專利名稱：新的飲料的制作方法
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本發(fā)明涉及特別適于在體育活動(dòng)之前、期間和之后使用的能量供應(yīng)組合物。
本發(fā)明的目的是通過提供可在哺乳動(dòng)物體內(nèi)有效利用的能量以利于持續(xù)的體育活動(dòng)。本發(fā)明的再一個(gè)目的是通過維持足夠能量狀態(tài)和允許在休息后迅速增加身體貯存的能量水平而有利用體育鍛煉所造成的肌肉組織增長。再一個(gè)目的是通過保持胃腸道中來自富能量飲料的高速率水分吸收，以減少體育運(yùn)動(dòng)期間體內(nèi)水分的丟失。
發(fā)明的背景進(jìn)行大量體育活動(dòng)的個(gè)體，不管是運(yùn)動(dòng)員還是為其他目的，均為了維持身體的能量貯存和發(fā)展其肌肉能力而增加他們的營養(yǎng)需要。如果體育鍛煉不是伴隨營養(yǎng)攝入的成比例增加，則除非使蛋白質(zhì)(主要是肌肉來源的蛋白質(zhì))分解成組分氨基酸(主要是丙氨酸和谷氨酰胺)，以用作所需的能量或轉(zhuǎn)化成葡萄糖，肌肉糖元貯備便不能得到補(bǔ)充。
近幾十年來，運(yùn)動(dòng)員和其他進(jìn)行體育鍛煉的人都越來越喜歡飲用所謂運(yùn)動(dòng)飲料。這些飲料大多都是基于糖、鹽、礦物質(zhì)，以及蛋白質(zhì)和其片段制成的。例如，在Dialog Abstract No.02231774(WorldFood & Drink Report，October 19，1989)中一種含水、葡萄糖、大豆蛋白質(zhì)分離物及大豆油的稱為Gatorpro的運(yùn)動(dòng)飲料。為提供一種基于堅(jiān)實(shí)的科學(xué)概念，用于運(yùn)動(dòng)員或其他有高能量需要個(gè)體例如某些恢復(fù)期病人的飲料，已進(jìn)行各種嘗試。但對改良的飲料的要求仍是很強(qiáng)烈的。本發(fā)明中所說的健康個(gè)體是指沒有住院或在醫(yī)院外經(jīng)受醫(yī)院或醫(yī)療或獸醫(yī)工作者就其相關(guān)狀況進(jìn)行醫(yī)療的人或哺乳動(dòng)物個(gè)體。因此該術(shù)語不包括需要經(jīng)胃腸道或等同的腸道內(nèi)提供為其所需的全部或很大比例能量、電解質(zhì)、脂肪或氨基酸的病人。另一方面，該術(shù)語包括上面提到的那些運(yùn)動(dòng)員和恢復(fù)期病人以及有相似身體狀態(tài)的個(gè)體，但與一般不患病人的且符合要求的個(gè)體相比有體組織和液體的缺乏或過剩。
正常情況下，體育運(yùn)動(dòng)都伴有食物攝入增加，并且腸即進(jìn)行消化的小腸的能量需要也增加，以便促成物質(zhì)向血液內(nèi)的主動(dòng)運(yùn)輸，并維持那些構(gòu)成腸內(nèi)襯之上皮細(xì)胞的更新。在實(shí)質(zhì)上增加了食物攝入的情況下，可使小腸吸收效率(即能量供應(yīng))降低。因此，增加的能量需求必須伴有成比例的或更高食物攝入量，以避免代謝失衡。
與某些其他組織相反，小腸的主要能量來源是谷氨酰胺。在進(jìn)食期間，谷氨酰胺主要是直接得自食物。但在兩次進(jìn)餐之間，谷氨酰胺從蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生該氨基酸的肌肉內(nèi)運(yùn)輸?shù)侥c內(nèi)。
