TWI483684B - 肌肉增強劑 - Google Patents

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Description

肌肉增強劑
本發明係關於一種肌肉增強劑，該肌肉增強劑有優異的肌力增強效果，對在持續長時間不活動及無重力狀態萎縮的肌肉的提早回復及辛苦的鍛鍊後的肌肉回復有效，且苦味少、安定性及安全性優異。
本發明又關於含有該肌肉增強劑之肌肉增強用飲食品、肌肉增強用營養組成物或是肌肉增強用飼料。
長期不活動及無重力狀態已知會對生物的身體造成各種生理學上的異常(體重降低、骨骼的脫鈣、骨骼肌的萎縮等)。例如，因骨折等造成的長期間地以石膏固定或長期間的臥床狀態，相較於健康的人會導致顯著地肌肉量的減少。又，已知太空人若長期停留在太空後返回地球，因為肌肉量減少甚至變得連站立都沒辦法。因此，關於利用攝取的飲食成分，尤其是蛋白質或胺基酸等營養來使骨骼肌萎縮得以預防與提早回復的研究正在進行中。例如，非專利文獻1中，利用大豆蛋白質作為飲食蛋白質來源，探討對於因為長期的無重力狀態而引起的骨骼肌萎縮之減輕效果，顯示了藉由大豆蛋白質的攝取，對腹肌的肌重量降低的抑制效果。
又，雖然已知運動選手等進行激烈的鍛鍊後，肌肉無論營養素攝取如何，會隨運動負荷而增加，然而肌肉量增加之原料即胺基酸的不足可能會抑制肌肉的合成。因此，關於運動鍛鍊中蛋白質及胜肽的攝取對肌肉蛋白質的合成所造成的影響也正在研究中。例如，非專利文獻2中，研究關於大豆胜肽的攝取對於使小鼠長期間持久運動後之肌肉合成．維持的影響，指出大豆胜肽的攝取使腹肌及四頭肌的肌重量增加。然而，大豆胜肽因為有特殊的苦味且分散於水中後變白濁，於飲食品等使用時有限制，尤其是有無法使用於要求透明性的製品的缺點。
已知牛奶中含有的乳清蛋白質比起大豆蛋白質，與肌肉合成 有關的分支鏈胺基酸含量較高，又NPU(Net Protein Utilization；淨蛋白質利用率)亦高。然而，實際上關於乳清蛋白質或是其水解物亦即乳清胜肽的攝取對肌肉量增加的影響並無有系統的彙整報告。又，為了防止牛奶、乳製品的食物過敏，乳清蛋白質的水解物被用在各種製品。尤其，牛奶的乳清蛋白質與母乳中所含的蛋白質不同，被認為會成為過敏原，已知有人為了防止過敏將乳清蛋白質以酵素進行水解，提出專利文獻1及專利文獻2等的方法。此等方法，例如藉由製造乳清蛋白質水解物時，於酵素處理後將酵素加熱失活，再藉由實施酵素處理方法，則1)對加熱失活後精製的乳清蛋白的沉澱物、凝結物，難以進行酵素處理，無法使其抗原性的降低及產量提升，2)於預先酵素處理前，將乳清蛋白質加熱處理(90℃，10分鐘以上)則造成產量降低等的許多問題。
[專利文獻1]日本特開平2-002319號公報
[專利文獻2]日本特開平2-138991號公報
[非專利文獻1]多田等，大豆蛋白質研究Vol.2 pp112-117(1999)
[非專利文獻2]伏木等，大豆蛋白質研究會會刊Vol.16 pp1-3(1995)
本發明之目的在於提供一種由具有肌肉量增加效果之乳清蛋白質水解物構成之肌肉增強劑。又，目的在於提供具有肌肉增強作用、安全性優異、無風味上問題之經口攝取之肌肉增強用飲食品、肌肉增強用營養組成物、肌肉增強用飼料。
為解決上述問題，發明人等如上述，對在特定的條件將乳清蛋白質添加耐熱性的蛋白質水解酵素，使其熱變性並同時酵素分解而可得到的乳清蛋白質水解物努力研究，發現：下列的乳清蛋白質水解物具有滿足上述目的的肌肉增強作用：如本發明之專利申請範圍所記載，分子量分布為10kDa以下且主要峰部為200Da~3kDa、APL(平均胜肽鏈長)為2~8、相對於全部的構成成分，游離胺基酸含量為20%以下、抗原性為β-乳球蛋白的抗原性的1/100,000以下。
