WO2007022968A1 - Proteinzusammensetzung zur behandlung von proteinmangelzuständen - Google Patents
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Classifications
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- A23V2002/00—Food compositions, function of food ingredients or processes for food or foodstuffs
Definitions
- the invention relates to a dietetic composition based on proteins for physiological and / or pathological conditions. It also relates to the use of a protein composition for dietary purposes in the physiological and / or pathological area.
- peptides and proteins composed of ⁇ -amino acids represent the third large group of food and reserve substances. These are naturally occurring copolymers, which are composed by condensation of usually 20 different ⁇ -amino acids as monomers. Peptides and proteins differ in size. From about 100 amino acid residues are usually called proteins, smaller molecules are referred to as peptides.
- amino acids are always understood as meaning protein-inherent ⁇ -amino acids.
- the essential amino acids isoleucine, (He), leucine (Leu), lysine (Lys), methionine (Met), phenylalanine (Phe), threonine (Thr), tryptophan (Trp) and valine (VaI) have to be supplied by food.
- amino acids are not always in the same ratio. In some cases not all amino acids are present at the same time.
- protein is one of the fewest to dispense with.
- Different proteins in food are not biologically equivalent because of different amino acid composition for humans.
- humans can use meat to build more of the body's own substance than wheat or corn proteins.
- This biological value is given in numerical values, with the value for whole egg arbitrarily set at 100. The higher the biological value, the more endogenous substance can be built from a protein.
- Proteins that are supplied with food via the digestive tract are degraded in the stomach and intestine under the influence of protein-splitting enzymes to form peptides and amino acids.
- the fission products then migrate through the intestinal wall and are either oxidized to carbon dioxide and water in the cells after being quenched, or, with the help of nucleic acids and enzymes, are then combined to form native proteins.
- Lysosomes and the cathepsins they contain play an important role in cell proliferation, resulting in faster breakdown of proteins containing specific amino acid sequences. It has been found that especially oligopeptides can be absorbed by the body quickly, while very large proteins and also free amino acids are absorbed less quickly.
- Some diseases such as heart disease, injuries, trauma, and liver disease can lead to increased protein requirements of the body. Also geriatric restrictions often lead to the Patients consume too little protein through their daily diet, which also leads to a protein deficiency.
- the commercially available protein products have the disadvantage that the amino acid composition often does not correspond to the composition required by the body.
- the biological value of the known protein products is usually lower than desired.
- BCAA branched-chain amino acids
- BCAA metabolism of BCAA takes place via the skeletal muscle, while the other amino acids in the liver are degraded directly to glucose via gluconeogenesis.
- muscle protein synthesis is usually controlled via the leucine / insulin chain.
- Whey products with an improved content of two-chain amino acids have the disadvantage that the balance between the amino acids does not appear to be balanced, because the balance between the amino acids occurring metabolites, such as purines, are disadvantageous and can lead to metabolic disorders.
- compositions for nutritional purposes which may contain amino acid compositions in addition to protein-free carbohydrates and special protein-free polyunsaturated fats.
- amino acid compositions consist of individual amino acids, which are not edible for ordinary consumers because of their malodour and are also too expensive, so that they are used at best for highly specific individual applications. Per os, these compositions are only taken by tube or capsule and the like of patients.
- EP 15 82 207 describes amino acid-containing diets, but no protein-based diets. In this respect, the predicted also applies here.
- EP 14 79 300 describes the preparation of a dry powder of amino acids by means of a special method for the specific particle sizes, which in turn are to be used as medical diets. Not described are proteins with a specific content of BCAA.
- the invention is therefore based on the object to provide a dietetic food based on proteins that produce an improved nitrogen balance in the body.
- Another object of the present invention is to provide a protein-based dietetic product which is inexpensive to produce and moreover has good taste.
- Another object of the invention is to provide a protein composition for better treatment of physiological and / or pathological protein deficiency states. It is a further object of the invention to provide a protein composition for the treatment of protein deficiency states which has an amino acid composition which is needed by the body and can be readily absorbed by the body.
- a protein composition for the treatment of pathological / physiological conditions is found, which can be easily absorbed by the body.
- the pathologically related protein deficiency states include all morbid and age-related protein deficiencies of a human or mammal, such as protein deficiencies associated with heart disease, injury, trauma and / or liver disease, and / or protein deficiency conditions in patients suffering from geriatric restrictions and / or artificially nourished. Also obesity with a body mass of more than 35 is to be expected to these states.
- "Morbid protein deficiencies” are those that are treated by doctors, especially treated clinically.
- physiological is meant the healthy state of a human having a clinically unobtrusive protein requirement.
- This need includes all non-diseased protein supplementation states of a human or mammal, such as protein supplementation states through muscle building in sports, especially weight training, protein supplementation states in intense endurance sports, and protein supplementation states in calorie-reduced diets for weight loss (up to a body mass below 35) or diets in the context of diabetes type IL
- Physiologically induced, clinically unobtrusive protein increase is one that does not need to be treated by doctors.
- the amino acids in the protein composition according to the invention may be present as oligopeptides consisting of 2 to 10 condensed amino acids, as polypeptides consisting of 11 to about 100 condensed amino acids and as higher molecular weight proteins consisting of more than 100 condensed amino acids.
- Preferred are protein compositions in which at least 10% by weight of oligopeptides and polypeptides, based on the total weight, the oligopeptides, the polypeptides and the higher molecular weight proteins exist. In a particularly preferred embodiment, this proportion is at least 20 percent by weight, more preferably at least 40 percent and especially at least 60 percent by weight.
- a protein composition according to the invention according to an analysis according to Kjeldal preferably consists of at least 80% by weight, based on the dry weight of the protein composition, more preferably at least 85% by weight and especially at least 90% by weight of oligopeptides, polypeptides and high molecular weight proteins.
- the amino acids used include all proteinic amino acids.
- a protein composition according to the invention for nutritional supplementation has all the essential amino acids.
