CN1076183C - 新的饮料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及特别适于在体育运动之前、期间和之后使用的能量供应组合物。该组合物是在需要为包括人在内的健康哺乳动物大量和迅速供应能量情况下用作能量来源的饮料，或其干燥组合物。该饮料包含有效量的α-酮戊二酸或其水溶性无害盐连同营养上可接受的水溶性载体。

Description

新的饮料

技术领域

本发明涉及特别适于在体育活动之前、期间和之后使用的能量供应组合物。

本发明的目的是通过提供可在哺乳动物体内有效利用的能量以利于持续的体育活动。本发明的再一个目的是通过维持足够能量状态和允许在休息后迅速增加身体贮存的能量水平而有利用体育锻炼所造成的肌肉组织增长。再一个目的是通过保持胃肠道中来自富能量饮料的高速率水分吸收，以减少体育运动期间体内水分的丢失。

发明的背景

进行大量体育活动的个体，不管是运动员还是为其他目的，均为了维持身体的能量贮存和发展其肌肉能力而增加他们的营养需要。如果体育锻炼不是伴随营养摄入的成比例增加，则除非使蛋白质(主要是肌肉来源的蛋白质)分解成组分氨基酸(主要是丙氨酸和谷氨酰胺)，以用作所需的能量或转化成葡萄糖，肌肉糖元贮备便不能得到补充。

近几十年来，运动员和其他进行体育锻炼的人都越来越喜欢饮用所谓运动饮料。这些饮料大多都是基于糖、盐、矿物质，以及蛋白质和其片段制成的。例如，在Dialog Abstract No.02231774(WorldFood&Drink Report，October19，1989)中一种含水、葡萄糖、大豆蛋白质分离物及大豆油的称为Gatorpro的运动饮料。为提供一种基于坚实的科学概念，用于运动员或其他有高能量需要个体例如某些恢复期病人的饮料，已进行各种尝试。但对改良的饮料的要求仍是很强烈的。本发明中所说的健康个体是指没有住院或在医院外经受医院或医疗或兽医工作者就其相关状况进行医疗的人或哺乳动物个体。因此该术语不包括需要经胃肠道或等同的肠道内提供为其所需的全部或很大比例能量、电解质、脂肪或氨基酸的病人。另一方面，该术语包括上面提到的那些运动员和恢复期病人以及有相似身体状态的个体，但与一般不患病人的且符合要求的个体相比有体组织和液体的缺乏或过剩。

正常情况下，体育运动都伴有食物摄入增加，并且肠即进行消化的小肠的能量需要也增加，以便促成物质向血液内的主动运输，并维持那些构成肠内衬之上皮细胞的更新。在实质上增加了食物摄入的情况下，可使小肠吸收效率(即能量供应)降低。因此，增加的能量需求必须伴有成比例的或更高食物摄入量，以避免代谢失衡。

与某些其他组织相反，小肠的主要能量来源是谷氨酰胺。在进食期间，谷氨酰胺主要是直接得自食物。但在两次进餐之间，谷氨酰胺从蛋白质分解产生该氨基酸的肌肉内运输到肠内。

在健康个体中，谷氨酰胺分类为非必需营养素，即身体提供足够的谷氨酰胺以满足对所说氨基酸的代谢需求。在身体创伤后，不管是偶然的还是有意的(如外科手术)，某些非必需氨基酸似乎都变成半必需的，以便维持氮平衡和免疫功能等身体功能(Vlirk S.J.and Bavbal A.，JPEN 14，226—229，1990；Ziegler TR ot al.，Clin.Natr.12(1)，82—90，1993)。氮平衡者消化和其在粪便、尿中和丢失及蒸散丢失量的氮(主要是蛋白质形式的)。阳性氮平衡者消化的氮比丢失的多。体育锻炼后外来谷氨酰胺补充可减少肌肉蛋白质的丢失，并支持对抗由胃肠道微生物引起之感染的肠道屏障。由于谷氨酰胺的化学不稳定性(在贮存期间其可环化成毒性化合物)，所以该氨基酸只能补充很少的营养产物。

