NO314824B1

NO314824B1 - Drikk og törr sammensetning

Info

Publication number: NO314824B1
Application number: NO19961809A
Authority: NO
Inventors: Thomas Olin
Original assignee: Gramineer Ab
Priority date: 1993-11-09
Filing date: 1996-05-03
Publication date: 2003-06-02
Also published as: ATE247909T1; FI961947A; AU685882B2; EP0727947B1; DE69433092D1; EP0727947A1; AU1037895A; SE9303691D0; CA2176134A1; NO961809L; NO961809D0; WO1995012991A1; US5817364A; CN1136266A; CN1076183C; FI961947A0; JPH09504945A

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en drikk som omfatter en energitilførselsammensetning løst i vann, samt en tørr sammensetning, som er særlig egnet for anvendelse før, under og etter fysisk anstrengelse.

Målet med oppfinnelsen er å forenkle langvarige fysiske anstrengelser ved å skaffe til veie energi som effektivt blir utnyttet i pattedyr. Et ytterligere mål med opprinnelsen er å forenkle oppbygging av muskelvev som et resultat av fysisk trening ved å opprettholde en tilstrekkelig energistatus og tillate rask oppbygging av legemets lagrede energinivåer ved hvile. Et ytterligere mål er å redusere tap av vann fra legemet under fysisk anstrengelse ved å beholde en høy grad av vannabsorpsjon i gastrointestinalsystemet fra en energirik drikk.

Individer som gjennomgår betydelig fysisk anstrengelse, enten når det gjelder idrett eller andre formål øker sitt næringsbehov vesentlig for å opprettholde kroppens energilagring og utvikle muskelkapasitet. Dersom fysisk trening ikke blir ledsaget av en forholdsmessig økning i næringsinntak, blir muskelglykogenlageret ikke fylt opp med mindre proteiner, særlig fra muskelkilder, blir brutt ned i de bestående aminosyrene, i korthet alanin og glutamin, som kan bli anvendt som nødvendig energi eller omdannet til glukose.

I de siste tiårene har såkalte sportsdrikker fått øket anvendelse av idrettsfolk og andre som utøver trening. Slike drikker har i stor grad vært basert på sukkere, salt, mineraler og proteiner og fragmenter av disse. I for eksempel Dialog Abstract nr. 02331774 (World Food & Drink Report, 19. oktober 1989) blir det beskrevet en sportsdrikk med navn GatorPro som innbefatter vann, glukose, soyaproteinisolat og soyaolje. Forskjellige forsøk har blitt gjort for å skaffe til veie en drikk, basert på et sunt forskningsmessig konsept, for idrettsfolk og andre friske individer med et høyt energibehov, f.eks. konvalesenter. Behov for en forbedret drikk er imidlertid fremdeles stor. Med et friskt individ i forbindelse med foreliggende oppfinnelse er det tilsiktet et menneske, og der det kan anvendes et annet pattedyrindivid som ikke er gjenstand for verken sykehusbehandling eller poliklinisk pasientbehandling for tilstander som her er relevant ved et sykehus eller en medisinsk eller veterinær praksis. Begrepet utelukker pasienter som krever parenteral eller likeverdig enteral, tilførsel av hele eller en stor andel av energien, elektrolytt, fett eller aminosyrebehovet hos en slik pasient. På den annen side innbefatter begrepet de idrettsfolk og konvalesenter som akkurat er nevnt og andre individer i en tilsvarende fysisk tilstand, selv om de kan ha mangler eller overskudd i kroppsvev og væsker sammenlignet med et gjennomsnittlig ikke-sykt og veltilpasset individ.

Fysisk anstrengelse er normalt ledsaget av en økning i matinntak, og energikrav i tarmen, dvs. tynntarmen, for fordøying øker således også for å skaffe til veie aktiv transport av substanser i blodstrømmen og å opprettholde omdanning i epitelcellene som utgjør det luminale indre av tarmen. I situasjoner med vesentlig øket matinntak kan tarmabsorpsjoneffekten (dvs. tilførsel av energi) avta. Et øket behov for energi må således bli ledsaget av et forholdsmessig enda høyere matinntak for å unngå metabolsk ubalanse.

