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CN112203528A - 营养补充剂 - Google Patents

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CN112203528A
CN112203528A CN201980022741.0A CN201980022741A CN112203528A CN 112203528 A CN112203528 A CN 112203528A CN 201980022741 A CN201980022741 A CN 201980022741A CN 112203528 A CN112203528 A CN 112203528A
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马丁·阿诺弗
马滕·弗莱克纳斯
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Laminaria Group AB
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Abstract

本发明提供了营养补充剂，这些营养补充剂由藻酸盐水凝胶组成，该藻酸盐水凝胶具有亚饱和量的钙离子并且包含水溶液，该水溶液包含选自糖、复合碳水化合物、电解质、咖啡因和氨基酸的活性成分。这些营养补充剂允许摄入碳水化合物而不引起口腔pH降低和龋齿的风险，并且不引起胃肠道不适，同时保持高速率的碳水化合物肠摄取和氧化。

Description

营养补充剂
技术领域
本发明涉及营养补充剂的技术领域，并且更确切地涉及运动饮料。
背景技术
运动、尤其是耐力运动中的高表现要求在训练期间以及比赛之前和比赛期间以碳水化合物的形式摄入能量。参加耐力项目的运动员需要长时间保持较高的工作率，这导致高能量消耗。为了延迟疲劳的发作并优化延长的耐力表现，推荐运动员从碳水化合物对身体补充能量。碳水化合物摄入已显示改善耐力和表现，并且建议运动员在耐力项目期间以0.7g/公斤体重/小时(30-60g/h)的速度消耗碳水化合物(American College of SportsMedicine.[美国运动医学院]Med Sci Sports Exerc.[运动训练医学和科学]2009,41:709-31)。可替代的当代的推荐建议，对于参加强烈(超)耐力项目超过2h的运动员，甚至最高达90g/h的更高碳水化合物摄入速率(Jeukendrup Eur J Sport Sci[欧洲体育科学杂志]2008,8:77-86)。
体育运动涉及从肌肉组织中储存的糖原代谢氧化葡萄糖。剧烈运动导致运动1-1.5h后已经显著降低了储存的糖原。储存的糖原量是有限的，但是糖原的消耗可以通过就在运动前和运动期间摄入碳水化合物来抵消。碳水化合物可以被吸收并可用于肌肉细胞中ATP产生的速率受到几个因素的限制(Rowlands等人Sports Med[运动医学](2015)45:1561-1576)。当以接近最大可达到水平(约90g/h)的速率摄入时，理想的碳水化合物补充剂应提供碳水化合物的快速和完全摄取。可以通过测量O2/CO2气体交换并使用同位素选择性技术追踪呼出的CO2中的摄入的碳水化合物来确定首次摄入之后碳水化合物的摄取开始和重复摄入后稳态下外源碳水化合物氧化的速率。
剧烈运动期间高碳水化合物摄入与胃肠道症状关联，比如更高的恶心和肠胃气胀分数(Pfeiffer Med Sci Sports Exerc[运动训练医学和科学]2012,44:344-351)。期望高吸收速率。穿过小肠时未完全吸收的碳水化合物将具有不想要的通便作用，并可能扰乱结肠中的细菌代谢，从而导致增加的产气量。