在健康個(gè)體中，谷氨酰胺分類為非必需營養(yǎng)素，即身體提供足夠的谷氨酰胺以滿足對所說氨基酸的代謝需求。在身體創(chuàng)傷后，不管是偶然的還是有意的(如外科手術(shù))，某些非必需氨基酸似乎都變成半必需的，以便維持氮平衡和免疫功能等身體功能(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糞便、尿中和丟失及蒸散丟失量的氮(主要是蛋白質(zhì)形式的)。陽性氮平衡者消化的氮比丟失的多。體育鍛煉后外來谷氨酰胺補(bǔ)充可減少肌肉蛋白質(zhì)的丟失，并支持對抗由胃腸道微生物引起之感染的腸道屏障。由于谷氨酰胺的化學(xué)不穩(wěn)定性(在貯存期間其可環(huán)化成毒性化合物)，所以該氨基酸只能補(bǔ)充很少的營養(yǎng)產(chǎn)物。
肌體的主要能量貯備包括由葡萄糖、氨基酸或脂肪酸及甘油合成的大分子。這些大分子的生成有可能貯存大量的能量而又不引起乳哺動(dòng)物體內(nèi)超出可接受限度的滲透壓改變，或造成基于代謝調(diào)節(jié)的底物和產(chǎn)物的紊亂。另一方面，肌肉的能量貯備容許器官內(nèi)相當(dāng)緩慢的能量輸送。參見Cori循環(huán)，

圖1。Cori循環(huán)是一個(gè)描述肌肉和肝臟之間燃料分及生物合成結(jié)構(gòu)單元的途徑。能量輸送循環(huán)和貯存的進(jìn)化使間斷營養(yǎng)攝入很好調(diào)整自然狀態(tài)。
自然能量貯存系統(tǒng)的缺點(diǎn)是不能有效地補(bǔ)充ATP及來自磷酸肌酸等速效細(xì)胞能量來源，以及代謝廢物如乳酸的積聚。導(dǎo)致明顯氧欠缺的乳酸堆積是體能的已知限制因素。在MEDLINE/93009547(Clih Sci 1992 Sop；83(β)367-74)中，Harvis等人證明當(dāng)將肌酸作為補(bǔ)充物給予正常個(gè)體時(shí)可導(dǎo)致肌肉中總肌酸含量增加。然而，較大的肌酸含量并不直接增加貯存的能量，而是提高貯存能量的能力。
檸檬酸循環(huán)是燃料分子氧化的最后共同途徑。它也作為生物合成之結(jié)構(gòu)單元的來源(參見圖2)。對人和動(dòng)物研究的臨床調(diào)整提示，檸檬酸循環(huán)的谷氨酰胺代謝物α-酮戊二酸對壓力和臨床處理期間的肌肉蛋白質(zhì)平衡具有與谷氨酰胺相似的影響(Patebt SE 462,463，US 5,183,574；Wernerman J.etal.，Lancat 335，701-703，1990)。靜脈內(nèi)投用α-酮戊二酸而不是谷氨酰胺，可改善嚴(yán)重病人之肌肉的能量狀況(Gamrin L.，ESPEN 1993，ahstact 0 48)，表明就對能狀況的影響來說在兩種營養(yǎng)物間存在代謝差異。
在健康個(gè)體中，葡萄糖和脂肪酸是肌肉的優(yōu)勢能量底物。在體育活動(dòng)期間，葡萄糖是骨骼肌中最迅速代謝的能量來源。然而，葡萄糖的正常貯存能力是有限的，并且更重要的是，所謂“快和中快纖維”中的肌肉工作沒有因?yàn)閺难髦袛z取之葡萄糖的相應(yīng)增加而得到平衡，而且這種平衡喪失引起了葡萄糖(糖元)貯備的降低。因?yàn)樘窃A備減少，所以增加肌肉中脂肪的利用。從糖元(葡萄糖)變成脂肪以產(chǎn)生能量時(shí)伴隨有肌肉效率的降低。
雖然肌肉糖元貯備是工作肌肉中的主要碳水化合物來源，但也有些血液葡萄糖被輸送到肌肉中。越接近耗盡時(shí)，得自血中的葡萄糖作為碳水化合物來源對于肌肉就越發(fā)重要。然而，在運(yùn)動(dòng)期間血漿胰島素降低可阻礙葡萄糖輸送到肌肉中，推斷是旨在使血葡萄糖保持在足夠濃度，以保證很好的維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能。
