JP6406986B2

JP6406986B2 - 脂肪代謝促進方法および脂肪代謝促進用食品

Info

Publication number: JP6406986B2
Application number: JP2014236159A
Authority: JP
Inventors: 石橋　剛; 剛石橋; 示朗豊岡
Original assignee: 株式会社ホモルーデンス
Priority date: 2014-11-21
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2018-10-17
Anticipated expiration: 2034-11-21
Also published as: JP2016096776A

Description

この発明は、運動時における脂肪の消費を促進する脂肪代謝促進用食品に関する。

近年、食生活やライフスタイルの欧米化への変化に伴い、摂取カロリーの増加や消費カロリーの低下による肥満が大きな問題となっている。そして、過剰なカロリーを抑制することが肥満の予防や解消に最も良いとされているが、過剰なカロリーを抑制する方法の一つに運動療法があり、この運動療法には無酸素運動および有酸素運動の2種類がある。

前者の無酸素運動は、短距離走や筋肉トレーニングなどの瞬間的強い力を要する運動で、筋肉に貯めておいたグリコーゲン（糖質）をエネルギー源として使う一方、後者の有酸素運動は、ウォーキングやジョギングなど継続的で比較的弱い力を筋肉にかかり続ける運動であり、エネルギー源として体内に蓄えられている体脂肪を酸素により燃焼させるものである。したがって、一般論として有酸素運動は体脂肪を燃焼させるのに適しており、有酸素運動を所定時間（例えば、２０分）以上続けることが脂肪燃焼に効果的とされている。

ところで、脂肪を効果的に燃焼させるにはアドレナリン、グルカゴン等の脂肪動員ホルモンが作用して体脂肪を遊離脂肪酸に分解することで血中濃度が高くなり、遊離脂肪酸はより多く細胞内に取り込まれ、ミトコンドリアのＴＣＡサイクルでエネルギー源に変換される。この原理を応用して、例えばガルシア抽出エキス、カフェイン、およびＬ−カルニチンの３成分を組み合わせた脂質代謝促進組成物やカテキンを利用して脂質代謝を促進することが提案されている（特許文献１）。

特開２００５−２６３７０６号公報（段落００１６〜００２５参照）

しかし、上記した特許文献１に記載された脂肪代謝促進組成物の場合、ガルシニア抽出エキスおよびＬ−カルニチンはいずれも市販され、カフェインはコーヒーやお茶に含まれていて濃縮された抽出物が市販されているとはいえ、これら３成分を組み合わせなければならず、もっと簡易な組成により脂肪代謝を促進できるものが望まれる。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、従来の理論とは異なる糖代謝と脂質代謝のメカニズムの理論に基づき、容易に製造できて運動前に簡単に摂取でき脂肪燃焼を促進することが可能な脂肪代謝促進食品を提供することを目的とする。

本発明者は、上記した目的を達成するために様々な研究を行い、運動前にクエン酸を最適量摂取することにより脂肪燃焼効果が著しく向上することを見出し、クエン酸の最適量を求める実験を繰り返した。その結果、体重１ｋｇあたり０．０５ｇ以上０．１ｇ以下のクエン酸を含むのが最適であることを見出した。

すなわち、本発明の脂肪代謝促進方法は、体重１ｋｇあたり０．０５ｇ以上０．１ｇ以下のクエン酸を摂取した後、負荷強度が６０〜７５％の中負荷運動を開始することを特徴としている。また、この方法の実施に使用される食品として体重１ｋｇあたり０．０５ｇ以上０．１ｇ以下のクエン酸を摂取し易いように、例えば１ｇのクエン酸を収容したカプセル剤により構成するとよく、体重１ｋｇあたり０．０５ｇ以上０．１ｇ以下のクエン酸を摂取できるように、脂肪代謝促進用食品を、所定量の水にクエン酸を溶かした水溶液状のドリンク剤としてもよい。