肌体的主要能量贮备包括由葡萄糖、氨基酸或脂肪酸及甘油合成的大分子。这些大分子的生成有可能贮存大量的能量而又不引起乳哺动物体内超出可接受限度的渗透压改变，或造成基于代谢调节的底物和产物的紊乱。另一方面，肌肉的能量贮备容许器官内相当缓慢的能量输送。参见Cori循环，图1。Cori循环是一个描述肌肉和肝脏之间燃料分及生物合成结构单元的途径。能量输送循环和贮存的进化使间断营养摄入很好调整自然状态。

自然能量贮存系统的缺点是不能有效地补充ATP及来自磷酸肌酸等速效细胞能量来源，以及代谢废物如乳酸的积聚。导致明显氧欠缺的乳酸堆积是体能的已知限制因素。在MEDLINE/93009547(Clih Sci 1992 Sop；83(β)：367—74)中，Harvis等人证明当将肌酸作为补充物给予正常个体时可导致肌肉中总肌酸含量增加。然而，较大的肌酸含量并不直接增加贮存的能量，而是提高贮存能量的能力。

柠檬酸循环是燃料分子氧化的最后共同途径。它也作为生物合成之结构单元的来源(参见图2)。对人和动物研究的临床调整提示，柠檬酸循环的谷氨酰胺代谢物α—酮戊二酸对压力和临床处理期间的肌肉蛋白质平衡具有与谷氨酰胺相似的影响(Patebt SE 462,463，US5,183,574；Wernerman J.etal.，Lancat 335，701—703，1990)。静脉内投用α—酮戊二酸而不是谷氨酰胺，可改善严重病人之肌肉的能量状况(Gamrin L.，ESPEN 1993，ahstact 0 48)，表明就对能状况的影响来说在两种营养物间存在代谢差异。

在健康个体中，葡萄糖和脂肪酸是肌肉的优势能量底物。在体育活动期间，葡萄糖是骨骼肌中最迅速代谢的能量来源。然而，葡萄糖的正常贮存能力是有限的，并且更重要的是，所谓“快和中快纤维”中的肌肉工作没有因为从血流中摄取之葡萄糖的相应增加而得到平衡，而且这种平衡丧失引起了葡萄糖(糖元)贮备的降低。因为糖元贮备减少，所以增加肌肉中脂肪的利用。从糖元(葡萄糖)变成脂肪以产生能量时伴随有肌肉效率的降低。

虽然肌肉糖元贮备是工作肌肉中的主要碳水化合物来源，但也有些血液葡萄糖被输送到肌肉中。越接近耗尽时，得自血中的葡萄糖作为碳水化合物来源对于肌肉就越发重要。然而，在运动期间血浆胰岛素降低可阻碍葡萄糖输送到肌肉中，推断是旨在使血葡萄糖保持在足够浓度，以保证很好的维持中枢神经系统功能。

丙酮酸与二羟丙酮一起增加休息时和锻炼期间肌肉对葡萄糖摄取(Stanuo RT etal.，J.Appl.phvlsiol.，69(5)，1651—1656，1990)，导致腿部锻炼持续时间的延长。在实践中，由于化学稳定性差，所以合用丙酮酸和二羟丙酮并不是令人满意的方法。

为支持体育运动期间的能量状态而设计的典型饮料是含有传统食品成份如葡萄糖、果糖及半乳糖和盐的等渗水溶液。因为在体育运动期间这些糖只有限的输送到肌肉，所以它们不能作为能量底物得以最佳利用。另外，由于减少了通过幽门的水，所以即使小量的糖也倾向于延迟水的吸收。即便是相当于体重百分之四至五的有限的水分丢失，也将导致肌肉工作能力的显著降低，并伴有体蛋白质的丢失。