丙酮酸與二羥丙酮一起增加休息時(shí)和鍛煉期間肌肉對葡萄糖攝取(Stanuo RT etal.，J.Appl.phvlsiol.，69(5)，1651-1656，1990)，導(dǎo)致腿部鍛煉持續(xù)時(shí)間的延長。在實(shí)踐中，由于化學(xué)穩(wěn)定性差，所以合用丙酮酸和二羥丙酮并不是令人滿意的方法。
為支持體育運(yùn)動(dòng)期間的能量狀態(tài)而設(shè)計(jì)的典型飲料是含有傳統(tǒng)食品成份如葡萄糖、果糖及半乳糖和鹽的等滲水溶液。因?yàn)樵隗w育運(yùn)動(dòng)期間這些糖只有限的輸送到肌肉，所以它們不能作為能量底物得以最佳利用。另外，由于減少了通過幽門的水，所以即使小量的糖也傾向于延遲水的吸收。即便是相當(dāng)于體重百分之四至五的有限的水分丟失，也將導(dǎo)致肌肉工作能力的顯著降低，并伴有體蛋白質(zhì)的丟失。
發(fā)明的描述本發(fā)明提供一種在需要大量和迅速供應(yīng)能量的情況下作為包括人在內(nèi)的健康哺乳動(dòng)物之能源的飲料，或其干燥組合物，其包含有效量的α-酮戊二酸或其水溶性無害鹽，連同營養(yǎng)上可接受的水溶性載體。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及為包括人在內(nèi)的健康哺乳動(dòng)物大量和迅速地供應(yīng)能量的方法，其包括為所說的動(dòng)物提供一種包含有效量的α-酮戊二酸或其水溶性無害鹽連同營養(yǎng)上可接受之水溶性載體的飲料，或其干燥組合物。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及使用有效量的α-酮戊二酸或其水溶性無害鹽連同營養(yǎng)上可接受的水溶性載體以制備飲料或其干燥組合物，以用作在需要大量和迅速供應(yīng)能量的情況下提供給包括人在內(nèi)的健康哺乳動(dòng)物的能量來源。
與糖如葡萄糖相反，本發(fā)明的飲料提供能量只伴有水在胃內(nèi)滯留的很小增加，并且因此可比常規(guī)含糖飲料更有效地阻止體育活動(dòng)期間體內(nèi)水分的丟失。提高的水平衡最大限度地減小運(yùn)動(dòng)期間體蛋白質(zhì)的丟失。
可根據(jù)下文的描述和權(quán)利要求了解本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。
營養(yǎng)上可接受的水溶性載體較好包括下述一種或多種成分礦物質(zhì)、維生素、碳水化合物、脂肪和蛋白質(zhì)；如果該飲料是作為待稀釋的提取物提供的，則其為干燥形式的。如果飲料以取之即用的形式提供的，則其進(jìn)一步含有水。根據(jù)本發(fā)明飲料的上述目的可以看出，該飲料較好不試圖滿意所說的個(gè)體對幾種游離的，特別是幾種游離必需氨基酸的任何實(shí)際程度的要求。成品飲料可以是已調(diào)整了張力和酸度的，例如作為一種緩沖溶液?？商岬降钠渌煞质翘O果酸，其可提高α-酮戊二酸的能量產(chǎn)生性氧代作用的速率。因此，合用α-酮戊二酸和蘋果酸是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案。
本發(fā)明的兩種特定優(yōu)選飲料是增加疲勞耐力的飲料1.成 分 每100ml優(yōu)選含量范圍α-酮戊二酸 0.5-2g蘋果酸 0.3-3g葡萄糖或含葡萄糖的二或多糖 1-8g果糖 0.5-1.5g鈉、鉀和鈣 0.1-0.5g香味物質(zhì)，如檸檬酸和/或萊母酸橙濃縮物0.5-2.5g水能量 10-50kcal2.成 分 每100ml優(yōu)選成分范圍α-酮戊二酸 1.0-1.5g蘋果酸*0.3-3g葡萄糖或含葡萄糖的二或多糖2-6g果糖*0.5-1.5g鈉、鉀和鈣0.1-0.5g