負荷強度が６０〜７５％の中負荷運動の開始前に、体重１ｋｇあたり０．０５ｇ以上０．１ｇ以下のクエン酸を予め摂取し、筋細胞質のクエン酸濃度を高くしておくと、運動の初期からグリコーゲンの分解を抑制することが可能になり、解糖過程のピルビン酸生成を抑制することができ、その一方で利用可能な脂肪酸のミトコンドリアへの取り込みを促進し、脂肪の燃焼を高めることができる。

したがって、本発明によれば、運動前に適量のクエン酸を摂取することにより、脂肪燃焼を促進することができる。また、クエン酸を主成分とするため、例えばカプセル化したり水溶液にすることで容易に製造することができ、摂取も簡単に行うことができる。

本発明に係る脂肪代謝促進食品の測定データを示す図である。本発明に係る脂肪代謝促進食品の測定データを示す図である。本発明に係る脂肪代謝促進食品の測定データを示す図である。本発明に係る脂肪代謝促進食品の測定データを示す図である。

一般に、運動には炭水化物と脂質がエネルギー源として利用され、運動による炭水化物と脂質の利用割合には、運動強度のほか運動時間および栄養素状態が影響することが知られている。特に、脂肪代謝（以下、脂肪燃焼ともいう）を高めるのに効果がある運動として、
(1)エネルギー状態の低いときの運動、
(2)ウエイトトレーニング後の有酸素運動、
(3)連続した持久運動ではなく持久運動を複数に分けた2回目以降の持久運動、
(4)カフェイン等を大量に摂取した状態での運動、
などが挙げられる。これらの運動は、脂肪動員ホルモン（アドレナリン、成長ホルモン等）の増加や血中脂肪酸（ＦＦＡ）の濃度が高くなることによって、脂肪代謝効果が高くなるといわれている。

ところで、クエン酸はスポーツドリンクや清涼飲料水などに広く使われており、クエン酸は、疲労回復効果や疲労物質の乳酸を除去する効果等において、これまで注目されていた。しかしながら、本願発明者は、適量のクエン酸を摂取したときに一定の脂肪燃焼効果が発揮されることを見出した。このクエン酸の脂肪燃焼の理論は、以下のとおりである。

すなわち、クエン酸は、人間の体の中でエネルギーを作り出していく回路で作られ、体内において炭水化物や脂肪が代謝される途中にミトコンドリアのＴＣＡ（ＴｒｉＣａｒｂｏｘｙｌｉｃＡｃｉｄ）サイクルで絶えず作られており、ミトコンドリアの中ではクエン酸合成酵素の酵素活性が高いため、クエン酸はグリコーゲン分解が速くなれば一時的にＴＣＡサイクルで他の中間基質よりも濃度が高くなり、グリコーゲン分解が速くなればクエン酸濃度は高くなると考えられる。

そして、ミトコンドリア内で作られたクエン酸は、ミトコンドリアの膜を通過してミトコンドリアから細胞質に移動するものの、細胞質のクエン酸は、ミトコンドリアの膜を通過できないためにミトコンドリアの中に入ることはできず、細胞質の代謝過程に影響を与えると考えられる。また、クエン酸は、グリコーゲン分解過程の酵素であるホスフォフルクトキナーゼ（ＰＦＫ）を抑制する働きを有するため、クエン酸は、グリコーゲン分解の速度を遅くする、つまり解糖の速度を調節するＰＦＫを阻害して解糖の速度を遅くし、グリコーゲンの分解を抑制する一方で脂肪の燃焼を促す作用を有すると考えられる。

このように、クエン酸は脂肪代謝を促進する効果を有し、クエン酸の生理学上の効果を踏まえると、筋肉運動の初期の無酸素的過程から有酸素的過程に切り替わるメカニズムにおいて、運動中のエネルギー源利用にクエン酸が影響することによって脂肪代謝効果を発揮するものと考えられ、以下にそのメカニズムについて更に詳述する。