- any such protein composition has at least all essential and further, non-essential, protein-specific amino acids, and in particular such a protein composition has at least the amino acids Ala, Arg, Asp, Cys, Glu, Gly, His, He, Leu, Lys, Met , Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr and VaI.
- the branched-chain amino acids used in this invention are isoleucine, leucine and valine.
- the weight ratio of isoleucine: leucine is from 1: 1.4 to 1: 2.5 and the ratio of isoleucine: valine from 1: 1 to 1: 3.
- a ratio of isoleucine to leucine of 1: 1.35 to 1: 1.39 and of isoleucine to valine of 1: 1, 69 to 1: 1, 73 is preferred.
- a protein composition according to the invention is a protein composition obtained from whey and / or milk. It is particularly preferred that the protein composition has been recovered from whey using ultrafiltration techniques and / or microfiltration techniques.
- whey proteins are: ⁇ -lactoglobulin (BCAA: 25 wt .-% / 100 g protein), ⁇ -lactalbumin (21%), oligomacropeptides (22.5%) and serum albumin, immunoglobulin and lactoferrin.
- BCAA ⁇ -lactoglobulin
- ⁇ -lactalbumin 21%
- oligomacropeptides 22.5%)
- serum albumin immunoglobulin and lactoferrin
- the milk also contains the caseins with a BCAA content of about 23% by weight.
- proteins can be separated by the usual separation method, for example by concentration and fractionation in RO filtration processes (reverse osmosis) and by selective precipitation processes.
- RO membrane filtration the individual proteins are separated depending on their molecular weights, ie their protein sizes, using membranes which, for example, can separate ⁇ -lactalbumin and immunoglobulin as a result of their large differences in the molecular masses.
- proteins can also be separated due to their combined differences in weight and size.
- the pH adjustment is essential in terms of the isoelectric point of the respective proteins, in which the respective protein precipitates.
- An example is the chemical precipitation at the isoelectric point by adjusting the pH at low ionic strengths, at which the affected proteins precipitate, while the other proteins remain solution, so that, for example, ⁇ -lactalbumin by adjusting the pH to 4.2 below Denaturation and aggregation precipitates while the supernatant solution is enriched in the remaining proteins such as ⁇ -lactoglobulin (see Australian J. Dairy Technol. 38: 144-149 (1983).
- fractional precipitation also makes it possible to essentially separate the whey proteins into their constituents.
- Whey proteins are available from several manufacturers, for example from Volactive, GB, Ross, USA or Danmark Protein, Denmark.
- these proteins Because of their cleavage by hydrolysis or by enzyme reaction in their protein fragments, these proteins have the advantage that the viscosity of these solutions drops significantly with the same amount of protein, often by a factor of 10, so that aqueous solutions due to the lower viscosity significantly better by probes to patients administer to let.
- Proteins have the advantage over crystalline amino acids that they are accepted by all patients when taken orally in large quantities because of their usually good taste. In contrast, mixtures of individual amino acids in larger amounts are practically not per os administered to patients due to their foul taste of individual amino acids and are rejected by them even with the addition of flavor enhancers.
- amino acid-based dietetic compositions are also limited to natural proteins and their isolates, as well as degradation products thereof, whereby only amino acids may be added whose taste is acceptable.
- the latter include the branched-chain amino acids leucine, isoleucine and valine.
- Proteins which can be used according to the invention are all proteins, in particular whey proteins and derivatives thereof, which have at least a content of BCAA of 27.5 g / 100 g of protein Preferred are proteins which have at least a BCAA content of 30% by weight The upper content of BCAA in the proteins should not exceed 40% by weight and advantageously remain below 35% by weight. Should these proteins not have the abovementioned BCAA content as starting material, then such proteins become so much crystalline BCAA Isoeucine, leucine and valine are added until the indicated lower limit of 27.5, preferably 30% by weight is reached, but the addition of crystalline BCAA is limited to a maximum of 6% by weight. that their relative pattern agrees with the BCAA pattern of the parent protein, ie the relative proportions of the BCAA do not change as a result such protein / AS mixtures under the above "proteins”.
- the protein composition according to the invention is soluble in water.
- a solubility of Protein composition at 20 0 C of at least 5 weight percent, in particular of at least 8 weight percent.
- Solubility is defined so that at a layer thickness of 1 cm, the transmission of white light of a solution of the protein composition at 20 ° C is at most 10 percent lower than that of distilled water.
- the biological value of dietary protein indicates how valuable the protein of a particular food or protein composition is for building muscle and other body proteins (e.g., enzymes, hormones).
- the reference value is the whole egg protein, because it has been given a biological value of 100. All other proteins are related to whole egg protein.
- EAA index essential amino acid index
- T test protein
- R reference protein
- n number of considered amino acids
- EAA Index Essentially Amino Acid Index
- a protein composition according to the invention has a biological valency of greater than 135, more preferably greater than 140, in particular greater than 145.
- the proteins or protein / BCAA mixtures may, if appropriate, also be provided with carbohydrates, vitamins, inorganic salts and trace elements.
- Vitamin C, niacin, vitamin B 1 and B 2 , folic acid, biotin, pantothenic acid, choline, vitamin A, vitamin D or vitamin E can be added as vitamins.
- conventional electrolytes such as calcium, magnesium, sodium and potassium salts can be added. So are used in such vitamins and electrolytes, as they are commonly used in dietetic foods.
- the mixtures are prepared by the usual techniques, for example by mixing aqueous solutions of the individual components, spray-drying or vacuum-drying and then comminuting the dried product to a predetermined particle size.
- Such powders can be used directly as powdery foods or come as a liquid food with appropriate formulation on the market.
- the protein composition according to the invention has a good solubility and a low viscosity, so that this in a probe-feed may be included.
- this enteral nutrition food has a viscosity of less than 50 mPa.s, more preferably less than 25 mPa.s and more preferably less than 10 mPa.s at a constant shear rate of 1 s -1 at 37 ° C.