I motsetning til en del annet vev, er tynntarmens primære energikilde aminosyren glutamin. Under et måltid blir hovedsakelig glutamin oppnådd direkte fra maten. Mellom måltidene blir imidlertid glutamin transportert fra musklene, der den er avledet fra proteinnedbrytning, til tarmen.

Hos friske individer blir glutamin klassifisert som et ikke-essensielt næringsmiddel, dvs. kroppen skaffer til veie tilstrekkelig glutamin til å tilfredsstille det metabolske behov for denne aminosyren. Etter fysikalsk trauma, enten ulykke eller tilsiktet (f.eks. kirugi), synes noen ikke-essensielle næringsmidler å bli semi-essensielle for å bevare de fysikalske funksjonene slik som nitrogenbalanse og immunfunksjon (Kirk S J og Barbul A, JPEN 14,226-229,1990; Ziegler TR et al Clin Nutr 12(1), 82-90,1993). En person i nitrogenbalanse spiser så mye nitrogen (primært i form av protein) som går tapt i feces, urin og ved transpirasjon. En person med positiv nitrogenbalanse spiser mer nitrogen enn det som blir tapt. Ekstern glutamintilførsel minsker tap av muskelprotein etter fysikalsk trauma og støtter tarmbarrieren mot infeksjoner forårsaket av mikroorganismer av gastrointestinalsystemet. På grunn av kjemisk ustabilitet av glutamin, som cykliseres til en toksisk forbindelse under lagring, blir bare noen få næringsprodukter supplert med denne aminosyren.

Hovedenergilageret i kroppen omfatter store molekyler syntetisert fra monomerer av glukose, aminosyrer eller fettsyrer og glycerol. Dannelsen av disse store molekylene gjør det mulig å lagre en stor energimengde uten å endre det osmotiske trykk utenfor akseptable grenser i pattedyr eller forstyrring av substrat og produktbasert lagring av metabolisme. På den annen side tillater energilagrene i muskelen en ganske langsom interorgan transport av energi. Se Cori-syklus, figur 1. Cori-syklus er en vei som beskriver utveksling av drivstofrfnolekyler og byggeblokker for biosyntese, mellom muskel og lever. Utvikling av energitransportsykluser og lågere er godt justert til en naturlig situasjon med næringsinntak med jevne mellomrom.

En ulempe med det naturlige energilagersystemet er den heller ineffektive oppfylling av de raske cellulære energikildene slik som ATP og kreatinfosfat fra glukose, og akkumulering av metabolske avfallsprodukter, slik som melkesyre. Akkumulering av melkesyre, som er resultat av en åpenbar oksygenmangel, er en velkjent begrensende faktor på fysisk yteevne. I MEDLINE/93009547 (Clin Sei 1992 sep; 83(3):367-74) viser Harris et al at kreatin gitt som et supplement til normale subjekter resulterte i en økning i totalt kreatininnhold i muskel. Et stort kreatininnhold øker imidlertid ikke direkte den lagrede energi, men øker evnen til å lagre energi.

Citronsyresyklus er den endelige felles veien for oksidasjon av drivstoffmolekyler. Den tjener også som en kilde for byggeblokker for biosyntese. Se figur 2. Kliniske forsøk på mennesker og dyr som er studert har antydet at ketosyren a-ketoglutarsyre, en glutaminbeslektet metabolitt av citronsyresyklusen, har en virkning som tilsvarer glutamin, på muskelproteinbalansen under stress og medisinsk behandling (Patent SE 462 463, US 5.183.674; Wernerman J. et al, Lancet 335, 701-703,1990). Intravenøs administrering av a-ketoglutarsyre, men ikke glutamin, forbedrer energistatus i muskelen i kritisk syke pasienter (Gamrin L, ESPEN 1993, abstrakt O 48), og dette indikerer en metabolsk uoverensstemmelse mellom de to næringsmidlene når det gjelder virkning på energistatus.

