Os presentes inventores descobriram que as propriedades do hidrogel de alginato de cálcio podem ser moduladas pela adição de

5 / 21 quantidades subsaturadas de cálcio. A adição de quantidades subsaturadas de cálcio gera um hidrogel que compreende uma mistura de alginato de cálcio e alginato. O alginato pode ser, por exemplo alginato de sódio, alginato de potássio ou alginato de amônio, ou misturas dos mesmos.

[0019] Mais especificamente, os grânulos de hidrogel de alginato de cálcio podem ser produzidos adicionando gotas de uma solução de alginato a uma solução de cálcio. A solução de alginato e a solução de cálcio contêm essencialmente as mesmas quantidades de ingredientes ativos, por exemplo, açúcares. É preferível que haja uma pequena diferença na concentração dos componentes principais para se obter uma densidade ligeiramente maior das gotas da solução de alginato que lhes permitirá afundar, evitando acumulá-las na superfície da solução de cálcio. Alternativamente, os hidrogeis de alginato de cálcio moldados podem ser produzidos dispersando um sal de cálcio insolúvel numa solução de alginato e liberando lentamente o cálcio, por exemplo pela ação de um ácido adicionado à mistura. A solução de alginato contém os ingredientes ativos, por exemplo açúcares. A composição de alginato do hidrogel, isto é, a quantidade total de alginato e a razão de alginato de cálcio para a quantidade total de alginato, são selecionadas para prover hidrogeis com as propriedades desejadas. A quantidade relativa de cálcio, também vista como a % de saturação de cálcio do alginato de cálcio, onde 100% de saturação de cálcio corresponde a ½ cálcio por cada resíduo de manuronato/guluronato no alginato, determina o nível de reticulação do alginato e, assim, contribui para as propriedades dos hidrogeis. Uma baixa % de saturação de cálcio, como menos de 20%, resulta em hidrogeis de alginato com um baixo nível de reticulação e, portanto, uma baixa resistência do gel. Uma alta % de saturação de cálcio, como mais de 80%, resulta em hidrogeis de alginato com um alto nível de reticulação e, portanto, uma alta resistência do gel.

[0020] A baixa resistência do gel dá propriedades indesejáveis, como

6 / 21 baixa resistência mecânica e encapsulamento inferior de carboidratos, resultando na liberação de açúcar na boca durante a ingestão dos hidrogeis em gel.

[0021] A alta resistência do gel dá propriedades indesejáveis, como sinérese, o que significa inclusão incompleta da solução líquida dentro do hidrogel e extração da solução líquida do hidrogel ao longo do tempo. Percebeu-se que os hidrogeis de alginato com saturação de cálcio completa ou quase completa estão vazando água, na qual os açúcares são dissolvidos. Este efeito de sinérese negativa se torna ainda mais aparente ao longo do tempo, como quando os hidrogeis preparados são armazenados antes do consumo.

[0022] Consequentemente, um aspecto da presente invenção provê suplementos nutricionais consistindo em um hidrogel de alginato, o dito hidrogel compreendendo; a) de 0,1 a 5% em peso de alginato total, em que o alginato é de 20% a 80% de cálcio saturado e b) uma solução aquosa compreendendo de 1 a 75% em peso de ingredientes ativos, onde os ingredientes ativos são selecionados dentre um ou mais dos açúcares ingredientes, carboidratos complexos, eletrólitos, cafeína e aminoácidos.

[0023] Em uma modalidade preferida, o hidrogel de alginato consiste essencialmente em: a) de 0,1 a 5% em peso de alginato total, em que o alginato é de 20% a 80% de cálcio saturado e b) uma solução aquosa compreendendo de 1 a 75% em peso de ingredientes ativos, onde os ingredientes ativos são selecionados dentre um ou mais dos açúcares ingredientes, carboidratos complexos, eletrólitos, cafeína e aminoácidos.

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[0024] O teor total de alginato do dito hidrogel pode ser de 0,1 a 5% em peso, tal como 0,1 a 3% em peso, 0,1 a 2,0% em peso, mais preferivelmente de 0,2 a 1,0% em peso, ou de 0,3 a 0,8% em peso. Com baixo teor de alginato, a liberação de açúcares do presente hidrogel é limitada por uma taxa de difusão que é essencialmente a mesma que a partir de uma solução aquosa.

[0025] A % de saturação de cálcio pode ser de 20% a 80%, tal como de 20% a 65% ou de 38% a 46%, mais preferivelmente de 25% a 55%, mais preferivelmente de 30% a 55%, mais preferivelmente de 30% a 46%, ainda mais preferivelmente de 30% a 38%.