因此，还需要营养补充剂，其允许高碳水化合物摄入而不引起不想要的胃肠道症状。
在已发表的研究中一致发现，在牙科诊所就诊的选定样品的情况中和在更具代表性的团队评估二者中，精英运动员的口腔健康都很差(Needleman Br J Sports Med[英国运动医学杂志]2015,49,3-6；Ashley Br J Sports Med[英国运动医学杂志]2015,49,14-19)。一个主要的根本原因是频繁摄入含碳水化合物的酸性运动饮料，其引起口腔pH降低，从而促进侵蚀和龋齿。儿童中也已经报道了龋齿与运动饮料摄入频率之间的关系(Kawashita Community Dent Health[社区口腔健康]2011,28,29-33)。
因此，需要对口腔健康挑战较小的含碳水化合物的营养补充剂。
SE 512093披露了口服配制剂，其包含包封的固体碳水化合物和非致龋性液体(要用于在运动期间控制摄入碳水化合物)。摄入所需量的固体碳水化合物可能给予延迟并且甚至不完全摄取，并引起不想要的胃肠道症状。
通过钙交联的藻酸盐已经广泛用于干配制剂中，并且在一定程度上用于湿配制剂中，以控制释放活性成分(Hjorth Pharmacy[药剂学]2002 28:6 621-630；Li NatureReviews Materials[自然评论材料]2016,文章编号:16071)。
McEntee,Journal of Applied Polymer Science[应用聚合物科学杂志],107:2956-2962(2008)披露了可以通过使用更高的藻酸盐浓度来延迟葡萄糖从钙-藻酸盐珠中的释放。该研究是在珠中钙离子的各种饱和浓度下进行的。
US 2014/0037830披露了营养组合物，其在体内经长时间段递送并且被认为增强运动表现。
WO 2017/186940和WO 2017/186948披露了含有藻酸盐的营养补充剂并且目的在于减少不想要的胃肠道症状。这些营养补充剂包含高水平的碳水化合物，并且因此确实对口腔健康构成了严峻挑战。总的来说，需要含碳水化合物的营养补充剂，其对口腔健康的挑战较小，并且同时可以允许高且有效的碳水化合物摄取，从而在体育运动期间为高碳水化合物氧化速率提供支持，而不引起不想要的胃肠道症状。
发明内容
一个目的是提供对口腔健康挑战较小的含碳水化合物的营养补充剂。
另一个目的是提供含碳水化合物的营养补充剂，其对口腔健康的挑战较小，并且同时可以允许高且有效的碳水化合物摄取，从而在体育运动期间为高碳水化合物氧化速率提供支持，而不引起不想要的胃肠道症状。
本发明的另一个目的是提供具有改善的储存稳定性的如上所述的含碳水化合物的营养补充剂。
通过以水性水凝胶而不是水溶液的形式提供碳水化合物，可以避免牙齿大量暴露于这些碳水化合物。另一方面，可以预期肠从水凝胶中摄取碳水化合物的速率和程度减弱，这是不期望的。
本发明人已经令人惊讶地证明，可以将含碳水化合物的水溶液包封在藻酸盐水凝胶中，其中在消耗时仅有限量的碳水化合物水溶液在口腔中释放，如通过仅有限的pH下降所见的(与消耗相同量的游离含碳水化合物的水溶液时严重pH降低相比)，并且仍保留了高且有效的碳水化合物摄取，从而在体育运动期间为高碳水化合物氧化速率提供支持，并且这不引起不想要的胃肠道症状。
在将水性钙添加到水性藻酸盐中时，由于通过钙的藻酸盐交联而形成水不溶性水凝胶藻酸钙。本发明人已经发现藻酸钙水凝胶的特性可通过添加亚饱和量的钙来调节。添加亚饱和量的钙产生包含藻酸钙和藻酸盐的混合物的水凝胶。该藻酸盐可以是比如藻酸钠、藻酸钾或藻酸铵、或其混合物。