因此，本發明係包含以下之構成：
(1)　一種肌肉增強劑，含有具有以下特徵的乳清蛋白質水解物為其有效成分：
1.分子量分布為10kDa以下且主要峰部為200Da~3kDa
2.APL(平均胜肽鏈長)為2~8
3.游離胺基酸含量為20%以下
4.抗原性為β-乳球蛋白的1/100,000以下
(2)　如(1)之肌肉增強劑，其中：作為有效成分而含有的乳清蛋白質水解物係於pH6~10、50~70℃，利用耐熱性的蛋白質水解酵素使乳清蛋白質熱變性並同時分解，再加熱使酵素失活而得者。
(3)　如(1)之肌肉增強劑，其中：作為有效成分而含有的乳清蛋白質水解物係於pH6~10、20~55℃，利用蛋白質水解酵素使乳清蛋白質分解，再升溫至50~70℃，於pH6~10、50~70℃利用耐熱性的蛋白質水解酵素使未分解的乳清蛋白質熱變性並同時分解，再加熱使酵素失活而得。
(4)　如(1)之肌肉增強劑，其中：前述乳清蛋白質水解物係於pH6~10、20~55℃利用蛋白質水解酵素使乳清蛋白質分解，再升溫至50~70℃，於pH6~10、50~70℃利用耐熱性的蛋白質水解酵素，使未分解的乳清蛋白質熱變性並同時分解，升溫加熱使酵素失活後，以截留分子量1~20kDa的超過濾膜處理將未分解的蛋白質去除，再以截留分子量100~500Da的微過濾膜處理去除低分子量區分而得。
(5)　一種肌肉增強用飲食品、肌肉增強用營養組成物或是肌肉增強用飼料，其特徵在於包含(1)~(4)中任一項之肌肉增強劑。
(6)　一種肌肉增強方法，係藉由攝取10g/日以上之具有以下特徵之乳清蛋白質水解物：
1.分子量分布為10kDa以下且主要峰部為200Da~3kDa
2.APL(平均胜肽鏈長)為2~8
3.游離胺基酸含量為20%以下
4.抗原性為β-乳球蛋白的1/100,000以下
本發明之肌肉增強劑，有顯著的肌肉合成作用效果，對從肌肉萎縮狀態的回復及因激烈的鍛鍊而造成損傷的肌肉的回復有用。
作為此肌肉增強劑的有效成分使用的乳清蛋白質水解物，如後述，已確認其抗原性與β-乳球蛋白比較為1/100,000以下，與乳清蛋白質比較為1/100,000以下，安全性高。
又，乳清蛋白質水解物藉由超過濾膜(UF)或微過濾膜(MF)處理，可提升其水溶性。
再者，可提供含有上述肌肉增強劑作為有效成分之具有肌肉增強效果，安全性優異的肌肉增強用飲食品、肌肉增強用營養組成物或是肌肉增強用飼料。
再者，又因為本發明之肌肉增強劑係以乳清蛋白質作為原料，可簡便且具經濟性、容易地進行製造。
 [實施發明之最佳形態]
於本發明之肌肉增強劑中含有的乳清蛋白質水解物，係藉由使乳清蛋白質成為pH6~10、50~70℃，於其中添加耐熱性的蛋白質水解酵素，使其熱變性並同時分解後，加熱使酵素失活得到之具有肌肉增強作用者，又，進行上述酵素分解前，於pH6~10、20~55℃利用蛋白質水解酵素將乳清蛋白質分解，不進行冷卻，立即以上述條件進行酵素分解，則產率可更加提高。
並且，將如上述調製後的乳清蛋白水解物藉由選擇自以截留分子量為1kDa~20kDa，較佳為2kDa~10kDa的超過濾膜(UF)及/或以截留分子量為100Da~500Da，較佳為150Da~300Da之微過濾膜(MF)的方法進行濃縮，可更加提高肌肉增強作用。又，苦味可更加降低，透明性可提高。
本發明中之乳清蛋白質係指牛奶、水牛、山羊、人類等的哺乳動物的乳清、其凝集物、粉末或是精製蛋白質，使其酵素反應時於水溶液的狀態使用。
雖然將該溶液調整為pH6~10，然而因為通常乳清蛋白質在此範圍的pH，不需要特別進行調整，必要時利用鹽酸、檸檬酸及乳酸等的酸性溶液或是苛性鹼、氫氧化鈣、磷酸鈉等的鹼性溶液使成為pH6~10。藉由加熱升溫至50~70℃，然而耐熱性的蛋白質水解酵素，於加熱前添加且加熱中也進行酵素分解者，比起於升溫後添加在產率方面較佳。