香味物質(zhì)，如檸檬酸和/或萊母酸橙濃縮物0.5-2.5g水能量10-50kcal最適量*補(bǔ)充能量的飲料為了在體育運(yùn)動(dòng)后提供營養(yǎng)上更完全的補(bǔ)充，可在上述飲料的配方中加入下列成方成分每100ml中的優(yōu)選含量范圍脂質(zhì)或脂肪酸* 0.1-1.0g水溶性蛋白質(zhì)，如乳清蛋白質(zhì) 1-5gWHO確定的必需礦物質(zhì) 0.1-0.3gWHO規(guī)定的維生素 0.01-0.1g能量5-25kcal最適量***Handbook on Human Natritiornal Requiretnents，Genena，WHO，Monogr，Serial No.61(1974)和Nwt Metab，21，p.210(1977)與其他酮酸相反，α-酮戊二酸是穩(wěn)定的，并因此而適用于飲料中。為了防止細(xì)菌和真菌生長，飲料的pH范圍較好在大約2-5，特別是大約2-4。由于α-酮戊二酸的穩(wěn)定性，所以也可以在大約6-8的pH下生產(chǎn)滅菌的飲料。
本發(fā)明的飲料根據(jù)在哺乳動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞器內(nèi)迅速補(bǔ)充能量的原則提供能量。細(xì)胞器是代表特征化代謝功能的亞細(xì)胞分隔部分，例如線粒體即是通過發(fā)生在其中的檸檬酸循環(huán)的氧化反應(yīng)生成能量的(參見圖2所示檸檬酸循環(huán))。所說飲料的主要能量底物α-酮戊二酸被迅速轉(zhuǎn)化成能量或其他代謝物，如葡萄糖，及小量代謝廢物。此外，α-酮戊二酸刺激葡萄糖由血液內(nèi)輸送到肌肉中。因而本發(fā)明的飲料可提高肌肉纖維的效能并節(jié)省或補(bǔ)充固有能量貯存進(jìn)而導(dǎo)致體力和腦力活動(dòng)耐受能力的提高。再者，當(dāng)在運(yùn)動(dòng)前給用葡萄糖再生中的成分α-酮戊二酸時(shí)，可增加糖元貯存，導(dǎo)致體育運(yùn)動(dòng)耐受力的改善。
α-酮戊二酸是在從氧化代謝和/或氨基酸脫氨角度看有活性的，每個(gè)細(xì)胞中生成的，因此不被看作是基本營養(yǎng)素。腸粘膜的細(xì)胞利用衍生于谷氨酰胺的α-酮戊二酸作為能量底物。迄今尚不認(rèn)為該反應(yīng)是健康個(gè)體最佳腸功能的限制。迄今尚沒有對消耗高達(dá)未經(jīng)訓(xùn)練者2至4倍熱量的運(yùn)動(dòng)員就這方面的問題進(jìn)行深入地研究?？膳e例的本發(fā)明在腸功能方面的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在大量食物攝入期間持續(xù)的吸收效率，其允許在休息后迅速增進(jìn)身體的能量貯存。
體育運(yùn)動(dòng)期間改善的肌肉能量和水供應(yīng)與大量食物攝入期間持續(xù)的腸吸收一起，使得本發(fā)明飲料有利于因體育訓(xùn)練導(dǎo)致的肌肉組織增長。
以舉例說明的方式提供下列實(shí)施例和試驗(yàn)，但這些實(shí)施例和試驗(yàn)不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。
優(yōu)選飲料的實(shí)例實(shí)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鈉、鉀和鈣 0.3g檸檬酸和/或萊母酸橙濃縮物1.5g水能量 19kcal實(shí)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脂質(zhì)和脂肪酸 0.1g水溶性蛋白質(zhì) 3.0g鈉、鉀和鈣 0.3gWHO確定的必需礦物質(zhì)*0.2gWHO確定的維生素*0.05g檸檬酸和/或萊母酸橙濃縮物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)穩(wěn)定性試驗(yàn)分別按照實(shí)施例1和2的組分制備飲料A和B。將飲料A和B各分成4份樣品并作如下處理