更确切地，可以通过将藻酸盐溶液的液滴添加到钙溶液中来生产藻酸钙水凝胶珠。该藻酸盐溶液和该钙溶液含有基本上相同量的活性成分，比如糖。优选的是主要组分的浓度差异小，以获得稍高密度的藻酸盐溶液液滴，这将允许它们下沉，避免它们在钙溶液表面积聚。可替代地，可以通过将不溶性钙盐分散在藻酸盐溶液中并比如通过向混合物中添加酸的作用而缓慢释放钙来生产模制的藻酸钙水凝胶。该藻酸盐溶液含有活性成分，比如糖。选择水凝胶的藻酸盐组成，即藻酸盐的总量和藻酸钙与藻酸盐的总量之比，以提供具有所期望特性的水凝胶。钙的相对量(也视为藻酸钙的％钙饱和度，其中100％钙饱和度对应于藻酸盐中1/2钙/每个甘露糖醛酸盐(mannuronate)/古洛糖醛酸盐(guluronate)残基)决定了藻酸盐的交联水平并且从而有助于水凝胶的特性。低的％钙饱和度，比如小于20％，产生具有低交联水平的藻酸盐水凝胶，并且从而产生低凝胶强度。高的％钙饱和度，比如高于80％，产生具有高交联水平的藻酸盐水凝胶，并且从而产生高凝胶强度。
低的凝胶强度给予不想要的特性，比如低的机械强度和差的碳水化合物包封，导致在摄入凝胶水凝胶期间糖在口中释放。
高的凝胶强度给予不想要的特性，比如脱水收缩，其意味着液体溶液不完全包含在水凝胶内，并且随着时间的推移液体溶液从水凝胶中分离。已经认识到具有完全或接近完全钙饱和的藻酸盐水凝胶漏水，糖溶解在其中。随着时间的推移，这种负面的脱水收缩作用变得甚至更加明显，比如在消耗前将制备的水凝胶储存时。
因此，本发明的一个方面提供了由藻酸盐水凝胶组成的营养补充剂，所述水凝胶包含：
a)0.1至5wt％的总藻酸盐，其中该藻酸盐是20％至80％钙饱和的，和
b)包含1至75wt％活性成分的水溶液，
其中这些活性成分选自成分糖、复合碳水化合物、电解质、咖啡因和氨基酸中的一种或多种。
在一个优选的实施方案中，藻酸盐水凝胶基本上由以下组成：
a)0.1至5wt％的总藻酸盐，其中该藻酸盐是20％至80％钙饱和的，和
b)包含1至75wt％活性成分的水溶液，
其中这些活性成分选自成分糖、复合碳水化合物、电解质、咖啡因和氨基酸中的一种或多种。
所述水凝胶的总藻酸盐含量可以为0.1至5wt％，比如0.1至3wt％、0.1至2.0wt％、更优选0.2至1.0wt％或0.3至0.8wt％。在低藻酸盐含量的情况下，糖从本发明的水凝胶中的释放受到扩散速率的限制，该扩散速率与从水溶液中的扩散速率基本相同。
％钙饱和度可以为20％至80％，比如20％至65％或38％至46％，更优选25％至55％，更优选30％至55％，更优选30％至46％，甚至更优选30％至38％。
因此，根据本发明的藻酸盐水凝胶包含藻酸钙和藻酸盐的混合物。这些藻酸盐可以是藻酸钠、藻酸钾和藻酸铵、或其任何混合物。
藻酸盐水凝胶的凝胶强度由总藻酸盐含量和％钙饱和度两者决定。优选的凝胶强度可以通过较低的总藻酸盐含量结合较高的％钙饱和度获得。同样，优选的凝胶强度可以通过较高的总藻酸盐含量结合较低的％钙饱和度获得。
藻酸盐水凝胶的凝胶强度还由藻酸盐的类型决定，其中高-M-藻酸盐/低-G-藻酸盐需要较高的％钙饱和度以获得相同的凝胶强度。类似地，高-G-藻酸盐/低-M-藻酸盐需要较低的％钙饱和度以获得相同的凝胶强度并避免或降低脱水收缩。
因此，根据本发明的营养补充剂可以由以下组成：
i)藻酸盐水凝胶，其包含0.1至1wt％的总藻酸盐，其中该藻酸盐是30％至80％钙饱和的，比如30％至65％钙饱和的，或
ii)藻酸盐水凝胶，其包含0.3至5wt％的总藻酸盐，其中该藻酸盐是20％至65％钙饱和的，比如20％至55％钙饱和的。
水凝胶溶液中的活性成分含量优选为10至75wt％。
水凝胶溶液中的糖含量可以为1至75wt％，比如45至70wt％。
糖可以选自葡萄糖、果糖、蔗糖、异麦芽酮糖。
水凝胶溶液中的葡萄糖含量可以为0至35wt％，15至35wt％，优选15至32wt％。