发明的描述

本发明提供一种在需要大量和迅速供应能量的情况下作为包括人在内的健康哺乳动物之能源的饮料，或其干燥组合物，其包含有效量的α—酮戊二酸或其水溶性无害盐，连同营养上可接受的水溶性载体。

根据另一方面，本发明涉及为包括人在内的健康哺乳动物大量和迅速地供应能量的方法，其包括为所说的动物提供一种包含有效量的α—酮戊二酸或其水溶性无害盐连同营养上可接受之水溶性载体的饮料，或其干燥组合物。

根据另一方面，本发明涉及使用有效量的α—酮戊二酸或其水溶性无害盐连同营养上可接受的水溶性载体以制备饮料或其干燥组合物，以用作在需要大量和迅速供应能量的情况下提供给包括人在内的健康哺乳动物的能量来源。

与糖如葡萄糖相反，本发明的饮料提供能量只伴有水在胃内滞留的很小增加，并且因此可比常规含糖饮料更有效地阻止体育活动期间体内水分的丢失。提高的水平衡最大限度地减小运动期间体蛋白质的丢失。

可根据下文的描述和权利要求了解本发明的优选实施方案。

营养上可接受的水溶性载体较好包括下述一种或多种成分：矿物质、维生素、碳水化合物、脂肪和蛋白质；如果该饮料是作为待稀释的提取物提供的，则其为干燥形式的。如果饮料以取之即用的形式提供的，则其进一步含有水。根据本发明饮料的上述目的可以看出，该饮料较好不试图满意所说的个体对几种游离的，特别是几种游离必需氨基酸的任何实际程度的要求。成品饮料可以是已调整了张力和酸度的，例如作为一种缓冲溶液。本发明组合物中α-酮戊二酸的含量优选为湿重的0.1-2.5％。可提到的其他成分是苹果酸，其可提高α-酮戊二酸的能量产生性氧代作用的速度。因此，合用α-酮戊二酸和苹果酸是本发明的一个优选实施方案，且优选地，α-酮戊二酸与苹果酸的比例为1∶0.5至1∶1.5。

根据需要，本发明组合物含有构成目视澄清水溶液之1-20％的酸和热稳定的乳清蛋白质浓缩物。且优选地，本发明组合物中糖的量为每升低于350毫摩尔单糖。

本发明的两种特定优选饮料是：

增加疲劳耐力的饮料1   成       分                     每100ml优选含量范围

α-酮戊二酸                            0.5-2g

苹果酸                                 0.3-3g

葡萄糖或含葡萄糖的二或多糖             1-8g

果糖                                   0.5-1.5g

钠、钾和钙                             0.1-0.5g

香味物质，如柠檬酸和/或莱母酸橙浓缩物  0.5-2.5g

水

能量                                   0-50kcal2   成       分                     每100ml优选成分范围

α-酮戊二酸                            1.0-1.5

苹果酸^*                               0.3-3g

葡萄糖或含葡萄糖的二或多糖             2-6g

果糖^*                                 0.5-1.5g

钠、钾和钙                             0.1-0.5g

香味物质，如柠檬酸和/或莱母酸橙浓缩物   0.5—2.5g

水

能量                                    10—50kcal

最适量^*补充能量的饮料

为了在体育运动后提供营养上更完全的补充，可在上述饮料的配方中加入下列成方：

成        分                    每100ml中的优选含量范围

脂质或脂肪酸^*                          0.1—1.0g

水溶性蛋白质，如乳清蛋白质              1—5g

WHO确定的必需矿物质                     0.1—0.3g

WHO规定的维生素                         0.01—0.1g

能量                                    5—25kcal

最适量^*

**Handbook on Human Natritiomal Requiretnents，

Genena，WHO，Monogr，Serial No.61(1974)和

Nwt Metab，21，p.210(1977)