Hos friske individer er glukose og fettsyrer de dominerende energjsubstrater for muskelen. Under fysisk anstrengelse er glukose den raskest mobiliserte energikilden i skjelettmuskel. Den normale lagringskapasiteten av glukose er imidlertid begrenset, og det som er viktigere er at muskelarbeidet skjer i såkalte "raske og middels raske fibere" og er ikke balansert ved en tilsvarende økning i glukoseopptak fra blodstrømmen, og et slikt tap av balanse forårsaker reduksjon i glukosereserven (glykogen). Når glykogenreserven minsker, blir det en øket utnyttelse av fettsyrer i muskelen. Endringen fra glykogen (glukose) til en fettsyreavledet energiproduksjon er ledsaget av en nedgang i muskeleffekt.

Selv om muskelglykogenlageret er den dominerende karbohydratkilden i den arbeidende muskel, er det noe transport av blodglukose inn i muskelen. Nærmere utmattelsespunktet blir blodavledet glukose stadig viktigere for muskelen som en karbohydratkilde. Ikke desto mindre vil fallet i plasmainsulin under utøvelse motvirke transport av glukose inn i muskelen, sannsynligvis for å bevare blodglukosen ved en konsentrasjon som er tilstrekkelig til å sikre et velfungerende sentralnervesystem.

Pyruvat i kombinasjon med dihydroksyaceton øker muskelopptak i glukose både ved hvile og under anstrengelse (Stanko RT et al, J Appl Physiol 69(5), 1651-1656,1990) og dette resulterer i en forbedret benutholdenhet. I praksis er kombinasjon av pyruvat og dihydroksyaceton ikke tilfredsstillende på grunn av dårlig kjemisk stabilitet.

En typisk drikk som er utformet for å støtte energistatus under fysisk anstrengelse er en isoton vandig oppløsning som innbefatter tradisjonelle matingredienser slik som glukose, fruktose og galaktose og salter. På grunn av en begrenset transport av disse sukkere inn i muskelen under fysisk anstrengelse, blir de ikke optimalt utnyttet som energisubstrater. Selv små mengder av sukker har en tendens til å forsinke vannabsorpsjon på grunn av nedsatt vannpassasje gjennom pylorus. Selv et begrenset vanntap, som tilsvarer fire til fem prosent av kroppsvekten, resulterer i en markert minskning i muskelarbeid og ledsagende tap av kroppsprotein.

Foreliggende oppfinnelse skaffer til veie en drikk som tilveiebringer en energikilde i situasjoner med behov for stor og rask energitilførsel til et friskt pattedyr, inkludert mennesker, kjennetegnet ved at den i tillegg til vann har følgende ingredienser: a-ketoglutarsyre;

glukose eller et di- eller polysakkarid som inneholder glukose;

natrium, kalium og kalsium; og

aroma.

Oppfinnelsen angår også en tørr sammensetning kjennetegnet ved at den innbefatter a-ketoglutarsyre, glukose eller et di- eller polysakkarid som inneholder glukose, natrium, kalium, kalsium og aroma i slike proporsjoner at etter at sammensetningen løses i vann tilveiebringes en drikk ifølge oppfinnelsen.

I motsetning til sukkere slik som glukose, skaffer drikken i oppfinnelsen til veie energi med bare en minimal økning av vannretensjon i magen og vil således motvirke tap av vann fra kroppen under fysisk anstrengelse mer effektivt enn konvensjonelle sukkerinneholdende drikker. Den forbedrede vannbalansen minimaliserer tap av kroppsprotein under trening.

Foretrakkede utførelsesformer av oppfinnelsen vil bli tydelige fra følgende beskrivelse og krav.