水凝胶溶液中的果糖含量可以为0至75wt％，优选为15至50wt％，比如30至50wt％，还优选为15至30wt％。
水凝胶溶液中的蔗糖含量可以为0至60wt％、30至50wt％或15至30wt％。
如果存在的话，果糖与葡萄糖的比率可以是从0.1:1至10:1，比如0.3:1至1.2:1、优选0.5:1至1:1。
复合碳水化合物可以选自淀粉、麦芽糖糊精和果胶。
水凝胶溶液中的复合碳水化合物含量可以为0.1至50wt％，比如5至20wt％。
电解质可以选自钠、钾、镁和锌的氯化物、磷酸盐、碳酸盐和柠檬酸盐。
任选地，水凝胶可包含咖啡因和维生素，比如维生素C。
任选地，水凝胶可以被提供有调味料，比如柠檬油。
水溶液有利地被包封在水凝胶中，在消耗时仅允许活性成分比如糖或复合碳水化合物在口腔中的有限释放。
在一个优选的实施方案中，藻酸盐水凝胶包含：
a)0.2至1.0wt％的总藻酸盐，比如0.3至0.8wt％的总藻酸盐，其中藻酸盐是20％至80％钙饱和的，比如20％至65％，更优选30％至55％、比如38％至46％，甚至更优选30％至46％钙饱和的，和
b)包含36至48wt％的葡萄糖、18至24wt％的果糖和0.1至0.3wt％的氯化钠的水溶液。
在另一个优选的实施方案中，藻酸盐水凝胶包含：
a)0.2至1.0wt％的总藻酸盐，比如0.3至0.8wt％的总藻酸盐，其中藻酸盐是20％至80％钙饱和的，比如20％至65％，更优选30％至55％、比如38％至46％，甚至更优选30％至46％钙饱和的，和
b)包含36至48wt％的异麦芽酮糖、18至24wt％的麦芽糖糊精和0.1至0.3wt％的氯化钠的水溶液。
在另一个优选的实施方案中，藻酸盐水凝胶包含：
a)0.2至1.0wt％的总藻酸盐，比如0.3至0.8wt％的总藻酸盐，其中藻酸盐是20％至80％钙饱和的，比如20％至65％，更优选30％至55％、比如38％至46％，甚至更优选30％至46％钙饱和的，和
b)包含30至50wt％的葡萄糖、15至30wt％的果糖、0至30wt％的麦芽糖糊精和0.1至0.3wt％的氯化钠的水溶液。
在另一个优选的实施方案中，藻酸盐水凝胶包含：
a)0.2至1.0wt％的总藻酸盐，比如0.3至0.8wt％的总藻酸盐，其中藻酸盐是20％至80％钙饱和的，比如20％至65％，更优选30％至55％、比如38％至46％，甚至更优选30％至46％钙饱和的，和
b)包含30至50wt％的葡萄糖、15至30wt％的果糖、0至30wt％的蔗糖、0至30wt％的麦芽糖糊精和0.1至0.3wt％的氯化钠的水溶液。
根据本发明的水凝胶可以呈水凝胶珠的形式。这些水凝胶珠可以具有1mm至10mm的直径，比如3mm至5mm的直径。
可替代地，可以将根据本发明的水凝胶模制成片或块的形式。优选以一份或一餐份的大小(随时可消耗)。水凝胶可优选直接在其最终包装中模制。
根据本发明的藻酸盐水凝胶提供：
·储存时碳水化合物溶液从水凝胶的无或有限的脱水收缩
·碳水化合物在口腔中的有限释放
·高且有效的碳水化合物摄取，在体育运动期间为高碳水化合物氧化速率提供支持，并且这不引起不想要的胃肠道症状。
本发明的另一方面提供了根据本发明的营养补充剂作为运动饮料或能量饮料、优选作为运动饮料的用途。
因此，本发明提供了由藻酸盐水凝胶组成的营养补充剂作为运动饮料或能量饮料的用途，所述水凝胶包含：
a)0.1至5wt％的总藻酸盐，其中该藻酸盐是20％至80％钙饱和的，和
b)包含1至75wt％活性成分的水溶液，
其中这些活性成分选自成分糖、复合碳水化合物、电解质、咖啡因和氨基酸中的一种或多种。
更确切地，本发明提供了营养补充剂作为运动前、运动期间和/或运动后呈碳水化合物形式的能量供应的用途，从而避免在摄入游离的溶液中碳水化合物后口腔pH降低的致龋性作用。
附图说明