- Enteral nutrition should be understood as meaning any artificial administration of food via the gastrointestinal tract.
- the protein composition according to the invention is preferably administered to the patient in the form of protein bars and / or of soluble beverage powder.
- the content of beta-lactoglobulin is from 39 to 48% by weight, the content of alpha lactalbumin from 12 to 18% by weight, the content of bovine serum albumin from 1 to 2% by weight, the content of immunoglobulin G from 1 to 3 Percent by weight, the content of lactoferrin is less than one percent by weight and the content of glycomacropeptide is from 22 to 28 percent by weight based on 100 percent by weight of protein.
- a whey protein concentrate having a BCAA content of 24.4% by weight is used as the starting material, the protein having 6.5% by weight of valine, 6.7% by weight of isoleucine and 11.2% by weight of leucine , 1.8 g of leucine, 1.2 g of isoleucine and 1.1 g of valine are added to this protein so that the final content of the protein / AS mixture has a BCAA content of 28.5% by weight.
- the starting protein of Example 4 is enriched with 3 g of leucine and in each case 1.5 g of isoleucine and valine, in each case based on 100 g. Consequently, this protein mixture has a BCAA content of 30.4 g / 100 g of protein. It has a solubility in water of 8% by weight.
- the protein or protein / amino acid mixtures according to Examples 1 to 5 are processed into diets which have a calorific value of 14 kJ corresponding to 3.33 kcal per 100 g.
- These proteins have the following salts as added electrolytes: 2 g Ca, 0.4 g Mg, 1.1 g P, 14 mg Fe.
- the concentrate contains 0.2 g vitamin C, 25 mg niacin, 25 mg vitamin E, 10 mg pantothenic acid, 2.5 mg vitamin B 6 , 2 mg vitamin B 1 , 2.3 mg vitamin B 2 , 0.8 mg folic acid and 9 ⁇ g vitamin B 12 .
- electrolyte and vitamin supplements are each contained in 80 g of protein, which is in powder form. Furthermore, the composition contains flavoring agents in the form of vanilla, chocolate or raspberry flavor.
- One meal contains 25 g of the composition and is mixed in either 250 ml of water or 250 ml of 0.3% milk and then drunk.
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Abstract
Diese Erfindung offenbart eine Proteinzusammensetzung zur Behandlung von Proteinmangelzuständen, wobei die Proteinzusammensetzung mindestens 27,5, vorzugsweise mindestens 30 Gew.-% verzweigtkettige Aminosäuren enthält und das Gewichtsverhältnis von IsoleuciniLeucin gleich 1 : 1,4 bis 1 :2,5 und das Gewichtsverhältnis von Isoleucin:Valin gleich 1 :1 bis 1 :2 ist.
Description
Proteinzusammensetzung zur Behandlung von Proteinmangelzuständen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine diätetische Zusammensetzung auf der Basis von Proteinen für die physiologische und/oder pathologische Verhältnisse Sie betrifft ebenfalls die Verwendung einer Proteinzusammensetzung für diätetische Zwecke im physiologischen und/oder pathologischen Bereich.
Erst in den letzten Jahren wird die Rolle der Proteine bei der Ernährung von Patienten intensiver untersucht, um diese besser bei ihrer Ernährung zu unterstützen. Dies gilt insbesondere für Patienten, die an Sarkopenie (Proteinmangelerscheinungen infolge Unterernährung), erhöhtem Gewicht infolge Obesität, gestörtem Insulinstoffwechsel oder gestörten Leberproteinstoffwechsel leiden.
Sämtlichen Patienten wird dabei eine verbesserte Diät unter Gabe von mehr Protein und weniger Kohlenhydraten gegeben. Durch die Verwendung von Protein in Diäten soll bei übergewichtigen Patienten einerseits der Gewichtsverlust steigen und andererseits das Körperfett abnehmen, ohne dass es zu einem vermehrten Abbau der Muskelmasse kommt.
Das letztgenannte Problem tritt üblicherweise bei Patienten auf, die ihr Gewicht durch spezielle Diäten vermindern wollen, die einen hohen Anteil an Kohlenhydraten haben. Hier kommt es zu einem Anstieg der Bluttriglyceride und gleichzeitig des Insulingehalts im Vergleich zu Diäten, die über einen hohen Proteingehalt verfügen.
Infolgedessen müssen Diäten sorgfältig zwischen den Proteinen einerseits und den anderen Energieträgern, nämlich Fett und Kohlenhydraten andererseits eingestellt werden.
Neben Kohlehydraten und Fetten stellen aus α-Aminosäuren aufgebaute Peptide und Proteine die dritte große Gruppe an Nahrungs- und Reservestoffen dar. Diese sind natürlich vorkommende Copolymere, die sich durch Kondensation von in der Regel 20 verschiedenen α-Aminosäuren als Monomeren zusammensetzen. Peptide und Proteine unterscheiden sich in ihrer Größe. Ab ca. 100 Aminosäureresten spricht man meist von Proteinen, kleinere Moleküle werden als Peptide bezeichnet.
Die 20 verschiedenen α— Aminosäuren, die in Proteinen vorkommen, werden als proteineigene Aminosäuren bezeichnet. Im Folgenden werden unter Aminosäuren immer proteineigene α-Aminosäuren verstanden.
Pflanzen synthetisieren alle Aminosäuren aus einfachen Vorstufen, Menschen und Tiere dagegen können nur die nicht essentiellen Aminosäuren Alanin (AIa), Aspartat (Asp), Asparagin (Asn), Glutamat (GIu), Glutamin (GIn), Glycin (GIy), Ornithin (Orn), Prolin (Pro) und Serin (Ser) selbst synthetisieren. Die essentiellen Aminosäuren Isoleucin, (He), Leucin (Leu), Lysin (Lys) Methionin (Met), Phenylalanin (Phe), Threonin (Thr), Tryptophan (Trp) und Valin (VaI) müssen über die Nahrung zugeführt werden. Als semiessentiell gelten Arginin (Arg) und Histidin (His), die nur in Wachstumsphasen und bei Mangelerscheinungen von Außen zugeführt werden müssen. Eine Sonderstellung nehmen Cystein (Cys) und Tyrosin (Tyr) ein, die aus den essentiellen Aminosäuren Met und Phe synthetisiert werden können.