Den næringsmessig akseptable vannoppløselige bæreren innbefatter fortrinnsvis en eller flere av komponentene: mineraler, vitaminer, karbohydrater, fett og protein, og er i tørr form dersom drikken blir tilveiebragt som et ekstrakt for fortynning. Dersom drikken blir tilveiebragt raskt for konsumering, omfatter den ytterligere vann. Fra den angitte hensikt med drikken i oppfinnelsen vil det være åpenbart at drikken fortrinnsvis ikke er beregnet å tilfredsstille til enhver vesentlig grad kravene hos individet om flere frie, særlig flere essensielle frie aminosyrer. Den ferdige drikken kan ha regulert tonisitet og surhet, f.eks. som en bufret oppløsning. Blant andre ingredienser kan nevnes malinsyre, som forbedrer hastigheten på energigenereirngsoksidasjon av a-ketoglutarsyre. Kombinasjon av a-ketoglutarsyre og malinsyre er en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen.

De to spesielt foretrakkede drikkene i oppfinnelsen er som følger:

Drikk for øket utholdenhet

Drikk for energietterfylling

For å skaffe til veie en ernæringsmessig mer fullstendig oppfylling etter fysisk anstrengelse kan følgende ingredienser bli tilsatt formelen av ovenforbeskrevne drikk:

I motsetning til andre ketosyrer er a-ketoglutarsyre stabil, og således egnet for anvendelse i drikker. pH i drikkene er fortrinnsvis i området fra ca. 2 - 5, og særlig ca. 2 - 4, for å forhindre vekst av bakterier og sopp. På grunn av stabiliteten av a-ketoglutarsyre er produksjon av en steril drikk ved en pH på ca. 6 - 8 også mulig.

Drikken i foreliggende oppfinnelse skaffer til veie energi i henhold til prinsippet med rask energirekruttering i organeller i pattedyrcellen. En organelle er en subcellulær avdeling som representerer en spesialisert metabolsk funksjon, slik som mitokondrier der dannelse av energi ved oksidativ reaksjon i citronsyresyklus foregår. (Se citronsyresyklus, fig. 2). Hovedenergisubstratet i denne drikken, a-ketoglutarsyre, blir raskt omdannet til energi eller andre metabolitter, slik som glukose, og et minimum av metabolske avfallsprodukter, a-ketoglutarsyre stimulerer transport av glukose fra blodet inn i muskelen. Oppfinnelsen vil dermed forbedre yteevnen til muskelfibrene og lagre eller fylle opp det opprinnelige energilageret og resultere i en forbedret fysisk og mental utholdenhet, a-ketoglutarsyre, en bestanddel i glukoneogenesen, øker glykogenavsetningen når den blir administrert før anstrengelse, og fører til forbedret treningsutholdenhet.

a-ketoglutarsyre blir dannet i hver celle som er aktiv på bakgrunn av oksidativ metabolisme og/eller aminosyre deamineringsreaksjoner, og betraktes derfor ikke som et essensielt næringsmiddel. Cellene i tarm-mucosa utnytter a-ketoglutarsyre, avledet fra glutamin, som et energisubstrat. Denne reaksjonen har ikke inntil nå vært betraktet å være begrensende på en optimal tarmfunksjon hos friske individer. Idrettsutøvere som forbruker to til fire ganger så mye kalorier som en utrenet person har ikke blitt grundig studert ut fra dette syn. En ytterligere fordel blir skaffet til veie ved oppfinnelsen på tarmfunksjonen slik det er eksemplifisert ved en vedvarende absorpsjonseffekt under perioder med stort matinntak, og dette tillater en rask oppbygging av kroppens lagrede energinivåer ved hvile.

Sammenholdt vil forbedret muskelenergi og vanntilførsel under fysisk anstrengelse og vedvarende tarmabsorpsjon under perioder med stort matinntak gjøre at oppfinnelsen forenkler forøkelse av muskelvev som et resultat av fysisk trening.