图1.消耗包含40wt％葡萄糖和20wt％果糖的溶液的藻酸盐水凝胶珠时(实线)牙菌斑中的pH降低(与消耗40wt％葡萄糖和20wt％果糖的游离溶液时(虚线)的口腔中的pH降低相比)。指示了pH 5.5-5.7的牙釉质临界水平。
图2.在体育运动期间摄入碳水化合物后，从测量的呼吸CO2中13C同位素富集计算的外源碳水化合物氧化速率(试验A)。自行车手(n＝3)在零时摄入2×36g碳水化合物，并且此后以20min间隔摄入36g碳水化合物。对照溶液(左)和水凝胶珠(右)含有果糖和葡萄糖的0.8:1混合物(60wt％)。每条曲线代表来自单个自行车手的数据。
图3.在体育运动期间摄入碳水化合物后，从测量的呼吸CO2中13C同位素富集计算的外源碳水化合物氧化速率(试验B)。自行车手(n＝3)在30、50、70、90、110和130min的时间点摄入31.7g碳水化合物。对照溶液(左)和模制水凝胶(右)含有果糖和麦芽糖糊精的0.8:1混合物(60wt％)。每条曲线代表来自单个自行车手的数据。
图4.具有不同钙含量和不同脱水收缩程度的凝胶珠的照片。珠含有60％的糖(葡萄糖和果糖)。由含有0.50wt％藻酸盐(M/G比率为0.35:0.65)的糖溶液制备珠。
图5.钙饱和度对藻酸盐珠可压缩性的影响。珠含有60％的糖(葡萄糖和果糖)。由含有0.50wt％藻酸盐(M/G比率为0.35:0.65)的糖溶液制备珠。
具体实施方式
本发明旨在提供要用作运动饮料的营养补充剂，其导致减少的口腔暴露于碳水化合物，这些碳水化合物可能导致增加的牙侵蚀症和龋齿的风险。通过提供包封在水凝胶中的碳水化合物，从其释放碳水化合物受到扩散速率的限制，可以减弱急性口腔暴露于高浓度碳水化合物。发现，与没有水凝胶的普通碳水化合物溶液相比，使用根据本发明的营养补充剂导致减少的由牙菌斑中细菌活性引起的低pH暴露(图1)。
预期碳水化合物的缓慢释放对肠对碳水化合物的摄取速度具有降低的影响。使用同位素追踪技术确定在运动期间碳水化合物的摄取和代谢氧化的速率。出乎意料地，碳水化合物的摄取和氧化的速率(以呼出的富含13C的CO2测量的)与没有形成水凝胶的添加剂的碳水化合物溶液的速率非常相似(图2和3)。此外，营养补充剂的胃肠道耐受性出乎意料地高，允许在高强度训练(赛跑或骑行)期间摄入产品，而不干扰胃肠道症状(表2)。
藻酸盐
藻酸盐，也称为藻胶或藻酸，是广泛分布在褐藻细胞壁中的阴离子多糖。藻酸是具有(1-4)-连接的β-D-甘露糖醛酸盐(M)和其C-5差向异构体α-L-古洛糖醛酸盐(G)残基的均聚物嵌段的线性共聚物，这些残基分别以不同的序列或嵌段共价连接在一起。单体可以出现在连续的G残基(G嵌段)、连续的M残基(M嵌段)或交替的M和G残基(MG嵌段)的均聚物嵌段中。根据本发明，可以使用所有形式的藻酸盐，包括高-G藻酸盐/低-M藻酸盐和高-M藻酸盐/低-G藻酸盐。优选地，高-G藻酸盐/低-M藻酸盐用于促进比如凝胶珠的生产。这意味着G-嵌段的量高于M-嵌段的量，比如至少60％的G-嵌段且不超过40％的M-嵌段。抗衡离子可以是比如钠(钠-藻酸盐)、钾(钾-藻酸盐)、铵(铵-藻酸盐)或其他合适的单价阳离子、或其混合物。
藻酸钙
藻酸钙是水不溶性的凝胶状物质，该物质可以通过向水性藻酸盐中添加钙盐(比如水性氯化钙)来产生。
％钙饱和度
如本文所用，术语％钙饱和度用于表示钙量/藻酸盐中每个甘露糖醛酸盐/古洛糖醛酸盐残基，其中100％钙饱和度对应于1/2钙/每个甘露糖醛酸盐/古洛糖醛酸盐残基。
Figure BDA0002703968050000081
％钙饱和度决定藻酸盐的交联水平，从而有助于凝胶的特性、特别是凝胶强度。
可以使用以下步骤确定一批藻酸盐水凝胶的钙含量和总藻酸盐含量并且从而确定％钙饱和度：
·按重量计取一份的藻酸盐水凝胶并且添加19份的50mM K2EDTA，并且使其静置过夜(17h)以使混合物成为均匀溶液。