Die wichtigste Funktion der Aminosäuren ist die als Bausteine für die Biosynthese der Proteine. Fehlen essentielle Aminosäuren gerät die Eiweißsynthese ins Stocken und als Folge davon stellen sich lebensbedrohliche Mangelerscheinungen ein. In Peptiden und Proteinen unterschiedlicher Herkunft kommen die Aminosäuren nicht immer im gleichen Verhältnis vor. Teilweise sind darin nicht alle Aminosäuren zugleich vorhanden.
Unter allen Nahrungsmitteln kann bei der Ernährung auf Proteine am wenigsten verzichtet werden. So lässt sich durch gesteigerte Eiweißverbrennung der Ausfall an Fett und Kohlenhydraten für einige Zeit ausgleichen, dagegen führt fehlende Proteinzufuhr selbst bei überreichlicher Zufuhr an Fett und Kohlenhydraten nach kurzer oder langer Zeit zu tödlicher Auszehrung, da der Erwachsene täglich ca. 30 Gramm seines Körpereiweißes verbrennt.
Verschiedene Proteine in der Nahrung sind wegen unterschiedlicher Aminosäurenzusammensetzung für den Menschen nicht biologisch gleichwertig. Der Mensch kann zum Beispiel aus Fleisch mehr körpereigene Substanz aufbauen als etwa aus Weizen- oder Maisproteinen. Diese Biologische Wertigkeit wird in Zahlenwerten angegeben, wobei die für Vollei willkürlich auf 100 festgesetzt wurde. Je höher die Biologische Wertigkeit, desto mehr körpereigene Substanz kann aus einem Protein aufgebaut werden.
Über den Verdauungstrakt mit der Nahrung zugeführte Proteine werden im Magen und Darm unter Einfluss eiweißspaltender Enzyme zu Peptiden und Aminosäuren abgebaut. Die Spaltprodukte wandern dann durch die Darmwand und werden in den Zellen nach erfolgter Desamierung entweder zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert, oder aber mit Hilfe von Nucleinsäuren und Enzymen zu arteigenen Eiweißstoffen zusammengefügt.
Bei der Protolyse innerhalb der Zellen spielen auch Lysosomen und die darin enthaltenen Kathepsine eine wichtige Rolle, was dazu führt, dass Proteine, die bestimmte Aminosäuresequenzen enthalten, schneller abgebaut werden. Es hat sich herausgestellt, dass vor allem Oligopeptide vom Körper schnell aufgenommen werden können, während sehr große Proteine und auch freie Aminosäuren weniger schnell aufgenommen werden.
Einige Krankheiten, wie zum Beispiel Herzerkrankungen, Verletzungen, Traumata, und Lebererkrankungen können zu einem erhöhten Proteinbedarf des Körpers führen. Auch geriatrische Einschränkungen fuhren häufig dazu, dass der
Patient zu wenig Proteine über die tägliche Nahrung zu sich nimmt, was ebenfalls zu einem Proteinmangelzustand führt.
Liegt ein solcher pathologischer Proteinmangelzustand vor, verliert der Körper an Muskelmasse. Dies führt vor allem bei längerer Krankheit oder im Alter zu einer zusätzlichen Schwächung des Patienten. Um diesem Verlust an Muskelmasse vorzubeugen kann die Nahrung mit Hilfe von Proteinprodukten zur Nahrungsmittelergänzung ergänzt werden. Teilweise besteht sogar der Bedarf zur enteralen oder parenteralen Ernährung, wobei dem Patienten unter anderem Aminosäuren zugeführt werden.
Die kommerziell erhältlichen Proteinprodukte haben den Nachteil, dass die Aminosäurenzusammensetzung häufig nicht der Zusammensetzung entspricht, die vom Körper benötigt wird. Auch die biologische Wertigkeit der bekannten Proteinprodukte ist meist geringer als erwünscht.
Proteine sind demzufolge nicht einheitlich in ihrer Wirkung. So hat es sich in den letzten Jahren herausgestellt, dass verzweigtkettige Aminosäuren (BCAA), also Leucin, Isoleucin und Valin, einen anderen Metabolismus im Körper als die übrigen Aminosäuren aufweisen.
So findet der Metabolismus von BCAA über die Skelettmuskulatur statt, während die anderen Aminosäuren in der Leber unmittelbar über die Glukoneogenese zu Glukose abgebaut werden. Demgegenüber wird die Muskelproteinsynthese üblicherweise über die Kette Leucin/Insulin gesteuert. Beim Abbau der BCAA findet zunächst eine Transaminierung und erst dann der Aufbau der desaminierten Carbonsäuren statt.
Molkenprodukte mit einem verbesserten Gehalt an zweikettigen Aminosäuren haben den Nachteil, dass die Balance zwischen den Aminosäuren noch nicht ausgeglichen erscheint, da die durch die Umsetzung der übrigen Aminosäuren
auftretenden Metaboliten, wie Purine, nachteilig sind und zu Stoffwechselstörungen fuhren können.
Aus der EP 48 27 15 sind Zusammensetzungen für Nährzwecke bekannt, die neben proteinfreien Kohlenhydraten und speziellen proteinfreien polyungesättigten Fetten auch Aminosäurezusammensetzungen enthalten können. Diese Aminosäurezusammensetzungen bestehen aus einzelnen Aminosäuren, die für übliche Konsumenten aufgrund ihres üblen Geschmacks nicht essbar und darüber hinaus auch zu teuer sind, so dass diese allenfalls für hochspezielle Einzelanwendungen eingesetzt werden. Per os werden diese Zusammensetzungen nur per Sonde oder per Kapsel und dergleichen von Patienten eingenommen.