与其他酮酸相反，α—酮戊二酸是稳定的，并因此而适用于饮料中。为了防止细菌和真菌生长，饮料的pH范围较好在大约2—5，特别是大约2—4。由于α—酮戊二酸的稳定性，所以也可以在大约6—8的pH下生产灭菌的饮料。

本发明的饮料根据在哺乳动物细胞的细胞器内迅速补充能量的原则提供能量。细胞器是代表特征化代谢功能的亚细胞分隔部分，例如线粒体即是通过发生在其中的柠檬酸循环的氧化反应生成能量的(参见图2所示柠檬酸循环)。所说饮料的主要能量底物α—酮戊二酸被迅速转化成能量或其他代谢物，如葡萄糖，及小量代谢废物。此外，α—酮戊二酸刺激葡萄糖由血液内输送到肌肉中。因而本发明的饮料可提高肌肉纤维的效能并节省或补充固有能量贮存进而导致体力和脑力活动耐受能力的提高。再者，当在运动前给用葡萄糖再生中的成分α—酮戊二酸时，可增加糖元贮存，导致体育运动耐受力的改善。

α—酮戊二酸是在从氧化代谢和/或氨基酸脱氨角度看有活性的，每个细胞中生成的，因此不被看作是基本营养素。肠粘膜的细胞利用衍生于谷氨酰胺的α—酮戊二酸作为能量底物。迄今尚不认为该反应是健康个体最佳肠功能的限制。迄今尚没有对消耗高达未经训练者2至4倍热量的运动员就这方面的问题进行深入地研究。可举例的本发明在肠功能方面的另一个优点是在大量食物摄入期间持续的吸收效率，其允许在休息后迅速增进身体的能量贮存。

体育运动期间改善的肌肉能量和水供应与大量食物摄入期间持续的肠吸收一起，使得本发明饮料有利于因体育训练导致的肌肉组织增长。

以举例说明的方式提供下列实施例和试验，但这些实施例和试验不构成对本发明的限制。优选饮料的实例

实施例1

成       分                               每100ml含量

    α—酮戊二酸                              1.2g

    葡萄糖或含葡萄糖的二或多糖                2.5g

   果糖                                     1.0g

   钠、钾和钙                               0.3g

   柠檬酸和/或莱母酸橙浓缩物                1.5g

   水

   能量                                     19kcal

实施例2

成       分                              每100ml含量

   α—酮戊二酸                             1.5g

   葡萄糖或含葡萄糖的二或多糖               4.0g

   果糖                                     1.0g

   脂质和脂肪酸                             0.1g

   水溶性蛋白质                             3.0g

   钠、钾和钙                               0.3g

   WHO确定的必需矿物质^*                    0.2g

   WHO确定的维生素^*                        0.05g

   柠檬酸和/或莱母酸橙浓缩物                1.5g

   水

   能量                                     39kcal

*Handbook on Human Natritiornal Requiretnents，

Genena，WHO，Monogr，Serial No.61(1974)和

Nwtr.Metab，21，p.210(1977)

稳定性试验

分别按照实施例1和2的组分制备饮料A和B。将饮料A和B各分成4份样品并作如下处理：

样品1：在室温下贮存24小时。

样品2：于120℃高压灭菌25分钟。

样品3：加热至140℃灭菌5分钟(超高温度灭菌，UHT)。

样品4：按样品3灭菌，然后室温保存6个月。

处理后用谷氨酸脱氢酶特异性NADH氧化法分析样品的α—酮戊二酸含量。

结果

处理样品1、2和3后，从饮料A和B中回收到95％以上所加入的α—酮戊二酸。贮存6个月时(样品4)，两饮料中α—酮戊二酸的含量为加入量的90％以上。α—酮戊二酸的存在对饮料中其他成分的生物学价值没有消极影响。