Eksempler på foretrukkede drikker

Eksempel 2

Stabilitetstest

To drikker, A og B, ble fremstilt i henhold til sammensetningene i henholdsvis Eksempel 1 og 2. Drikk A og B ble hver delt i fire prøver og behandlet som følger:

Prøve en: Lagret ved romtemperatur i 24 timer.

Prøve to: Autoklavert ved 120°C i 25 minutter.

Prøve tre: Sterilisert ved oppvarming til 140°C i 5 sekunder (ultrahøy

temperatursterilisering, UHT)

Prøve fire: Sterilisert i henhold til prøve 3 og deretter lagret ved romtemperatur i 6

måneder.

Prøvene ble deretter analysert for innhold av a-ketoglutarsyre, ved glutamat dehydrogenase spesifikk NADH oksidasjon.

Resultater

Etter behandling av prøve en, to og tre ble mer enn 95 % a-ketoglutarsyren tilsatt gjenvunnet fra både drikk A og B. Når de var lagret i 6 måneder (prøve fire), var innholdet av a-ketoglutarsyre i de to drikkene mer enn 90 % av den tilsatte mengden. Den biologiske verdien av andre ingredienser i drikkene var ikke negativt påvirket av tilstedeværelse av a-ketoglutarsyre.

Fysiske tester

Fysisk utøvelsesprogram:

løping 6 kilometer tre ganger pr. uke ved en hastighet som tilsvarer 60-70 % av

maksimal kapasitet.

50-60 sit-ups og 30-40 armhevinger fire ganger pr. uke.

Fysisk test 1

Studiegruppe

Seks friske menn som på regulær basis utøvet fysisk trening i henhold til treningsprogrammet over under minst et år forut for igangsettelse av studien.

Studien ble delt i to perioder:

I. Testpersonene gjennomgikk fysisk trening som beskrevet i en måned. Under denne måneden konsumerte de tre ganger 200 ml pr. dag av en energirik konvensjonell drikk for sportsutøvere, og denne inneholdt salter og 7,5 g glukose pr. 100 ml.

n. Testpersonene fortsatte sin fysiske trening i henhold til protokollen for andre måned. Ved starten av denne måneden forandret de fra en konvensjonell drikk til konsumering av tre ganger 200 ml pr. dag av drikken i henhold til foreliggende oppfinnelse (se Eksempel 1).

Resultater

Under studieperioden (T), når den konvensjonelle drikken ble tilveiebragt, forbedret de friske mennene ikke sine fysiske ytelser. En endring til en drikk i henhold til oppfinnelsen (studieperiode II) ble ledsaget av en øket fysisk yteevne som tilsvarer 10 til 20 % av gjennomsnitts løpshastighet og antall sit-ups og armhevinger før utmattelse.

Når de konsumerte en drikk ifølge oppfinnelsen, var oksygengjelden mindre uttalt under dag til dag intensiv korttids fysisk anstrengelse.

I og med at konvensjonell sukkerinneholdende drikk ble konsumert, nær ved og under fysisk anstrengelse, åpenbarte det seg i magen en langsom absorpsjon av væsken. I motsetning til dette ble drikken som var sammensatt ifølge foreliggende oppfinnelse absorbert når den ble anvendt nær og under anstrengelsen.

Fysisk test 2

Seks friske menn som gjennomførte ukentlig fysisk trening som beskrevet i fysisk test 1 ble tilveiebragt med en drikk ifølge foreliggende oppfinnelse i løpet av en periode på seks måneder. Drikken var sammmensatt ifølge Eksempel 1, med unntagelse av varierende innhold av a-ketoglutarsyre mellom 0,01 og 3,5 g pr. 100 ml malinsyre i forhold til dette. De forskjellige drikkene ble holdt med samme kaloriinnhold ved å kompensere det varierende innhold av organiske syrer med en forholdsmessig andel av glukose.