Auch die EP 15 82 207 beschreibt aminosäurehaltige Diäten, jedoch keine Diäten auf Proteinbasis. Insofern gilt auch hier das Vorhergesagte.
Schließlich ist in der EP 14 79 300 die Herstellung eines Trockenpulvers von Aminosäuren mittels eines speziellen Verfahrens für die bestimmte Partikelgrößen beschrieben, die wiederum als medizinische Diäten eingesetzt werden sollen. Nicht beschrieben sind Proteine mit einem speziellen Gehalt an BCAA.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein diätetisches Nahrungsmittel auf der Basis von Proteinen bereit zu stellen, die eine verbesserte Stickstoffbalance im Körper erzeugen.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein diätetisches Produkt auf der Basis von Proteinen zur Verfügung zu stellen, das kostengünstig herzustellen ist und darüber hinaus einen guten Geschmack aufweist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Proteinzusammensetzung zur besseren Behandlung physiologischer und/oder pathologischer Proteinmangelzustände zu liefern.
Weiter ist Aufgabe der Erfindung, eine Proteinzusammensetzung zur Behandlung von Proteinmangelzuständen zu liefern, die eine Aminosäurezusammensetzung aufweist, welche vom Körper benötigt wird und leicht vom Körper aufgenommen werden kann.
Weiter ist Aufgabe der Erfindung, eine Proteinzusammensetzung zur Behandlung von Proteinmangelzuständen zu liefern, die eine hohe biologische Wertigkeit aufweist.
Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, eine sondengängige Nahrung, enthaltend eine Proteinzusammensetzung zu liefern.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Maßnahmen des Anspruchs 1.
Erfindungsgemäß wird eine Proteinzusammensetzung zur Behandlung pathologischer/physiologischer Zustände gefunden, die leicht vom Körper aufgenommen werden kann.
Weiter wurde eine Proteinzusammensetzung zur Behandlung pathologischer / physiologischer Zustände gefunden, die eine hohe biologische Wertigkeit aufweist.
Ebenso wurde eine Nahrung zur enteralen Ernährung gefunden, die eine solche Proteinzusammensetzung aufweist.
Die pathologisch bedingten Proteinmangelzustände umfassen alle krankhaft und altersbedingten Proteinmangelzustände eines Menschen oder eines Säugetiers, beispielsweise Proteinmangelzustände die bei Herzerkrankungen, Verletzungen, Traumata und/oder Lebererkrankungen auftreten und/oder Proteinmangelzustände bei Patienten, die unter geriatrischen Einschränkungen leiden und/oder künstlich ernährt werden müssen. Ebenfalls Fettsucht mit einem body mass von mehr als 35
ist zu diesen Zuständen zu rechnen. „Krankhafte Proteinmangelzustände" sind dabei solche, die von Ärzten therapiert, insbesondere klinisch behandelt werden.
Unter „physiologisch" ist der gesunde Zustand eines Menschen zu verstehen, der einen klinisch unauffälligen Proteinmehrbedarf hat. Dieser Bedarf umfasst alle nicht krankhaft bedingten Proteinmehrbedarfszustände eines Menschen oder eines Säugetiers, beispielsweise Proteinmehrbedarfszustände durch Muskelaufbau bei Sport, insbesondere Kraftsport, Proteinmehrbedarfszustände bei intensivem Ausdauersport und Proteinmehrbedarfszustände bei kalorienreduzierten Diäten zur Gewichtsabnahme (bis zu einem body mass unterhalb 35) oder Diäten im Rahmen von Diabetes Typ IL Physiologisch bedingter, klinisch unauffälliger Proteinmehrbedarf ist dabei ein solcher, der nicht von Ärzten therapiert werden muss.
Die Aminosäuren in der erfindungsgemäßen Proteinzusammensetzung können als Oligopeptide, bestehend aus 2 bis 10 kondensierten Aminosäuren, als Polypeptide, bestehend aus 11 bis ca. 100 kondensierten Aminosäuren und als höhermolekulare Proteine, bestehend aus mehr als 100 kondensierten Aminosäuren, vorliegen. Bevorzugt sind Proteinzusammensetzungen, in denen mindestens 10 Gewichtsprozent aus Oligopeptiden und Polypeptiden, bezogen auf das Gesamtgewicht, der Oligopeptide, der Polypeptide und der höhermolekularen Proteine, bestehen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt dieser Anteil mindestens 20 Gewichtsprozent, noch bevorzugter mindestens 40 Prozent und insbesondere mindestens 60 Gewichtsprozent.
Eine erfindungsgemäße Proteinzusammensetzung besteht nach einer Analyse nach Kjeldal vorzugsweise aus mindestens 80 Gewichtsprozent, bezogen auf das Trockengewicht der Proteinzusammensetzung, besonders bevorzugt aus mindestens 85 Gewichtsprozent und insbesondere aus mindestens 90 Gewichtsprozent aus Oligopeptiden, Polypeptiden und hochmolekularen Proteinen.
Die verwendeten Aminosäuren schließen alle proteineigenen Aminosäuren ein. Bevorzugt weist eine erfindungsgemäße Proteinzusammensetzung zur Nahrungsergänzung alle essentiellen Aminosäuren auf. Besonders bevorzugt weist eine alle solche Proteinzusammensetzung zumindest alle essentiellen und weitere, nicht essentielle, proteineigenen Aminosäuren auf, und insbesondere weist eine solche Proteinzusammensetzung zumindest die Aminosäuren AIa, Arg, Asp, Cys, GIu, GIy, His, He, Leu, Lys, Met, Phe, Pro, Ser, Thr, Trp, Tyr und VaI auf.