·进行元素分析(比如通过ICP-MS)以确定钙的浓度。将结果转换为摩尔浓度(40g/mol)。
从根据配制剂的藻酸盐量计算总藻酸盐含量。如果不知道，则总藻酸盐含量可以从碳含量计算，该碳含量可以在除去其他成分后通过元素分析确定，如下所述：
·将溶液的一部分置于带有10kDa截止膜的渗析池中。用25mM KCl的低流量洗涤足够的时间以除去所有糖(24h)。通过用一部分去离子水冲洗渗析池并测量收集的总体积来回收所有渗析液。
·进行元素分析以确定碳。使用转换系数72g/mol(6×12g/含六个碳原子的甘露糖醛酸盐/古洛糖醛酸盐残基)将结果转换为单糖残基的摩尔浓度。修正通过渗析池冲洗稀释的结果。
·计算钙饱和度(％)为100×2Ca/残基
糖
可以根据本发明使用的糖是，但不限于，单糖比如葡萄糖、果糖、半乳糖，二糖比如乳糖、麦芽糖、蔗糖、乳果糖、海藻糖、异麦芽酮糖、纤维二糖，以及二糖的水解产物比如转化糖。
复合碳水化合物
可以根据本发明使用的复合碳水化合物是，但不限于，淀粉(比如直链淀粉和支链淀粉)以及其部分水解的产物(比如麦芽糖糊精和葡萄糖浆)的组分。
“wt％”意指重量百分比，也称为质量百分比。
实施例
钙饱和度和凝胶特性
通过在搅拌下将含有61％的糖(果糖和葡萄糖，0.8:1)和0.50％的藻酸钠(M/G比率为0.35:0.65，在1％下的粘度为200-400mPa.s)的溶液滴入浴中来产生凝胶珠，该浴含有59％的糖(果糖和葡萄糖，0.8:1)和0.30wt％(27mmol/kg，35mmol/L)的CaCl2。1-60min后，将珠从浴中移出。改变浴中的时间以便改变钙含量，并筛掉过量的Ca-溶液。在进一步检查或使用之前，将珠储存四天。珠在钙溶液中的更短或更长暴露被用来生产钙含量更低或更高的珠。
如上所述确定钙含量，并使用M/G残基的MW为198和藻酸盐干燥损失10wt％来计算钙饱和度。储存四天后脱水收缩引起的糖溶液损失是通过仔细除去过量液体前后称重来确定的。钙含量不同的凝胶珠的照片示于图4中。照片中的钙饱和度分别为35％(A)、49％(B)和80％(C)。凝胶珠中观察到的脱水收缩分别为<1％(A)、12％(B)和32％(C)。脱水收缩程度随水凝胶中钙饱和度的增加而增加。
使用质构仪(HDi，Stable Micro Systems公司，英国)测量珠的机械特性。使用1cm直径的圆柱形探针以0.1mm/s压缩珠。在15个珠上进行测量以确定在40％压缩下的力。结果示于图5中并证明以较高的钙饱和度制备的藻酸盐水凝胶需要更大的力来压缩，即它们变得更硬。
结果
表1.钙含量和相应的钙饱和度对凝胶特性的影响。
Figure BDA0002703968050000091
*由配制剂计算的。可以通过将wt％值乘以系数72/198来计算0.5wt％藻酸钠的碳含量。
临床研究，牙齿暴露于低pH
志愿者
在瑞典哥德堡的牙科研究所(Institute of Odontology)的全体人员中招募了两名健康成人。他们具有正常的受激唾液分泌，没有活动性龋齿病变迹象并且没有邻近的金属或玻璃离聚物填料。这项研究是在哥德堡牙科研究所的龋病学部门(Department ofCariology)进行的。
指示受试者从测试前一天的晚上避免刷牙和所有其他口腔卫生措施。在此期间，不应使用口香糖或锭剂。在测试前的最后一个小时期间，他们还应避免吃/喝、吸烟、鼻吸等。
研究设计和产品
消耗了以下后，这两名志愿者来到实验室以评估邻近的生物膜产酸：1)包含1.0wt％总藻酸盐(40％钙饱和的)和40wt％葡萄糖和20wt％果糖的糖溶液的藻酸盐珠，以及2)包含40wt％葡萄糖和20wt％果糖的糖溶液。每个产品消耗15g。指示受试者在适度咀嚼下将产品作为三部分入口，并在25-30秒内将其吞下。