[0026] Consequentemente, os hidrogeis de alginato de acordo com a presente invenção compreendem uma mistura de alginato de cálcio e alginato. Os alginatos podem ser alginato de sódio, alginato de potássio e alginato de amônio ou quaisquer misturas dos mesmos.

[0027] A resistência do gel de um hidrogeis de alginato é determinada tanto pelo teor total de alginato quanto pela % de saturação de cálcio. A resistência do gel preferida pode ser obtida por menor teor de alginato total em combinação com uma saturação de cálcio de % maior. Da mesma forma, a resistência do gel preferida pode ser obtida por maior teor de alginato total em combinação com uma % de saturação de cálcio menor.

[0028] A resistência do gel do hidrogel de alginato também é determinada pelo tipo de alginato, onde alginato de alto M/alginato de baixo G requer uma % de saturação de cálcio mais alta para obter a mesma resistência do gel. Analogamente, alginato de alto G/alginato de baixo M requer uma saturação de cálcio de % inferior para obter a mesma resistência do gel e evitar ou diminuir a sinérese.

[0029] Consequentemente, os suplementos nutricionais de acordo com a invenção podem consistir em: i) um hidrogel de alginato compreendendo de 0,1 a 1% em

8 / 21 peso de alginato total, em que o alginato é de 30% a 80% de cálcio saturado, tal como de 30 a 65% de cálcio saturado, ou ii) um hidrogel de alginato compreendendo de 0,3 a 5% em peso de alginato total, em que o alginato é de 20% a 65% de cálcio saturado, tal como de 20% a 55% de cálcio saturado.

[0030] O teor de ingredientes ativos na solução do hidrogel é de preferência de 10 a 75% em peso.

[0031] O teor de açúcar na solução do hidrogel pode ser de 1 a 75% em peso, tal como de 45 a 70% em peso.

[0032] Os açúcares podem ser selecionados dentre glicose, frutose, sacarose, isomaltulose.

[0033] O teor de glicose na solução do hidrogel pode ser de 0 a 35% em peso, de 15 a 35% em peso, de preferência de 15 a 32% em peso.

[0034] O teor de frutose na solução do hidrogel pode ser de 0 a 75% em peso, de preferência de 15 a 50%, por exemplo de 30 a 50% em peso, também de preferência de 15 a 30% em peso.

[0035] O teor de sacarose na solução do hidrogel pode ser de 0 a 60% em peso, de 30 a 50% em peso, ou de 15 a 30% em peso.

[0036] Se a razão de frutose para glicose pode ser de 0,1:1 a 10:1, tal como 0,3:1 a 1,2:1, de preferência 0,5:1 a 1:1.

[0037] Os carboidratos complexos podem ser selecionados dentre amido, maltodextrina e pectina.

[0038] O teor de carboidratos complexos na solução do hidrogel pode ser de 0,1 a 50% em peso, tal como 5 a 20% em peso.

[0039] Os eletrólitos podem ser selecionados dentre sais de cloreto, fosfato, carbonato e citrato de sódio, potássio, magnésio e zinco.

[0040] Opcionalmente, os hidrogeis podem compreender cafeína e vitaminas, tais como vitamina C.

[0041] Opcionalmente, os hidrogeis podem ser providos com um

9 / 21 flavorizante, tal como óleo de limão.

[0042] A solução aquosa é vantajosamente encapsulada nos hidrogeis, permitindo somente uma liberação limitada de ingredientes ativos tais como açúcares ou carboidratos complexos na cavidade oral quando do consumo.

[0043] Em uma modalidade preferida, o hidrogel de alginato compreende: a) de 0,2 a 1,0% em peso de alginato total, tal como de 0,3 a 0,8% em peso de alginato total, em que o alginato é de 20% a 80% de cálcio saturado, tal como de 20% a 65%, mais preferivelmente de 30% a 55%, tal como de 38% a 46%, ainda mais preferivelmente de 30% a 46% de cálcio saturado, e b) uma solução aquosa compreendendo de 36 a 48% em peso de glicose, de 18 a 24% em peso de frutose, e de 0,1 a 0,3% em peso de cloreto de sódio.

[0044] Em uma outra modalidade preferida, o hidrogel de alginato compreende: a) de 0,2 a 1,0% em peso de alginato total, tal como de 0,3 a 0,8% em peso de alginato total, em que o alginato é de 20% a 80% de cálcio saturado, tal como de d20% a 65%, mais preferivelmente de 30% a 55%, tal como de 38% a 46%, ainda mais preferivelmente de 30% a 46% de cálcio saturado, e b) uma solução aquosa compreendendo de 36 a 48% em peso de isomaltulose, de 18 a 24% em peso de maltodextrina, e de 0,1 a 0,3% em peso de cloreto de sódio.