係一般的蛋白質水解酵素的蛋白酶(Protease)之最適溫度為40℃以下，但耐熱性的蛋白質水解酵素為45℃以上，作為耐熱性的蛋白質水解酵素者，只要有如此的最適溫度之耐熱性的蛋白質水解酵素，則無特別限制皆可使用。如此的耐熱性的蛋白質水解酵素可舉例如：木瓜酵素、Protease S(商品名)、Proleather(商品名)、Thermoase(商品名)、Alcalase(商品名)、Protin A(商品名)等。耐熱性的蛋白質水解酵素於80℃加熱30分鐘後，殘留活性為10%或是為其以上者為理想。又，多數的酵素並用時比起單一的酵素，效果較佳。反應以進行30分鐘~10小時的程度較佳。
最後將反應液加熱使酵素失活。酵素的失活可藉由將反應液於100℃以上加熱10秒鐘進行。
使酵素失活後，將反應液離心分離後回收上清液，將上清液乾燥製成粉末製品。又，離心分離時所產生的沉澱物相較於上清液，因為低過敏原化的程度小，將其去除較佳，但若無抗原性的問題，將反應液直接乾燥使用也無妨。
藉由此方法得到的乳清蛋白質水解物，利用Inhibition ELISA方法[日本小兒過敏學會雜誌，1，36(1987)]測定，確定其抗原性與β-乳球蛋白比較為1/100,000以下，與乳清蛋白質比較為1/100,000以下，故極為安全。又，因為其水溶液為透明且苦味度為約2，使 用在製品時並無限制。
本發明之乳清蛋白質水解物，雖可直接作為肌肉增強劑使用，也可依照通常的方法，製劑為粉末製劑、顆粒製劑、錠狀製劑、膠囊製劑、飲料製劑等後使用。又，再利用超過濾(UF)膜或微過濾(MF)膜處理而得的乳清蛋白質水解物可以直接作為肌肉增強劑使用，也可以直接乾燥使用。又，也可以依照通常的方法，製劑化後使用。
又，將此等製劑化後，也可配合於營養劑或優格、飲料、乳飲料、薄餅乾等的飲食品、飼料及營養補充物等。
肌肉增強用飲食品、肌肉增強用營養組成物、肌肉增強用飼料中蛋白質分解物的配合量雖無特別限制，但以成人每人每日可攝取乳清蛋白質水解物10g以上，較佳為20g以上來進行商品設計較佳。
本發明之肌肉增強劑，可於上述有效成分添加適當的助劑並製劑為任意的形態後，製成可經口投予的肌肉增強劑。
以下顯示實施例、比較例及試驗例詳細說明關於本發明，但此等僅單純為舉例，本發明不因此等而受到任何限制。
又，在實施例中，透明性及苦味的評價係利用下列的方法評價。
透明性評價法：調製1%乳清蛋白質水解物溶液，測定於650nm的吸光度。
苦味評價法：調製10%乳清蛋白質水解物溶液，添加為苦味物質的鹽酸奎寧(quinine hydrochloride)，評價苦味。如表1所示，若是苦味計分為2分以下，則可利用於飲食品等。
[實施例1]
於乳清蛋白質10%水溶液1L中，添加使其成為木瓜酵素50U/g‧乳清蛋白質及Proleather(Amano Enzyme公司製) 150U/g‧乳清蛋白質，調整為pH8，於55℃使乳清蛋白質變性並同時進行酵素分解6小時。將反應液於100℃加熱15秒以上，使酵素失活，離心分離後回收上清液，再將其乾燥後得到乳清蛋白質水解物。
得到的乳清蛋白質水解物的分子量分布為10kDa以下，主要峰部為1.3kDa，APL為7.2，相對於全部的構成成分，游離胺基酸含量為18.9%。
利用Inhibition ELISA法測定相對β-乳球蛋白的抗原性的減少，結果為1/100,000以下，產率(將酵素反應液離心分離，上清液的乾燥重量相對於加入量的乾燥重量的比率(%))為80.3%，苦味度為2。
得到的乳清蛋白質水解物的胺基酸組成如表2所示。