Die verzweigtkettigen Aminosäuren, die im Rahmen dieser Erfindung verwendet werden, sind Isoleucin, Leucin und Valin. Das Gewichtsverhältnis von Isoleucin : Leucin ist dabei von 1 : 1,4 bis 1 : 2,5 und das Verhältnis von Isoleucin : Valin von 1 : 1 bis 1 : 3.
Besonders bevorzugt ist ein Verhältnis von Isoleucin : Leucin von 1 : 1,4 bis 1 : 2 und das Verhältnis von Isoleucin : Valin von 1 : 1,1 bis 1 : 1,7. Insbesondere ein Verhätnis von Isoleucin zu Leucin von 1 : 1,35 bis 1 : 1,39 und von Isoleucin zu Valin von 1 : 1 ,69 bis 1 : 1 ,73 ist bevorzugt.
Weiter bevorzugt ist, dass eine erfindungsgemäße Proteinzusammensetzung eine aus Molke und/oder Milch gewonnene Proteinzusammensetzung ist. Besonders bevorzugt ist, dass die Proteinzusammensetzung unter Anwendung von Ultrafiltrationstechniken und/oder Mikrofiltrationstechniken aus Molke gewonnen worden ist. Als Molkenproteine liegen vor: ß-Lactoglobulin (BCAA: 25 Gew.-%/ 100 g Protein), α-Lactalbumin (21 %), Oligomacropeptide (22,5 %) sowie Serumalbumin, Immoglobulin und Lactoferrin. In der Milch sind weiterhin enthalten die Kaseine mit einem BCAA-Gehalt von etwa 23 Gew.-%.
Diese Proteine lassen sich nach üblichem Separationsverfahren trennen, beispielsweise durch Konzentrierung und Fraktionierung in RO- Filtrationsprozessen (Umkehrosmose) und durch selektive Fällverfahren.
Bei der RO-Membranfiltration werden die einzelnen Proteine in Abhängigkeit von ihren Molekulargewichten, also ihren Proteingrößen voneinander getrennt, wobei Membranen zum Einsatz kommen, die beispielsweise α-Lactalbumin und Immunoglobulin in Folge ihrer großen Unterschiede der molekularen Massen trennen können. Andererseits können auch Proteine infolge ihrer kombinierten Unterschiede in Gewicht und Größe voneinander getrennt werden.
Hierbei ist es hilfreich, wenn die Ionenstärke und der pH- Wert der zu trennenden Molkenproteinlösung sorgfältig eingestellt werden. Insbesondere die pH- Werteinstellung ist von wesentlicher Bedeutung hinsichtlich des isoelektrischen Punkts der jeweiligen Proteine, bei dem das jeweilige Protein ausfällt.
Ähnliches gilt für die Einstellung der Elektrolytkonzentrationen, also der Ionenstärke, die die elektrostatische und sterische Abstoßung der Proteine an der Membran erhöhen können.
Durch diese vielfache Einstellungsmöglichkeit hinsichtlich pH- Wert und Ionenstärke können also Molkenproteine in ihre fraktionierten Proteinanteile zerlegt werden.
Ein Beispiel ist die chemische Ausfällung am isoelektrischen Punkt durch Einstellung des pH- Werts bei niedrigen Ionenstärken, bei der die betroffenen Proteine ausfallen, während die anderen Proteine Lösung bleiben, so dass beispielsweise α-Lactalbumin durch Einstellung des pH- Werts auf 4,2 unter Denaturierung und Aggregation ausfällt, während die überstehende Lösung in den restlichen Proteinen, wie ß-Lactoglobulin angereichert wird (vgl. Australian J. Dairy Technol. 38:144-149 (1983).
Andererseits kann aber auch bei einem pH- Wert von 4,65 durch Elektrodialyse ß- Lactoglobulin ohne Erwärmen ausgefällt werden.
Man erhält also durch selektive Fällverfahren eine Fraktionierung ausgefällter Proteine einerseits und im Überstand enthaltener Proteine andererseits, die sich wiederum durch Änderung des isoelektrischen Punkts und/oder durch Veränderung der Ionenstärke bzw. Wärmebehandlung ebenfalls ausfällen lassen.
Insgesamt ist also durch fraktionierte Fällung ebenfalls eine Trennung der Molkenproteine in ihren Bestandteilen im Wesentlichen möglich.
Durch weiteren selektiven Abbau mittels Hydrolyse oder enzymatische Spaltung gelingt es, Molkenproteine im Speziellen so herzustellen, dass der BCAA-Gehalt auf mindestens 27,5 %, vorteilhafterweise mindestens 30 % und mehr gesteigert werden kann. Molkenproteine sind von mehreren Herstellern erhältlich, beispielsweise von der Firma Volactive, GB, Ross, USA oder Danmark Protein, Dänemark.
Aufgrund ihrer Spaltung mittels Hydrolyse oder durch Enzymreaktion in ihre Proteinfragmente haben diese Proteine den Vorteil, dass die Viskosität dieser Lösungen bei gleicher Proteinmenge erheblich sinkt, häufig um den Faktor 10, so dass sich wässrige Lösungen aufgrund der geringeren Viskosität erheblich besser durch Sonden an Patienten verabreichen lassen.
Proteine haben gegenüber kristallinen Aminosäuren den Vorteil, dass sie aufgrund ihres üblicherweise guten Geschmacks von allen Patienten bei oraler Einnahme auch in größeren Mengen akzeptiert werden. Demgegenüber sind Gemische aus einzelnen Aminosäuren in größeren Mengen praktisch nicht per os an Patienten aufgrund ihres üblen Geschmacks einzelner Aminosäuren zu verabreichen und werden von diesen auch bei Zugabe von Geschmacksverbesserern abgelehnt.
Es kommt hinzu, dass Gemische von einzelnen Aminosäuren infolge ihrer hohen Kosten für die diätetische Zwecke nicht einsetzbar sind. Infolgedessen bleibt die Gabe von Aminosäuren in kristalliner Form auf parenterale Lösungen für Schwerkranke beschränkt, die unmittelbar in die Blutbahn verabreicht werden.