[0045] Em outra modalidade preferida, o hidrogel de alginato compreende: a) de 0,2 a 1,0% em peso de alginato total, tal como de 0,3 a 0,8% em peso de alginato total, em que o alginato é de 20% a 80% de cálcio saturado, tal como de 20% a 65%, mais preferivelmente de 30% a 55%, tal

10 / 21 como de 38% a 46%, ainda mais preferivelmente de 30% a 46% de cálcio saturado, e b) uma solução aquosa compreendendo de 30 a 50% em peso de glicose, de 15 a 30% em peso de frutose, de 0 a 30% em peso de maltodextrina, e de 0,1 a 0,3% em peso de cloreto de sódio.

[0046] Em uma outra modalidade preferida, o hidrogel de alginato compreende: a) de 0,2 a 1,0% em peso de alginato total, tal como de 0,3 a 0,8% em peso de alginato total, em que o alginato é de 20% a 80% de cálcio saturado, tal como de 20% a 65%, mais preferivelmente de 30% a 55%, tal como de 38% a 46%, ainda mais preferivelmente de 30% a 46% de cálcio saturado, e b) uma solução aquosa compreendendo de 30 a 50% em peso de glicose, de 15 a 30% em peso de frutose, de 0 a 30% em peso de sacarose, de 0 a 30% em peso de maltodextrina, e de 0,1 a 0,3% em peso de cloreto de sódio.

[0047] Os hidrogeis de acordo com a presente invenção podem estar na forma de grânulos de hidrogel. Os grânulos de hidrogel podem ter um diâmetro de 1 mm a 10 mm, tal como um diâmetro de 3 mm a 5 mm.

[0048] Alternativamente, os hidrogeis de acordo com a presente invenção podem ser moldados na forma de folhas ou blocos. De preferência, o tamanho de uma porção ou porção está pronto para ser consumido. O hidrogel pode, de preferência, ser moldado diretamente em seu acondicionamento final.

[0049] Os hidrogeis de alginato de acordo com a invenção proveem: • nenhuma ou sinérese limitada da solução de carboidrato a partir dos hidrogeis quando do armazenamento • liberação limitada de carboidratos na cavidade oral • captação alta e eficiente de carboidrato provendo suporte

11 / 21 para altas taxas de oxidação de carboidratos durante exercício físico, e isto sem causar sintomas gastrointestinais indesejados.

[0050] Um outro aspecto da presente invenção provê o uso de suplementos nutricionais de acordo com a invenção como uma bebida esportiva ou como uma bebida energética, de preferência como uma bebida esportiva.

[0051] Consequentemente, a presente invenção provê o uso de suplementos nutricionais consistindo em um hidrogel de alginato, o dito hidrogel compreendendo: a) de 0,1 a 5% em peso de alginato total, em que o alginato é de 20% a 80% de cálcio saturado e b) uma solução aquosa compreendendo de 1 a 75% em peso de ingredientes ativos, onde os ingredientes ativos são selecionados dentre um ou mais dos açúcares ingredientes, carboidratos complexos, eletrólitos, cafeína e aminoácidos, como uma bebida esportiva ou como uma bebida energética.

[0052] Mais especificamente, a invenção provê o uso de suplementos nutricionais como suprimento de energia na forma de carboidratos antes, durante e/ou após exercício, evitando assim os efeitos cariogênicos da redução do pH oral após a admissão de carboidratos livres em solução.

LEGENDAS PARA AS FIGURAS

[0053] Figura 1. A diminuição do pH na placa dental após o consumo de grânulos de hidrogel de alginato compreendendo uma solução de 40% em peso de glicose e 20% de frutose (linha sólida), em comparação com a diminuição do pH na cavidade oral após o consumo de uma solução livre de 40% em peso de glicose e 20% de frutose (linha tracejada). O nível crítico do esmalte de pH 5,5-5,7 é indicado.

[0054] Figura 2. Taxas de oxidação de carboidratos exógenos 13 calculadas a partir do enriquecimento do isótopo C medido no CO2 da

12 / 21 respiração após a admissão de carboidratos durante o exercício físico (Ensaio A). Os ciclistas (n = 3) ingeriram 2x36 g de carboidrato no tempo zero e, posteriormente, 36 g de carboidrato em intervalos de 20 min. A solução de controle (esquerda) e grânulos de hidrogel (direita) continham uma mistura de 0,8:1 de frutose e glicose (60% em peso). Cada curva representa os dados de um ciclista individual.