体力试验

体育运动程序

—以相当于最大能力60—70％的速度跑步6千米，每周3次。

—50—60次仰卧起坐和30—40次俯卧撑，每周重复4次。

体力试验

研究组

六名健康人在研究开始前按上述训练程序进行至少一年有规律的实际体育锻炼。

研究分为两个阶段：

I.试验者进行上述体育锻炼一个月。在这一个月内他们每天消耗3次200ml含有盐和每100ml含0.5g葡萄糖的运动员饮用的富含能量常规饮料。

II.第二个试验者继续按上述程序进行其体育锻炼。这个月开始他们由饮用常规饮料改为每天消耗3次200ml本发明的饮料(见

实施例1)。

结果

在研究阶段(I)期间，当提供常规饮料时，健康人没有改善其体能。换成本发明的饮料后(研究阶段II)，在运动者体力耗竭前其相对于抑卧起坐和俯卧撑平均速度及数目的体能增加10—20％。

另外，当饮用本发明的饮料时，其在每天强化短期体育运动期间的氧质相对不太明显。

当在接近体育锻炼和体育锻炼期间饮用食糖常规饮料，未胀大的胃显示出水分吸收慢。相反，当在接近运动和在运动期间饮用本发明的饮料，则可有效地吸收。

体力试验2

六名健康人在6个月期间进行体力试验1中所述的弱体育运动，并在此期间为其提供本发明的饮料。饮料由实施例1中所述的成分组成，但其中α—酮戊二酸及与之相关的苹果酸含量有所变化，α—酮戊二酸含量在每100ml 0.01至3.5g之间。用成比例量的葡萄糖补足不同量的有机酸以保持不同饮料的等渗压。

结果

所报告的试验者在消耗每100ml含0.1至2.5gα—酮戊二酸的饮料时，提高体育运动耐力。运动之后，给用含α—酮戊二酸和苹果酸的饮料，与饮用只含α—酮戊二酸的饮料相比，明显地加快了能量补给。

体力试验3

研究组

在按上述体育运动程序进行训练期间，研究中加入六名受过良好训练的长跑运动员。为运动者提供根据实施例2的本发明的饮料。在一个月研究期间，他们每天消耗600至800ml饮料。

结果

在大运动量锻炼后运动员增加了训练耐力，如保持了运动持续时间。推迟了运动期间肌肉疲劳的发生并相关地降低了乳酸堆积。此外，运动员的状况部分地说明该饮料对体能的影响，如在休息后迅速恢复了身体的能量贮备水平。增加训练耐力和高水平的贮备能量减小了氨基酸的氧化分解，并因而有利于肌肉蛋白质的积累和肌肉效能的发展。

Claims (8)

1.在需要大量和迅速供应能量的情况下，为包括人在内的健康哺乳动物提供能量来源的饮料，其包含按该饮料重量计0.1-2.5％重量的α-酮戊二酸或其水溶性无害盐连同营养上可接受的水溶性载体。

2.根据权利要求1的饮料，其中α-酮戊二酸是与苹果酸组合，且其中α-酮戊二酸：苹果酸的比例为1∶0.5至1∶1.5。

3.根据权利要求1的饮料，其含有构成目视澄清水溶液之1-20％的酸和热稳定的乳清蛋白质浓缩物。

4.根据权利要求1的饮料，其中营养上可接受的水溶性载体包括下列至少一种成分：水、矿物质、维生素、有机酸、碳水化合物、脂肪和水溶形式的蛋白质。

5.根据权利要求4的饮料，其中碳水化合物含有其量为每升饮料低于350毫摩尔的单糖。

6.含有α-酮戊二酸或其水溶性无害盐以及可接受的水溶性载体且用于制备权利要求1-5中任一项的饮料的干燥组合物。

7.α-酮戊二酸或其水溶性无害盐连同可接受的水溶性载体在制备用作需要大量和迅速供应能量情况下提供给包括人在内的健康动物之能量来源的饮料中的用途，其中所说的α-酮戊二酸的含量为湿重的0.1-2.5％。

8.根据权利要求7的应用，其中饮料是如权利要求1-5中的任一项所限定的。

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