Normale Individuen können jedoch nicht mit größeren Aminosäuremengen sowohl wegen der Kosten als auch wegen des üblen Geschmacks ernährt werden. Diätetische Zusammensetzungen auf Aminosäurebasis sind daher im Wesentlichen auch natürliche Proteine und deren Isolate sowie Abbauprodukte hiervon beschränkt, wobei nur Aminosäuren zugesetzt werden können, deren Geschmack akzeptabel ist. Zu letzteren gehören die verzweigtkettigen Aminosäuren Leucin, Isoleucin und Valin.
Demzufolge beschreibt der Stand der Technik nur BCAA-Diäten auf Aminosäurebasis, die seit den grundlegenden Erkenntnissen von Fischer Mitte der Siebzigerjahre bekannt sind und üblicherweise zu parenteralen Verabreichungen vorgesehen sind.
Erfϊndungsgemäß einsetzbare „Proteine" sind sämtliche Proteine, insbesondere Molkenproteine sowie Derivate hiervon einsetzbar, die mindestens ein Gehalt an BCAA von 27,5 g/100 g Protein aufweisen. Bevorzugt sind Proteine, die mindestens einen BCAA-Gehalt von 30 Gew.-% aufweisen. Der obere Gehalt von BCAA in den Proteinen sollte 40 Gew.-% nicht übersteigen und vorteilhafterweise unter 35 Gew.-% bleiben. Sollten diese Proteine als Ausgangsmaterial nicht den vorstehend genannten BCAA-Gehalt aufweisen, werden derartigen Proteinen so viel kristalline BCAA, also Isoeucin, Leucin und Valin, zugegeben, bis die angegebene Untergrenze von 27,5, vorzugsweise 30 Gew.-% erreicht ist. Die Zugabe kristalliner BCAA ist jedoch auf maximal 6 Gew.-% beschränkt. Vorteilhafterweise erfolgt die Zugabe in einer solchen Weise, dass deren relatives Muster mit dem BCAA-Muster des Ausgangsproteins übereinstimmt, d.h. die relativen Verhältnisse der BCAA ändern sich dadurch nicht. Per Definition fallen solche Protein/AS -Gemische unter die vorstehenden „Proteine".
Weiter bevorzugt ist, dass die erfindungsgemäße Proteinzusammensetzung in Wasser löslich ist. Besonders bevorzugt ist eine Löslichkeit der
Proteinzusammensetzung bei 20 0C von mindestens 5 Gewichtsprozent, insbesondere von mindestens 8 Gewichtsprozent.
Löslichkeit ist dabei so definiert, dass bei einer Schichtdicke von 1 cm die Transmission von weißem Licht einer Lösung der Proteinzusammensetzung bei 20 °C maximal 10 Prozent geringer ist als die von destilliertem Wasser.
Die biologische Wertigkeit der Nahrungseiweiße gibt an, wie wertvoll das Eiweiß eines bestimmten Nahrungsmittel bzw. einer Proteinzusammensetzung für den Aufbau von Muskulatur und anderen körpereigenen Eiweißstoffen (z.B. Enzyme, Hormone) ist. Als Bezugswert dient das Vollei-Protein, denn ihm ist eine Biologische Wertigkeit von 100 gegeben worden. Alle anderen Proteine werden zu Vollei-Protein in Relation gesetzt.
Die Biologische Wertigkeit im Rahmen der Erfindung wird mit Hilfe des Essentiell Amino Acid Index (EAA-Index) bestimmt. Dieser errechnet sich folgendermaßen:
(EAA - Index) =
T=Testprotein, R=Referenzprotein, n= Anzahl der berücksichtigten Aminosäuren
Diese Formel bedeutet, dass man den Anteil einer essentiellen Aminosäure im zu beurteilenden Protein (Testprotein) ins Verhältnis setzt zum Anteil dieser Aminosäure in einem so genannten Referenzprotein (ein Protein hoher Biologischer Wertigkeit, die genau bekannt ist, z.B. Vollei). Multipliziert man diese n Werte miteinander und zieht die n-te Wurzel daraus, erhält man den
Essentiell Amino Acid-Index (EAA-Index). Aus dem EAA-Index kann man nach Oser die Biologische Wertigkeit (BW) wie folgt berechnen:
BW = (EAA-Index x 1,09) - 11,7
Es ist bevorzugt, wenn eine erfindungsgemäße Proteinzusammensetzung eine biologische Wertigkeit von größer 135 aufweist, besonders bevorzugt größer 140, insbesondere größer 145.
Die Proteine bzw. Protein/BCAA-Gemische können, sofern es zweckmäßig erscheint, auch mit Kohlenhydraten, Vitaminen, anorganischen Salzen und Spurenelementen, versehen sein.
Als Vitamine können Vitamin C, Niacin, Vitamin B1 und B2, Folsäure, Biotin, Pantothensäure, Cholin, Vitamin A, Vitamin D oder Vitamin E zugesetzt sein. Desgleichen können übliche Elektrolyte, wie Calcium, Magnesium, Natrium und Kaliumsalze zugesetzt werden. Zum Einsatz kommen also solche Vitamine und Elektrolyte, wie sie üblicherweise bei diätetischen Nahrungsmitteln verwendet werden.
Die Gemische werden nach den üblichen Techniken hergestellt, beispielsweise durch Vermischen wässriger Lösungen der einzelnen Komponenten, Sprühtrocknen oder Vakuumtrocknen und anschließendes Zerkleinern des getrockneten Produkts auf eine vorbestimmte Korngröße.
Derartige Pulver können direkt als pulverförmige Nahrungsmittel eingesetzt werden oder aber kommen als Flüssignahrungsmittel mit entsprechender Rezeptur in den Handel.