[0055] Figura 3. Taxas de oxidação de carboidratos exógenos calculadas a partir do enriquecimento do isótopo 13C medido no CO2 da respiração após a admissão de carboidratos durante o exercício físico (Ensaio B). Os ciclistas (n = 3) ingeriram 31,7 g de carboidratos nos momentos 30, 50, 70, 90, 110 e 130 min. A solução de controle (esquerda) e o hidrogel moldado (direita) continham uma mistura de 0,8: 1 de frutose e maltodextrina (60% em peso). Cada curva representa os dados de um ciclista individual.

[0056] Figura 4. Fotos de grânulos de gel com diferentes teores de cálcio e diferentes graus de sinérese. Os grânulos continham 60% de açúcar (glicose e frutose). As grânulos foram preparadas a partir de uma solução de açúcar contendo 0,50% em peso de alginato (razão M/G de 0,35: 0,65).

[0057] Figura 5. Efeito da saturação de cálcio na compressibilidade de grânulos de alginato. Os grânulos continham 60% de açúcar (glicose e frutose). As grânulos foram preparadas a partir de uma solução de açúcar contendo 0,50% em peso de alginato (razão M/G de 0,35: 0,65).

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0058] A presente invenção tem como objetivo prover suplementos nutricionais para serem usados como bebidas esportivas que resultam na diminuição da exposição oral a carboidratos, o que pode levar a um risco aumentado de erosão dentária e cárie. Ao prover os carboidratos encapsulados em um hidrogel, a partir do qual a liberação de carboidratos é limitada pela taxa de difusão, a exposição oral aguda a altas concentrações de carboidratos poderia ser atenuada. Verificou-se que o uso dos suplementos nutricionais de

13 / 21 acordo com a invenção resultou em uma diminuição da exposição a baixo pH, causada pela atividade bacteriana na placa dental, em comparação com uma solução de carboidrato simples sem hidrogel (Figura 1).

[0059] Esperava-se que uma liberação lenta de carboidratos tivesse um efeito redutor na taxa de captação intestinal de carboidratos. A taxa de captação de carboidratos e oxidação metabólica durante o exercício foi determinada usando técnicas de rastreamento de isótopos. Inesperadamente, a taxa de captação e oxidação de carboidratos (medida como CO2 exalado enriquecido com 13C) foi muito semelhante à de uma solução de carboidratos sem aditivos formadores de hidrogel (Figuras 2 e 3). Além disso, a tolerabilidade gastrointestinal dos suplementos nutricionais foi inesperadamente alta, permitindo que o produto fosse ingerido durante o treinamento de alta intensidade (corrida ou ciclismo) sem sintomas gastrointestinais perturbadores (Tabela 2). Alginatos

[0060] O alginato, também chamado de algina ou ácido algínico, é um polissacarídeo aniônico amplamente distribuído nas paredes celulares das algas marrons. O ácido alginato é um copolímero linear com blocos homopoliméricos de β-D-manuronato (M) ligado a (1-4) e seus resíduos de epímero C-5 α-L-guluronato (G), respectivamente, ligados covalentemente em diferentes sequências ou blocos. Os monômeros podem aparecer em blocos homopoliméricos de resíduos de G consecutivos (blocos de G), resíduos de M consecutivos (blocos de M) ou resíduos de M e G alternados (blocos de MG). Todas as formas de alginato, incluindo alginato de alto G/alginato de baixo M e alginato de alto de M/alginato de baixo G, podem ser usadas de acordo com a invenção. De preferência, um alginato de alto G/alginato de baixo M é usado para facilitar a produção, por exemplo de grânulos de gel. Isso implica que a quantidade de blocos de G é maior do que a quantidade de blocos de M, como pelo menos 60% de blocos de G e não

14 / 21 mais do que 40% de blocos de M. O contraíon pode, por exemplo ser sódio (alginato de sódio), potássio (alginato de potássio), amônio (alginato de amônio) ou outros cátions monovalentes adequados, ou misturas dos mesmos. Alginato de cálcio

[0061] O alginato de cálcio é uma substância gelatinosa insolúvel em água que pode ser criada através da adição de um sal de cálcio tal como cloreto de cálcio aquoso ao alginato aquoso. % de saturação de Cálcio

[0062] Como aqui usado, o termo % de saturação de cálcio é usado para denotar a quantidade de cálcio por cada resíduo de manuronato/guluronato no alginato, onde 100% de saturação de cálcio corresponde a ½ cálcio por cada resíduo de manuronato/guluronato.