樣品1在室溫下貯存24小時(shí)。
樣品2于120℃高壓滅菌25分鐘。
樣品3加熱至140℃滅菌5分鐘(超高溫度滅菌，UHT)。
樣品4按樣品3滅菌，然后室溫保存6個(gè)月。
處理后用谷氨酸脫氫酶特異性NADH氧化法分析樣品的α-酮戊二酸含量。
結(jié)果處理樣品1、2和3后，從飲料A和B中回收到95％以上所加入的α-酮戊二酸。貯存6個(gè)月時(shí)(樣品4)，兩飲料中α-酮戊二酸的含量為加入量的90％以上。α-酮戊二酸的存在對飲料中其他成分的生物學(xué)價(jià)值沒有消極影響。
體力試驗(yàn)體育運(yùn)動(dòng)程序—以相當(dāng)于最大能力60-70％的速度跑步6千米，每周3次。
—50-60次仰臥起坐和30-40次俯臥撐，每周重復(fù)4次。
體力試驗(yàn)研究組六名健康人在研究開始前按上述訓(xùn)練程序進(jìn)行至少一年有規(guī)律的實(shí)際體育鍛煉。
研究分為兩個(gè)階段I.試驗(yàn)者進(jìn)行上述體育鍛煉一個(gè)月。在這一個(gè)月內(nèi)他們每天消耗3次200ml含有鹽和每100ml含0.5g葡萄糖的運(yùn)動(dòng)員飲用的富含能量常規(guī)飲料。
II.第二個(gè)試驗(yàn)者繼續(xù)按上述程序進(jìn)行其體育鍛煉。這個(gè)月開始他們由飲用常規(guī)飲料改為每天消耗3次200ml本發(fā)明的飲料(見實(shí)施例1)。
結(jié)果在研究階段(I)期間，當(dāng)提供常規(guī)飲料時(shí)，健康人沒有改善其體能。換成本發(fā)明的飲料后(研究階段II)，在運(yùn)動(dòng)者體力耗竭前其相對于抑臥起坐和俯臥撐平均速度及數(shù)目的體能增加10-20％。
另外，當(dāng)飲用本發(fā)明的飲料時(shí)，其在每天強(qiáng)化短期體育運(yùn)動(dòng)期間的氧質(zhì)相對不太明顯。
當(dāng)在接近體育鍛煉和體育鍛煉期間飲用食糖常規(guī)飲料，未脹大的胃顯示出水分吸收慢。相反，當(dāng)在接近運(yùn)動(dòng)和在運(yùn)動(dòng)期間飲用本發(fā)明的飲料，則可有效地吸收。
體力試驗(yàn)2六名健康人在6個(gè)月期間進(jìn)行體力試驗(yàn)1中所述的弱體育運(yùn)動(dòng)，并在此期間為其提供本發(fā)明的飲料。飲料由實(shí)施例1中所述的成分組成，但其中α-酮戊二酸及與之相關(guān)的蘋果酸含量有所變化，α-酮戊二酸含量在每100ml 0.01至3.5g之間。用成比例量的葡萄糖補(bǔ)足不同量的有機(jī)酸以保持不同飲料的等滲壓。
結(jié)果所報(bào)告的試驗(yàn)者在消耗每100ml含0.1至2.5gα-酮戊二酸的飲料時(shí)，提高體育運(yùn)動(dòng)耐力。運(yùn)動(dòng)之后，給用含α-酮戊二酸和蘋果酸的飲料，與飲用只含α-酮戊二酸的飲料相比，明顯地加快了能量補(bǔ)給。
體力試驗(yàn)3研究組在按上述體育運(yùn)動(dòng)程序進(jìn)行訓(xùn)練期間，研究中加入六名受過良好訓(xùn)練的長跑運(yùn)動(dòng)員。為運(yùn)動(dòng)者提供根據(jù)實(shí)施例2的本發(fā)明的飲料。在一個(gè)月研究期間，他們每天消耗600至800ml飲料。