如此而得的乳清蛋白質水解物可直接作為發明的肌肉增強劑使用。
本實施例中得到的乳清蛋白質水解物的水溶液為透明且苦味度為約2，故具有於製劑、食品、飲料等的配合時操作容易的特徵。
[實施例2]
於乳清蛋白質10%水溶液1L中，添加木瓜酵素50U/g‧乳清蛋白質及Proleather(Amano Enzyme公司製) 150U/g‧乳清蛋白質，於pH8、50℃進行酵素分解3小時。使其升溫至55℃，在此溫度維持3小時，使蛋白質變性的同時進行蛋白質的酵素分解，再於100℃加熱15秒以上，使酵素失活。將此反應液以截留分子量10kDa的UF膜(STC公司製)及截留分子量300Da的MF膜(STC公司製)進行處理，回收濃縮液區分，將其乾燥得到乳清蛋白質水解物。
得到的乳清蛋白質水解物的分子量分布為10kDa以下，主要峰部為500Da、APL為3.0，相對於全部的構成成分，游離胺基酸含量為15.2%。
利用Inhibition ELISA法測定相對β-乳球蛋白的抗原性的減少，結果為1/100,000以下，產率為65.4%，苦味度為2。
如此而得的乳清蛋白質水解物可直接作為本發明之肌肉增強劑使用。
[比較例1]
將乳清蛋白質120g溶解於精製水1800ml，利用1M苛性鈉溶液將pH值調整為7.0。接著，於60℃加熱10分鐘殺菌，維持在45℃添加Amano A(Amano Enzyme公司製) 20g，使反應2小時。於80℃加熱10分鐘使酵素失活，冷凍乾燥，得到乳清蛋白質水解物。
得到的乳清蛋白質水解物的分解率為18%，產率為80.6%。
[比較例2]
將乳清蛋白質120g溶解於精製水1800ml，利用1M苛性鈉溶液將pH值調整為7.0。接著，於60℃加熱10分鐘殺菌，維持 在45℃添加Amano A(Amano Enzyme公司製)20g，使反應8小時。於80℃加熱10分鐘使酵素失活，冷凍乾燥，得到乳清蛋白質水解物。
得到的乳清蛋白質水解物的分解率為30%，產率為80.6%。
[試驗例1]
(透明性試驗)
調製實施例1、2及比較例1、2中的各種蛋白質水解物的1%水溶液，測定於650nm的吸光度。其結果表示如表2。
由實施例1、2的乳清蛋白質水解物之吸光度低可知其透明性高。另一方面，在比較試樣中，與實施例1、2的乳清蛋白質 水解物比較，吸光度高，可知其透明度低。又，膜處理後的實施例2之乳清蛋白質水解物的吸光度較實施例1的乳清蛋白質水解物低，透明度性較優異。
[試驗例2]
(肌力回復試驗)
實驗動物方面，將由日本SLC買進的5週齡的Wistar系雌大鼠於6週齡時分類4群，使各群的體重相等(各組n=6~7、144 ±6.8g)。
飼料係提供以AIN93標準飼料為基礎，將酪蛋白蛋白質以水 解前的乳清蛋白質、實施例1的乳清蛋白質水解物、實施例2的乳清蛋白質水解物置換者。雖攝取量定為自由，但每2~3天測定攝食量。
後腳懸吊期間中(1週)全部的大鼠攝取標準飼料。後腳懸吊終了後，在通常的飼育籠內飼育1週，不同的試樣條件只適用 於此回復期間中。又，控制組定為攝取標準飼料的同時進行後腳懸吊之群。
回復期間結束後，在以戊巴比妥鈉(pentobarbital sodium)(50mg/kg)麻醉下取出小腿骨骼肌(比目魚肌：SOL)，進行肌 蛋白重量的測定。
每單位體重之比目魚肌之相對肌肉蛋白質含量測定結果如表3所示。
b：與控制組比較，有顯著差異(p<0.05)
c：與標準食群比較，有顯著差異(p<0.05)
d：乳清蛋白質群比較，有顯著差異(p<0.05)
單位體重的相對肌肉蛋白質含量，僅標準飼料群及乳清蛋白質群比起控制組，顯示出統計學上有意義的肌重量降低。又 ，攝取實施例1及實施例2之乳清蛋白質水解物的群中，被認為未有顯著的肌重量降低。