Die erfindungsgemäße Proteinzusammensetzung weist eine gute Löslichkeit und eine geringe Viskosität auf, so dass dieses in einer sondengängigen Nahrung
enthalten sein kann. Vorzugsweise weist diese Nahrung für enterale Ernährung eine Viskosität von weniger als 50 mPa.s, besonders bevorzugt von weniger als 25 mPa.s und insbesondere von weniger als 10 mPa.s bei einer konstanten Scherrate von 1 s'1 bei 37 °C auf. Unter enteraler Ernährung soll dabei jedwede künstliche Verabreichung von Nahrung über den Magen-Darm-Trakt verstanden werden.
Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Proteinzusammensetzung dem Patienten in Form von Proteinriegeln und/oder von löslichem Getränkepulver verabreicht.
Beispiele:
Die folgenden Beispiele offenbaren beispielhafte Aminosäurezusammensetzungen von erfindungsgemäßen Proteinzusammensetzungen, die aus Molke unter sauren Bedingungen unter Verwendung von Ultrafiltrationstechniken und Mikrofiltrationstechniken gewonnen wurden. Diese sollen den Gegenstand der Erfindung allerdings nicht einschränken.
In den Beispielen 1 bis 3 beträgt der Gehalt an Beta- Lactoglobulin von 39 bis 48 Gewichtsprozent, der Gehalt an Alpha Lactalbumin von 12 bis 18 Gewichtsprozent, der Gehalt an Bovinem Serumalbumin von 1 bis 2 Gewichtsprozent, der Gehalt an Imunglobulin G von 1 bis 3 Gewichtsprozent, der Gehalt an Lactoferrin weniger als ein Gewichtsprozent und der Gehalt an Glycomakropeptid von 22 bis 28 Gewichtsprozent, bezogen auf 100 Gewichtsprozent Protein.
Die Aminosäurenzusammensetzungen der Proteinzusammensetzungen sind in Tabelle 1 angegeben:
Tabelle 1
Aminosäureanteile der Proteinzusammensetzungen aus Beispiel 1 , 2 und 3 in Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Oligopeptide, Polypeptid und hochmolekularen Proteine.
Ein Molkenproteinkonzentrat mit einem BCAA-Gehalt von 24,4 Gew.-% wird als Ausgangsmaterial eingesetzt, wobei das Protein 6,5 Gew.-% Valin, 6,7 Gew.-% Isoleucin und 11,2 Gew.-% Leucin aufweist. Diesem Protein werden 1,8 g Leucin, 1,2 g Isoleucin und 1,1 g Valin zugesetzt, so dass der Endgehalt des Protein/AS- Gemisches einen BCAA-Gehalt von 28,5 Gew.-% aufweist.
Beispiel 5
Das Ausgangsprotein von Beispiel 4 wird mit 3 g Leucin sowie jeweils 1,5 g Isoleucin und Valin, jeweils bezogen auf 100 g, angereichert. Demzufolge besitzt dieses Proteingemisch einen BCAA-Gehalt von 30,4 g/100 g Protein. Es hat eine Löslichkeit in Wasser von 8 Gew.-%.
Beispiel 6
Die Protein- bzw. Protein/ Aminosäuregemische gemäß den Beispielen 1 bis 5 werden zu Diätetika verarbeitet, die je 100 g einen Brennwert von 14 kJ entsprechend 3,33 kcal aufweisen.
Diese Proteine weisen als Elektrolytzusatz folgende Salze auf: 2 g Ca, 0,4 g Mg, 1,1 g P, 14 mg Fe. An Vitaminen enthält das Konzentrat 0,2 g Vitamin C, 25 mg Niacin, 25 mg Vitamin E, 10 mg Pantothensäure, 2,5 mg Vitamin B6, 2 mg Vitamin B1, 2,3 mg Vitamin B2, 0,8 mg Folsäure sowie 9 μg Vitamin B12.
Diese Elektrolyt- und Vitaminbeigaben sind jeweils in 80 g Protein enthalten, das in Pulverform vorliegt. Weiterhin enthält die Zusammensetzung Geschmacksbildner in Form von Vanille-, Schoko- oder Himbeergeschmack.
Eine Mahlzeit enthält 25 g der Zusammensetzung und wird entweder in 250 ml Wasser oder 250 ml 0,3 %iger Milch vermischt und anschließend getrunken.
Claims
1. Diätetische Zusammensetzung zur Behandlung physiologischer und/oder pathologischer Proteinmangelzustände mit einer Proteinzusammensetzung, die bezogen auf 100 g mindestens 27,5, vorzugsweise 30 Gewichtsprozent der verzweigtkettigen Aminosäuren Valin, Leucin und Isoleucin enthält und das Gewichtsverhältnis von Isoleucin:Leucin gleich 1 :1,4 bis 1 :2,5 und das Gewichtsverhältnis von Isoleucin: Valin gleich 1 :1 bis 1 :2 ist.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Molkenproteine und/oder Milchproteine als Proteinzusammensetzung.
3. Zusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Molkenproteine ß-Lactoglobulin, α-Lactalbumin und/oder Glucomacropeptide und Milchproteine Kaseine einzeln oder im Gemisch sind.
4. Zusammensetzung nach den Ansprüchen 1 bis 3, durch gekennzeichnet, dass Proteinen bis zu 6 g/100 g Protein verzweigtkettiger Aminosäuren Isoleucin, Leucin und Valin zugesetzt sind.
5. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Isoleucin:Leucin gleich 1:1,4 bis 1 :2 und das Gewichtsverhältnis von Isoleucin: Valin gleich 1:1,1 bis 1 :1,7 ist.
6. Zusammensetzung nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine biologische Wertigkeit von mindestens 140.
7. Zusammensetzung nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Löslichkeit in Wasser bei Raumtemperatur von mindestens 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise mindestens 8 Gewichtsprozent.
8. Zusammensetzung nach Anspruch 1 bis 7, weiterhin enthaltend übliche Elektrolyte, Vitamine, Spurenmineralien und/oder Geschmacksbildner.
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