[0063] A % de saturação de cálcio determina o nível de reticulação do alginato, contribuindo assim para as propriedades do gel, especificamente a resistência do gel.

[0064] O teor de cálcio e o teor total de alginato, e assim a porcentagem de saturação de cálcio, de um lote de hidrogeis de alginato pode ser determinado utilizando-se as etapas; • tomar por peso uma parte de hidrogel de alginato e adicionar 19 partes de K2EDTA 50 mM e deixar repousar durante a noite (17 h) para levar a mistura a uma solução homogênea.

[0065] • Realizar análise elementar (por exemplo, por ICP-MS) para determinação da concentração de cálcio. Converta os resultados em concentrações molares (40 g/mol).

[0066] O teor total de alginato é calculado a partir da quantidade de

15 / 21 alginato de acordo com a formulação. Se não for conhecido, o teor total de alginato pode ser calculado a partir do teor de carbono, que pode ser determinado por análise elementar após a remoção de outros ingredientes como segue: • colocar uma parte da solução em uma célula de diálise com uma membrana de corte de 10 kDa. Lavar com um baixo fluxo de 25 mM KCl por tempo suficiente para remover todo o açúcar (24 h). Recuperar todo o dialisado enxaguando a célula de diálise com uma porção de água deionizada e medindo o volume total recolhido.

[0067] • Realizar análise elementar para determinação de carbono. Converter os resultados em concentrações molares de resíduos de monossacarídeo usando fator de conversão 72 g/mol (6x12g por resíduo de manuronato/guluronato contendo seis átomos de carbono). Resultados corretos para a diluição pelo rinsagem das células de diálise.

[0068] • Calcule a saturação de cálcio (%) como 100 x 2Ca/resíduo. Açúcares

[0069] Açúcares que podem ser usados de acordo com a invenção, mas não limitados a, são monossacarídeos como glicose, frutose, galactose, dissacarídeos como lactose, maltose, sacarose, lactulose, trealose, isomaltulose, celobiose e produtos de hidrólise de dissacarídeos como açúcar invertido. Carboidratos Complexos

[0070] Carboidratos complexos que podem ser usados de acordo com a invenção, mas não limitados a, são componentes de amido como amilose e amilopectina e produtos parcialmente hidrolisados destes como maltodextrina e xarope de glicose.

[0071] Por “% em peso” entende-se a porcentagem em peso, também chamada de porcentagem em massa.

EXEMPLOS

16 / 21 Propriedades de Saturação e Gel de Cálcio

[0072] Os grânulos de gel foram produzidos gotejando uma solução contendo 61% de açúcar (frutose e glicose, 0,8: 1) e 0,50% de alginato de sódio (razão M/G 0,35: 0,65), viscosidade 200-400 mPa.s @ 1%) em um banho contendo 59% de açúcar (frutose e glicose, 0,8: 1) e 0,30% em peso (27 mmol/kg, 35 mmol/L) de CaCl2 durante a agitação. Os grânulos foram removidos do banho após 1-60 min. O tempo de banho foi variado para variar o conteúdo de cálcio, e o excesso de solução de Ca foi peneirado. Os grânulos foram armazenados durante quatro dias antes de um exame posterior ou uso. Exposição mais curta ou mais longa de grânulos na solução de cálcio foi empregada para a produção de grânulos com menor ou maior conteúdo de cálcio.

[0073] O teor de cálcio foi determinado conforme descrito acima e a saturação de cálcio foi calculada usando um MW de 198 para resíduos M/G e 10% em peso de perda de secagem do alginato. A perda da solução açucarada por sinérese após quatro dias de armazenamento foi determinada pesando antes e depois da remoção cuidadosa do excesso de líquido. Fotos de grânulos de gel com diferentes teores de cálcio são mostradas na Fig. 4. A saturação de cálcio nas fotos é de 35% (A), 49% (B) e 80% (C), respectivamente. A sinérese observada nas esferas de gel é <1% (A), 12% (B) e 32% (C), respectivamente. O grau de sinérese aumenta com o aumento da saturação de cálcio no hidrogel.