[實施例3]
(肌肉增強用營養組成物之調製)
將實施例2中得到的乳清蛋白質水解物50g溶解於4950g的去離子水，加熱至50℃後，在TK均質混合機(TK ROBO MICS ，特殊機化工業公司製)以6000rpm攪拌混合30分鐘後，得到乳清蛋白水解物溶液50g/5kg的乳清蛋白質水解物溶液。於該乳清蛋白質水解物溶液5.0kg中 ，配合酪蛋白5.0kg、大豆蛋白質5.0kg、魚油1.0kg、紫蘇油3.0kg、糊精18.0kg、礦物質混合物6.0kg、維他命混合物1.95kg、乳化劑2.0kg、安定劑 4.0kg、香料0.05kg，充填入200ml的殺菌軟袋，在殺菌釜(第一種壓力容器，型號：RCS-4CRTGN、日阪製造所製)於121℃、殺菌20分鐘，製成本發明的 肌肉增強用營養組成物50kg。
又，該肌肉增強用營養組成物中，每100g含有乳清蛋白質水解物100mg。
[實施例4]
(肌肉增強用飲料之調製)
將脫脂奶粉300g溶解於去離子水409g後，溶解實施例1得到的乳清白質水解物1g，加熱至50℃後，在Ultra Disperser (ULTRA-TURRAX T-25；IKA日本公司製)以9500rpm攪拌混合30分鐘。添加麥芽糖醇100g、酸味料2g、還原水飴20g、香料2g、去離子水166g後，充填 於100ml的玻璃瓶，於90℃殺菌15分鐘後，密封，調製成本發明的肌肉增強用飲料10瓶(100ml裝)。
又，該肌肉增強用飲料中，每100ml含有乳清蛋白質水解物100mg。
[實施例5]
(犬用肌肉增強用飼料之調製)
將實施例2中得到的乳清蛋白質水解物200g溶解於99.8kg之去離子水，加熱至50℃後，在TK均質混合機(MARK II 160 型；特殊機化工業公司製)以3600rpm攪拌混合40分鐘，得到乳清蛋白質水解物含量為2g/100g之乳清蛋白質水解物溶液。於該乳清蛋 白水解物溶液10kg中配合黃豆粕12kg、脫脂奶粉14kg、黃豆油4kg、玉米油2kg、棕櫚油23.2kg、玉米澱粉14kg、麵粉9kg、糠麩2kg、維生素混合物 5kg、纖維素2.8kg、礦物質混合物2kg，於120℃殺菌4分鐘，製得本發明之犬用肌肉增強飼料100kg。
又，該犬用肌肉增強用飼料中，每100g含有乳清蛋白質水解物20mg。

Claims (6)

  1. 一種肌肉增強劑，係以具有以下特徵之乳清蛋白水解物作為有效成分：(1)分子量分布 為10kDa以下且主要峰部為200Da~3kDa；(2)APL(平均胜肽鏈長)為2~8；(3)游離胺基酸含量為20%以下；(4)抗原性為β-乳球蛋白的1/100,000以下；該乳 清蛋白水解物藉由以截留分子量1~20kDa的超過濾膜及以截留分子量100~500Da的微過濾膜進行濃縮。
  2. 如專利申請範圍第1項之肌肉增強劑，其中，該乳清蛋白質水解物係於pH6~10、50~70℃，利 用耐熱性的蛋白質水解酵素使乳清蛋白質熱變性並同時分解，再加熱使酵素失活而得。
  3. 如專利申請範圍第1項之肌肉增強劑，其中，該乳清蛋白質水解物係於pH6~10、20~55℃，利 用蛋白質水解酵素分解乳清蛋白質，再升溫至50~70℃，於pH6~10、50~70℃，利用耐熱性的蛋白質水解酵素使未分解的乳清蛋白質熱變性並同時分解， 再加熱使酵素失活而得。
  4. 一種肌肉增強用飲食品，其特徵在於包含專利申請範圍第1~3項之肌肉增強劑。
  5. 一種營養組成物，其特徵在於包含專利申請範圍第1~3項之肌肉增強劑。
  6. 一種飼料，其特徵在於包含專利申請範圍第1~3項之肌肉增強劑。
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