結(jié)果在大運(yùn)動(dòng)量鍛煉后運(yùn)動(dòng)員增加了訓(xùn)練耐力，如保持了運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間。推遲了運(yùn)動(dòng)期間肌肉疲勞的發(fā)生并相關(guān)地降低了乳酸堆積。此外，運(yùn)動(dòng)員的狀況部分地說明該飲料對體能的影響，如在休息后迅速恢復(fù)了身體的能量貯備水平。增加訓(xùn)練耐力和高水平的貯備能量減小了氨基酸的氧化分解，并因而有利于肌肉蛋白質(zhì)的積累和肌肉效能的發(fā)展。
權(quán)利要求
1.在需要大量和迅速供應(yīng)能量的情況下，為包括人在內(nèi)的健康哺乳動(dòng)物提供能量來源的飲料或其干燥組合物，其包含有效量的α-酮戊二酸或其水溶性無害鹽連同營養(yǎng)上可接受的水溶性載體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的飲料或其干燥組合物，其中α-酮戊二酸的含量為濕重的0.1-2.5％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的飲料或其組合物，其中α-酮戊二酸是與蘋果酸組合的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的飲料，其中α-酮戊二酸蘋果酸的比例為1∶0.5至1∶1.5。
5.根據(jù)前述一項(xiàng)或多項(xiàng)權(quán)利要求的飲料或其干燥組合物，其含有構(gòu)成目視澄清水溶液之1-20％的酸和熱穩(wěn)定的乳清蛋白質(zhì)濃縮物。
6.根據(jù)前述一項(xiàng)或多項(xiàng)權(quán)利要求的飲料，其中營養(yǎng)上可接受的水溶性載體包括下列至少一種成分水、礦物質(zhì)、維生素、有機(jī)酸、碳水化合物、脂肪和水溶形式的蛋白質(zhì)。
7.根據(jù)前述一項(xiàng)或多項(xiàng)權(quán)利要求的飲料，其中糖的量為每升低于350毫摩爾單糖。
8.給包括人在內(nèi)的健康哺乳動(dòng)物大量和迅速供應(yīng)能量的方法，包括給所說的動(dòng)物提供含有有效量α-酮戊二酸或其水溶性無害鹽連同營養(yǎng)上可接受之水溶性載體的飲料，或其干燥組合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中飲料是如權(quán)利要求2-7中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所限定的。
10.使用有效量的α-酮戊二酸或其水溶性無害鹽連同可接受的水溶性載體以制備用作在需要大量和迅速供應(yīng)能量情況下提供給包括人在內(nèi)的健康動(dòng)物的能量來源的飲料。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的應(yīng)用，其中飲料是如權(quán)利要求2-7中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所限定的。
全文摘要
本發(fā)明涉及特別適于在體育運(yùn)動(dòng)之前、期間和之后使用的能量供應(yīng)組合物。該組合物是在需要為包括人在內(nèi)的健康哺乳動(dòng)物大量和迅速供應(yīng)能量情況下用作能量來源的飲料，或其干燥組合物。該飲料包含有效量的α-酮戊二酸或其水溶性無害鹽連同營養(yǎng)上可接受的水溶性載體。
文檔編號A61K31/19GK1136266SQ9419431
公開日1996年11月20日 申請日期1994年11月8日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月9日
發(fā)明者T·奧林 申請人:格蘭姆尼爾股份公司