[0074] As propriedades mecânicas dos grânulos foram medidas usando um Analisador de Textura (HDi, Stable Micro Systems, Reino Unido). Os grânulos foram tabletes a 0,1 mm/s usando uma sonda cilíndrica de 1 cm de diâmetro. As medições foram feitas em 15 cordões para determinar a força a 40% de compressão. Os resultados são mostrados na Fig. 5 e demonstram que os hidrogéis de alginato preparados com um maior grau de saturação de cálcio requerem uma força maior para serem tabletes, ou seja, eles se tornam

17 / 21 mais duros. Resultados Tabela 1. Efeito do teor de cálcio e da saturação correspondente do cálcio sobre as propriedades do gel. Conteúdo Conteúdo de Saturação de Lote total de Resistência/Propriedades do gel cálcio cálcio alginato* 170217- 0,5% em 131 mg/kg 26% Muito macio NF1/4 peso 170217- 0,5% em 170 mg/kg 34% Um pouco macio NF1/6 peso 170120- 0,5% em 212 mg/kg 42% Aceitável NF1 peso 170222- 0,5% em 258 mg/kg 51% Um pouco duro, NF1 peso ligeira sinérese * Calculada a partir da formulação. O teor de carbono de 0,5% em peso de alginato de sódio pode ser calculado multiplicando a % em peso de valor por um fator 72/198.

Estudo clínico, exposição dentária a pH baixo Voluntários

[0075] Dois adultos saudáveis foram recrutados entre o pessoal no Instituto de Odontologia em Gothenburg, Suécia. Elas tiveram uma secreção salivar estimulada normal, nenhum sinal de lesões de cáries ativas e nenhuma obturação de metal ou de ionômero de vidro. O estudo foi realizado no Departamento de Cariologia no Instituto de Odontologia em Gothenburg.

[0076] Os indivíduos foram instruídos evitar a escovação dos dentes e todas as outras medidas de higiene oral na noite antes do dia do teste. Nenhuma goma de mascar ou pastilhas deve ser usada durante este período. Eles devem também evitar comer/beber, fumar, inalar, etc, durante a última hora antes do teste. Projeto e produtos de estudo

[0077] Os dois voluntários vieram ao laboratório para avaliação da acidogenicidade aproximada do biofilme após o consumo de: 1) grânulos de alginato compreendendo 1,0% em peso de alginato total, 40% de cálcio saturado e uma solução de açúcar de 40% em peso de glicose e 20% em peso de frutose e 2) a solução de açúcar compreendendo 40% em peso de glicose e

18 / 21 20% em peso de frutose. Para cada produto foram consumidos 15 g. Os indivíduos foram instruídos a levar os produtos em três porções para a cavidade oral sob mastigação moderada e engoli-los em 25 a 30 segundos. Registro de Placa-pH

[0078] As medições da acidogenicidade da placa foram realizadas em dois locais interproximais na região próxima de onde o tablete é colocado, usando um microeletrodo de irídio (Beetrode®, MEPH-1; W.P. Instruments, New Haven, CT, EUA). O eletrodo foi conectado a um medidor de pH / ISE Orion SA 720 (Orion Research, Boston, MA, EUA), equipado com um eletrodo de referência de vidro poroso (MERE 1; W.P. Instruments). Uma ponte de sal foi criada em uma solução de KCl 3 M entre o eletrodo de referência e um dos dedos do sujeito. A medição foi realizada antes (0 min) e em cinco momentos diferentes (2, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60 e 70 min) após a colocação e início do uso do tablete. Resultados

[0079] Como pode ser visto na Figura 1, o consumo de 15 g de uma solução compreendendo 40% em peso de glicose e 20% em peso de frutose levou a uma diminuição dramática do pH na cavidade oral, bem abaixo do nível crítico do esmalte em pH 5,5-5,7. Por outro lado, o consumo da mesma quantidade de solução de glicose a 40% em peso e frutose a 20% em peso encapsulada em grânulos de alginato de acordo com a invenção levou a apenas uma diminuição moderada do pH, não atingindo o nível crítico do esmalte em pH 5,5. Captação e oxidação de hidrocarbonetos exógenos Projeto de Estudo

[0080] Os ciclistas bem treinados foram mantidos em uma dieta excluindo carboidratos originários de milho (milho-doce) ou cana de açúcar. Os ciclistas foram testados quanto à sua captação máxima de oxigênio (VO2max) e a saída de potência máxima individual correspondente (Wmax)

19 / 21 foi calculada. Durante um experimento (Ensaio A), os ciclistas se exercitaram a Wmax de 50% durante 180 minutos receberam uma dose de bolo de 2x36 g de carboidrato (razão de frutose/glicose = 0,8) na forma de grânulos de hidrogel de alginato de cálcio-sódio aquoso preparados como descrito no exemplo acima com 35% de saturação de cálcio, ou na forma de uma solução aquosa, ambas as soluções com 60% de teor de carboidrato, no tempo zero, seguido por 36 g de carboidrato a cada 20 minutos em todo o experimento.