いま、運動初期から脂肪を利用するまでの移行プロセスを段階的に説明すると、次のようになる。
(1)運動開始直後は筋肉細胞質でグリコーゲンが分解されピルビン酸が生成される。
(2)解糖過程を経て生成されたピルビン酸の一部は乳酸になり、一部はミトコンドリア内でアセチル−ＣｏＡとなって、クエン酸が合成される。
(3)運動の初期は酸素供給が十分にされずＴＣＡサイクルが十分に機能しないためミトコンドリアのクエン酸の濃度が上昇する。
(4)クエン酸は、ミトコンドリアの中から筋細胞質に移動し、そこでＰＦＫの酵素活性を阻害し、これにより解糖速度を低下させる。
(5)運動を開始してしばらくすると、グリコーゲン分解速度が抑制されてピルビン酸からの急激なクエン酸合成も無くなり、酸素が供給されるようになるとミトコンドリアのクエン酸濃度が安定し定常状態となる。
(6)ミトコンドリアのクエン酸濃度が低くなれば、ピルビン酸や脂肪酸のミトコンドリアへの取り込みが増加して解糖過程で乳酸は生成されなくなり、脂肪の酸化割合が増加する。

したがって、クエン酸が上記のような生理学的な効果を持つことから、運動前に適量のクエン酸を予め摂取し、筋細胞質のクエン酸濃度を高くしておくことにより、運動の初期からグリコーゲンの分解を抑制し、その結果、解糖過程のピルビン酸生成を抑制することができ、その一方で利用可能な脂肪酸のミトコンドリアへの取り込みを促進し、脂肪の燃焼を高めることができるとの推論が成り立つ。

この推論を検証すべく、本願発明者は、運動中の適量のクエン酸摂取による脂肪燃焼効果を調べるために、種々の実験を行った。

＜実施例＞
実験は大学の実験室において室温２０℃±１、湿度６０％の条件設定でトレッドミルを用いて複数の被験者に対して実施を行った。被験者はマラソン及びトライアスロンのトレーニングをしている２４歳から６７歳までの男女１０名とした。被験者には実験内容を説明し、実験開始３時間前に毎回同じ内容の朝食をとるよう指示した。実験室内で座位安静１０分の後半５分を安静時代謝とした。ウォーミングアップ（ランニング速度の７０〜７５％の速度、ウォーキングはアップ無）から５分の後、ランニングを開始した。安静と運動中の換気量、酸素摂取量、二酸化炭素排出量、呼吸変換比（ＲＥＲ：ＲｅｓｐｉｒａｔｏｒｙＥｘｃｈａｎｇｅＲａｔｉｏ）はミナト医科学社製ＡＥ−２８０およびＭＧ−３６０を用いて毎分自動的に連続測定した。ガス分析器は各実験前に化学的方法であらかじめ分析された同濃度のガスを用いて較正した。心拍数はＡＮＴ＋規格のモニターを胸部に着け毎分ごとに記録した。また、得られたＲＥＲ、心拍数は、５分毎の平均値で示した。統計的な有意差はＥｘｃｅｌ関数ＴＴ．ＴＥＳＴを用いて算出した。

（実施例１）
表１に示すように、２０歳代男性１名、３０歳代女性２名、５０歳代女性１名、６０歳代男性１名を被験者として、中負荷程度のランニング４０分を実施し、呼吸変換比（ＲＥＲ）等を測定した。このとき、体重１ｋｇあたり０．０５ｇのクエン酸を水５００ｃｃに溶かして運動開始の３０分前に経口摂取した場合と、摂取しない場合について実験した。

そして、クエン酸を事前に摂取して４０分間のランニングを行った場合、および、クエン酸を事前に摂取せずに４０分間のランニングを行った場合において、それぞれ５分毎に測定したＲＱ（呼吸商）の推移およびその平均は、表２に示すようになり、クエン酸の摂取ありと摂取なしのＲＥＲの５分毎の変化について、横軸をランニング時間、縦軸をＲＥＲとしたグラフに表わすと図１に示すようになった。