Resultater

Testpersonene rapporterte en forbedret utholdenhet under fysisk anstrengelse når de konsumerte en drikk som innbefattet 0,1 til 2,5 g a-ketoglutarsyre pr. 100 ml. Umiddelbart etter treningen resulterte konsumering av en drikk inneholdende en kombinasjon av a-ketoglutarsyre og malinsyre i en betydelig raskere energiforsterkning sammenlignet med en drikk inneholdende a-ketoglutarsyre alene.

Fysisk test 3

Studiegruppe

Seks godt trente langdistanseløpere var med i en studie under en treningsperiode i henhold til det fysiske treningsprogrammet over. Idrettsutøverne ble tilveiebragt med en , drikk ifølge oppfinnelsen i henhold til Eksempel 2. Under en studieperiode på en måned konsumerte de 600 til 800 ml pr. dag av drikken.

Resultater

Idrettsutøverne registrerte en øket treningstoleranse dagen etter hardtrening, som vedvarende utholdenhet. Starten på muskeltretthet under fysisk trening ble forskjøvet og ble korrelert til en minsket akkumulering av melkesyre. Videre tolket utøverne deler av virkningene av drikken mot fysisk yteevne, som en rask oppbygging av kroppens lagrede energinivåer ved hvile. Den økede treningstoleransen i kombinasjon med et høyt nivå av lagret energi minimaliserer forbrenning av aminosyrer og forenkler således tilvekst av muskelprotein og utvikling av muskelyteevne.

Claims

1. Drikk som tilveiebringer en energikilde i situasjoner med behov for stor og rask energitilførsel til et friskt pattedyr, inkludert mennesker, karakterisert ved at den i tillegg til vann har følgende ingredienser: a-ketoglutarsyre; glukose eller et di- eller polysakkarid som inneholder glukose; natrium, kalium og kalsium; og aroma.

2. Drikk ifølge krav 1, karakterisert ved at den pr. 1000 ml drikk inneholder: a-ketoglutarsyre 0,5-2 g glukose eller et di- eller polysakkarid som inneholder glukose 1-8 g natrium, kalium og kalsium 0,5-2,5 g

3. Drikk ifølge krav 2, karakterisert ved at innholdet av a-ketoglutarsyre er 1,0-1,5 g/100 ml og innholdet av glukose eller et di- eller polysakkarid som inneholder glukose er 2-6 g/100 ml.

4. Drikk ifølge et hvilket som helst av kravene 1-3, karakterisert ved at drikken ytterligere inneholder eplesyre og/eller fruktose, foretrukket innenfor områdene: Eplesyre 0,3-3 g/100 ml Fruktose 0,5-1,5 g/100 ml

5. Drikk ifølge krav 4, karakterisert ved at forholdet mellom a-ketoglutarsyre og eplesyre er 1:1,5.

6. Drikk ifølge et hvilket som helst av kravene 2-5, karakterisert v e d at drikken ytterligere har følgende ingredienser pr. 100 ml innenfor foretrukne omrader:

7. Tørr sammensetning, karakterisert ved at den innbefatter a-ketoglutarsyre, glukose eller et di- eller polysakkarid som inneholder glukose, natrium, kalium, kalsium og aroma i slike proporsjoner at etter at sammensetningen løses i vann tilveiebringes en drikk ifølge krav 2 og 3.

8. Tørr sammensetning ifølge krav 7, karakterisert ved at den ytterligere inneholder eplesyre og/eller fruktose i slike proporsjoner at etter at sammensetningen løses i vann tilveiebringes en drikk ifølge krav 4.

9. Tørr sammensetning ifølge krav 7 eller 8, karakterisert v e d at den ytterligere inneholder vannoppløselig protein, essentielle mineraler ifølge WHO, vitaminer ifølge WHO, samt eventuelle lipider og fettsyrer i slike proporsjoner at sammensetningens oppløsning i vann tilveiebringer en drikk ifølge krav 6.