[0081] Em outro experimento (Ensaio B), o ciclista se exercitou a Wmax de 55% durante 210 min. Começando aos 30 min, os ciclistas receberam porções contendo 31,7 g de carboidrato (proporção de frutose/maltodextrina = 0,8) na forma de um hidrogel de alginato de cálcio- sódio aquoso moldado preparado conforme descrito abaixo ou como uma solução aquosa, ambos com 60% de teor de carboidrato. Os carboidratos foram servidos em intervalos de 20 minutos até 130 minutos após o início. A partir de 150 minutos, apenas água foi servida.

[0082] O hidrogel moldado foi preparado pela mistura de duas soluções contendo frutose e maltodextrina (0,8:1) e carbonato de cálcio (partículas sólidas dispersas) ou alginato de sódio e ácido cítrico. A mistura, com 60% em peso de carboidratos, 0,40% em peso de alginato (razão M/G 0,35: 0,65), 0,030% em peso de CaCO3 e 0,050% em peso de ácido cítrico gelificou dentro de uma hora e foi deixada curar por pelo menos quatro dias antes do uso. A saturação de cálcio era de 34%.

[0083] Os carboidratos (glicose derivada do milho, maltodextrina e frutose) foram analisados quanto ao enriquecimento com 13C. Antes de cada admissão, os volumes de oxigênio trocado (VO2) e dióxido de carbono (VCO2) foram registrados (Jaeger Oxycon Pro, Viasys Heathcare, Alemanha), e as amostras de respiração coletadas em tubos de Exetainer de 13 12 mL foram analisadas para sua proporção de CO2/12CO2 (δ13C) usando espectroscopia de infravermelho a laser (Delta Ray, Thermo Scientific,

20 / 21 Alemanha). Os valores de VO2, VCO2 e δ13C foram usados para calcular as taxas de oxidação de carboidratos exógenos, expressos como gramas de glicose por minuto. Resultados

[0084] A captação e oxidação de carboidratos (glicose e frutose), providos na forma de grânulos de hidrogel, foram muito semelhantes quando comparadas com uma solução de controle aquosa, os níveis de taxa de oxidação dos grânulos sendo cerca de 90% daqueles do controle (Ensaio A, Figura 2).

[0085] A captação e oxidação de carboidratos (maltodextrina e frutose), providos na forma de um hidrogel moldado, foi muito semelhante quando comparada a uma solução de controle aquosa e nenhuma diferença nos níveis de taxa de oxidação pode ser observada, exceto por uma tendência para taxas de oxidação ligeiramente mais altas para o gel no final do ensaio (Ensaio B, Figura 3). Dificuldade Gástrica Método

[0086] Atletas de esportes de resistência, de 24 a 33 anos de idade, se ofereceram para testar um produto de hidrogel contendo carboidratos em conjunto com sessões de treinamento e competição. Os atletas se classificaram em uma escala de 1 a 5, onde 1 era amador de baixo nível e 5 era de elite. Todos eles tiveram experiências anteriores de desconforto gástrico usando suplementos de carboidratos durante o exercício. O produto de teste de hidrogel tinha o formato de grânulos de 4 mm e continha uma solução de glicose 33% em peso, frutose 27% em peso, um alginato de alto G 0,5% em peso e tinha uma saturação de cálcio estimada de 35-40%. Uma porção continha 40 g de grânulos de hidrogel (24 g de carboidratos). Os atletas usaram o produto regularmente durante pelo menos dois meses em seus programas normais de treinamento individual, incluindo sessões de

21 / 21 treinamento de alta intensidade de 1 a 4 horas com admissão de 1 a 3 porções por hora. Os atletas deram pontuações para desconforto gástrico experimentado, variando de insignificante (1) a moderado (sensações de dor ou náusea, 2-3), grave (afetando o desempenho, incluindo vontade de vomitar ou defecar, 4-5). Resultados

[0087] Nenhum dos participantes experimentou desconforto gástrico durante o treinamento após a ingestão do produto de teste, em comparação com nenhuma admissão de carboidratos. Os detalhes dos participantes e pontuações estão resumidos na Tabela 2. Tabela 2. Dificuldade Gástrica Nível de desconforto gastrointestinal experimentado 2 Altura Peso Nível Sexo Idade País Esporte Produtos Produto (cm) (kg) Atlético1 tradicionais de teste de de carboidratos hidrogel Masculino 28 Suécia Corrida 191 82 4 4 1 Feminino 23 Suécia Orientação 164 57 5 5 1 Masculino 31 Noruega Corrida 176 65 4 4 1 Masculino 24 Suécia Orientação 184 72 5 3 1 Masculino 37 Suécia Corrida 171 54 4 4 1 Andar de Feminino 32 Suécia 165 55 5 4 1 bicicleta Andar de Masculino 26 Suécia 177 82 3 3 1 bicicleta 1 Nível atlético. 1 = Amador, 5 = Elite 2 Desconforto GI. 1 = Insignificante, 2-3 = moderado, 4-5 = Afeta o desempenho