また、クエン酸の摂取ありと摂取なしの場合について、ランニング中のＲＥＲから、
脂肪燃焼（％）＝{１−(ＲＥＲ−０．７０７)／０．２９３}×１００
を算出し、その結果を図２に示す。なお、図２の横軸はランニング時間、縦軸は脂肪燃焼率（％）である。図２に示すように、クエン酸摂取後のランニングでは、運動開始５分の平均がクエン酸未摂取時の２０分の値と同等の値が得られた、クエン酸摂取後の場合、その後ランニング終了まで脂肪燃料率(％)は増加した。

表２および図１から明らかなように、運動強度としては心拍数が１３０〜１４６の中程度速度のランニングにおいて、クエン酸を摂取することにより、クエン酸を摂取しない場合と比べて被験者５名のＲＥＲの平均は運動開始から終了まで０．０３〜０．０４低くなり、図２からも明らかなように、クエン酸を摂取することにより、クエン酸を摂取しない場合と比べて被験者５名の脂肪燃焼率が１０〜１５％高くなり、統計的にも有意な脂肪燃焼効果が認められる結果となった。

（実施例２）
表３に示すように、６０歳代男性１名、２０歳代男性２名を被験者として、４０分間のウォーキングを実施し、呼吸変換比（ＲＥＲ）等を測定した。このとき、体重１ｋｇあたり０．０５ｇのクエン酸を水５００ｃｃに溶かして運動開始の３０分前に経口摂取した場合と、摂取しない場合について実験した。

そして、ウォーキング運動でのクエン酸摂取の影響を、横軸をウォーキング時間、縦軸をＲＥＲとしたグラフに表わすと、図３に示すようになった。図３の結果から、ウォーキング運動の場合、クエン酸を摂取するとクエン酸を摂取しない場合よりＲＥＲが高くなるというランニングとは異なる結果が得られた。これは、後に詳述するが、低い強度の有酸素運動では脂肪を多く利用することから、クエン酸を摂取しても解糖抑制につながらないためと考えられる。

（実施例３）
クエン酸摂取量による脂肪燃焼効果の差を調べるために、表４に示すように、３０歳代女性１名、５０歳代男性１名、６０歳代男性１名および女性１名を被験者として、中負荷程度のランニング２０分を実施し、呼吸変換比（ＲＥＲ）等を測定した。このとき、体重１ｋｇあたり０．０３ｇ、０．０５ｇ、０．１ｇ、０．２ｇのクエン酸を５００ｃｃの水に溶かし実験３０分前に経口摂取した。

表５および図４に示すように、クエン酸摂取量により、同じ速度のランニングで違いが認められた。すなわち、すべての被験者において体重１ｋｇあたり０．０３ｇ以上のクエン酸を摂取すると、クエン酸を摂取しない場合よりもＲＥＲが低下し始め、体重１ｋｇあたり０．０５ｇのクエン酸摂取でＲＥＲが最も低下し、逆にクエン酸摂取量を体重１ｋｇあたり０．２ｇのクエン酸を摂取すると、すべての被験者おいてクエン酸を摂取しない場合よりもＲＥＲが高くなることがわかった。このように、本願発明者は、表５および図４に示す結果に基づき、体重１ｋｇあたり０．０３ｇ以上で０．１５ｇ以下のクエン酸を摂取するとクエン酸を摂取しない場合よりも高い脂肪燃焼効果が認められることを見出した。

これまで、運動中の脂肪燃焼について運動強度が高くなると脂肪は利用されない、或いは、２０分以上運動を続けると脂肪が燃焼し始める、などと言われてきた。運動中の脂肪燃焼を高めるテクニックとして早朝ランニングのような空腹状態でのトレーニングが脂肪燃焼を高め、高強度のランニングの後の有酸素運動で脂肪燃焼が高まり、ウエイトトレーニング後の有酸素運動で脂肪燃焼が高まるといった種々の研究報告がなされてきている。