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Suplemento nutricional, caracterizado pelo fato de que consiste em um hidrogel de alginato, o dito hidrogel compreendendo a) 0,1 a 5% em peso de alginato, em que o alginato é de 20% a 80% de cálcio saturado e b) uma solução aquosa compreendendo de 1 a 75% em peso de ingredientes ativos, onde os ingredientes ativos são selecionados dentre um ou mais dos açúcares ingredientes, carboidratos complexos, eletrólitos, cafeína e aminoácidos.

2. Suplemento nutricional de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o alginato é pelo menos 30% de cálcio saturado.

3. Suplemento nutricional de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o alginato é pelo menos 38% de cálcio saturado.

4. Suplemento nutricional de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o alginato não é mais do que 65% de cálcio saturado.

5. Suplemento nutricional de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o alginato não é mais do que 55% de cálcio saturado.

6. Suplemento nutricional de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o alginato não é mais do que 50% de cálcio saturado.

7. Suplemento nutricional de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o alginato não é mais do que 46% de cálcio saturado.

8. Suplemento nutricional de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o alginato não é mais do que 38% de cálcio saturado.

9. Suplemento nutricional de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o hidrogel compreende pelo menos 0,2% em peso de alginato.

10. Suplemento nutricional de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o hidrogel compreende pelo menos 0,3% em peso de alginato.

11. Suplemento nutricional de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o hidrogel compreende não mais do que 3% em peso de alginato.

12. Suplemento nutricional de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o hidrogel compreende não mais do que 2,0% em peso de alginato.

13. Suplemento nutricional de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o hidrogel compreende não mais do que 1,0% em peso de alginato.

14. Suplemento nutricional de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o hidrogel compreende não mais do que 0,8% em peso de alginato.

15. Suplemento nutricional de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o teor de ingredientes ativos na solução é de pelo menos 10% em peso.

16. Suplemento nutricional de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o teor de açúcar na solução é de pelo menos 10% em peso.

17. Suplemento nutricional de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o teor de ingredientes ativos na solução é de pelo menos 15% em peso.

18. Suplemento nutricional de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o teor de açúcar na solução é de pelo menos

15% em peso.

19. Suplemento nutricional de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o teor de ingredientes ativos na solução é de pelo menos 30% em peso.

20. Suplemento nutricional de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o teor de açúcar na solução é de pelo menos 30% em peso.

21. Suplemento nutricional de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o teor de ingredientes ativos na solução é de pelo menos 45% em peso.

22. Suplemento nutricional de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o teor de açúcar na solução é de pelo menos 45% em peso.

23. Suplemento nutricional de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os açúcares são selecionados dentre glicose, frutose, sacarose e isomaltulose.

24. Suplemento nutricional de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o teor de carboidratos complexos na solução é de 0,1 a 50% em peso.

25. Suplemento nutricional de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que o teor de carboidratos complexos na solução é de 5 a 20% em peso.

26. Suplemento nutricional de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os carboidratos complexos são selecionados dentre amido, maltodextrina e pectina.

27. Suplemento nutricional de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os eletrólitos são selecionados dentre sais de cloreto, fosfato, sais de citrato e carbonato de sódio, potássio, magnésio e zinco.

28. Suplemento nutricional de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito hidrogel compreende a) de 0,2 a 1% em peso de alginato, em que o alginato é 20% a 80% de cálcio saturado e b) uma solução aquosa compreendendo de 10 a 75% em peso de ingredientes ativos, onde os ingredientes ativos são selecionados dentre um ou mais dos açúcares ingredientes, carboidratos complexos, eletrólitos, cafeína e aminoácidos.

29. Suplemento nutricional de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que o dito hidrogel compreende a) de 0,3 a 0,8% em peso de alginato de cálcio, em que o alginato é de 20% a 80% de cálcio saturado, e b) uma solução aquosa compreendendo de 30 a 50% em peso de glicose, 15 a 30% em peso de frutose, 0 a 30% em peso de sacarose, 0 a 30% em peso de maltodextrina.

30. Uso de um suplemento nutricional como definido em qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de ser como uma bebida esportiva ou como uma bebida energética.

31. Uso de acordo com a reivindicação 30. caracterizado pelo fato de ser como uma bebida esportiva.