しかし、本願発明者の上記実験によれば、運動前にクエン酸を適量摂取することにより、運動初期から脂肪の利用が著しく高まり、運動中の脂肪利用にクエン酸が深く関わっていることがわかった。すなわち、負荷強度６０〜７５％のランニング（中負荷運動）では、クエン酸摂取によりＲＥＲが低下して脂肪燃焼効果が見られる一方で、負荷強度の低いウォーキングでは逆にＲＥＲはクエン酸摂取後高くなった。この現象は、低い強度の有酸素運動では脂肪を多く利用することから、クエン酸を摂取しても解糖を抑制することにつながらなかったものと考えられる。

また、一般に血中クエン酸濃度は通常１．４〜２．５ｍｇ／ｄｌとされており、体重６０ｋｇの人にクエン酸が均一に拡散していると仮定しても、体内のクエン酸総量は血中クエン酸濃度を２ｍｇ／ｄｌとして１・２ｇに相当するに過ぎず、クエン酸体重１ｋｇあたり例えば０．０５ｇを摂取することにより、血中クエン酸濃度が正常値の２〜３倍の３〜４ｍｇ／ｄｌ程度に上昇したと考えられる。ある研究論文（J M. Kowalchuk達の研究：“The effect of citrate loading on exercise performance, acid-base balance and metabolism Eur J Appl Physiol July 1989, Volume 58, Issue 8, pp 858-864”）では、クエン酸摂取して３３％、６６％、９５％の負荷で運動しても、血中乳酸に差がなかったことから、クエン酸には解糖を制御する作用は少ないと結論付けているが、本願発明者の実験において脂肪燃焼効果を確認できたクエン酸の摂取量である０．０５ｇは、上記の論文における摂取量のわずか１／６の量に過ぎず、このことから、クエン酸を過剰摂取した場合、例えばクエン酸摂取量を０．２ｇに増やすと、脂肪燃焼はむしろマイナスの効果となり、このことは本願発明者の実験によって検証された。

以上のように、体重１ｋｇあたり０．０３ｇ以上０．１５ｇ以下のクエン酸を経口摂取した後、中負荷程度のランニングを行うことによって、クエン酸を摂取しない場合と比較してＲＥＲが高くなり、適量のクエン酸が脂肪燃焼促進効果を発揮することを確認できた。

なお、体重１ｋｇあたり０．０３ｇ以上０．１５ｇ以下のクエン酸を経口摂取し易いように、例えば1ｇのクエン酸をカプセルに収容した脂肪燃焼促進食品とするのが好ましい。

また、体重１ｋｇあたり０．０３ｇ以上０．１５ｇ以下のクエン酸に相当する量のクエン酸を所定量の水に溶かしたドリンク剤としてもよく、このとき飲み易くするために、甘味料を混在させてもよい。この場合の甘味料は、人工甘味料等の市販のものでよく、適宜選択すればよい。

Claims

体重１ｋｇあたり０．０５ｇ以上０．１ｇ以下のクエン酸を摂取した後、負荷強度が６０〜７５％の中負荷運動を開始することを特徴とする脂肪代謝促進方法。
請求項１に記載の脂肪代謝促進方法の実施に使用される食品であって、体重１ｋｇあたり０．０５ｇ以上０．１ｇ以下となる量のクエン酸を収容したカプセル剤から成ることを特徴とする脂肪代謝促進用食品。
請求項１に記載の脂肪代謝促進方法の実施に使用される食品であって、体重１ｋｇあたり０．０５ｇ以上０．１ｇ以下となる量のクエン酸を溶かした水溶液から成ることを特徴とする脂肪代謝促進用食品。