齿菌斑-pH登记
使用铱微电极(
Figure BDA0002703968050000101
MEPH-1；W.P.Instruments,美国康涅狄格州纽黑文市(New Haven,CT,USA))在靠近放置片剂的区域中的两个邻间位点进行齿菌斑产酸的测量。将该电极连接到配备有多孔玻璃参比电极(MERE 1；W.P.Instruments)的Orion SA 720pH/ISE仪(Orion Research,美国马塞诸塞州波士顿(Boston,MA,USA))上。在参比电极和受试者手指之一之间的3M KCl溶液中建立了盐桥。在放置和开始使用片剂之前(0min)和之后十个不同的时间点(2、5、10、15、20、30、40、50、60和70min)进行测量。
结果
如在图1中可见，消耗15g包含40wt％葡萄糖和20wt％果糖的溶液导致口腔中pH的显著降低，远低于在pH 5.5-5.7的牙釉质临界水平。另一方面，消耗相同量的40wt％葡萄糖和20wt％果糖溶液(包封在根据本发明的藻酸盐珠中)仅导致pH的适度降低，没有达到在pH5.5下的牙釉质临界水平。
外源碳水化合物摄取和氧化
研究设计
训练有素的自行车手保持吃某种特殊饮食，该饮食排除源自玉米(玉蜀黍)或甘蔗的碳水化合物。对自行车手测试其最大摄氧量(VO2max)并计算相应的单个最大功率输出(Wmax)。在一种实验(试验A)期间，自行车手在180min期间以50％Wmax运动。在零时以如在以上实施例中所述的制备的水性钙-钠藻酸盐水凝胶珠(具有35％钙饱和度)形式、或以水溶液形式给予其2×36g碳水化合物(果糖/葡萄糖比＝0.8)的单次剂量，两种溶液都具有60％碳水化合物含量，然后在整个实验过程中每20min给予其36g碳水化合物。
在另一种实验(试验B)中，自行车手在210min期间以55％Wmax运动。在30min开始，对自行车手供应多个部分，这些部分含有31.7g碳水化合物(果糖/麦芽糖糊精比＝0.8)，形式为如下所述制备的模制水性钙-钠藻酸盐水凝胶、或水溶液(二者均具有60％碳水化合物含量)。碳水化合物在开始后以20min间隔供应直至130min。在150min及以后，仅供应水。
通过将含有果糖和麦芽糖糊精(0.8:1)的两种溶液与碳酸钙(分散的固体颗粒)或藻酸钠和柠檬酸混合制备模制水凝胶。具有60wt％的碳水化合物、0.40wt％的藻酸盐(M/G比率为0.35:0.65)、0.030wt％CaCO3和0.050wt％的柠檬酸的混合物在一小时内胶凝，并使其在使用前固化至少四天。钙饱和度为34％。
对碳水化合物(玉米衍生的葡萄糖、麦芽糖糊精和果糖)分析其13C富集。每次摄入之前，登记交换的氧气(VO2)和二氧化碳(VCO2)的体积(Jaeger Oxycon Pro,ViasysHeathcare,德国)，并且使用激光红外光谱法(Delta Ray,德国赛默飞世尔科技公司(Thermo Scientific,Germany))对在12mL Exetainer管中取的呼吸样品分析其13CO2/12CO2比率(δ13C)。VO2、VCO2和δ13C值用于计算外源碳水化合物氧化速率，表示为克葡萄糖/分钟。
结果
当与对照水溶液相比时，以水凝胶珠形式提供的碳水化合物(葡萄糖和果糖)的摄取和氧化非常相似，来自珠的氧化速率水平为来自对照的那些的约90％(试验A，图2)。
当与对照水溶液相比时，以模制水凝胶形式提供的碳水化合物(麦芽糖糊精和果糖)的摄取和氧化非常相似，并且不能看到氧化速率水平差异，除了在试验结束时对于凝胶的稍高的氧化速率趋势(试验B，图3)。
胃痛
方法
24-33岁的耐力运动运动员自愿结合训练课程和比赛测试含碳水化合物的水凝胶产品。运动员将他们自己以1-5的等级分级，其中1是低水平业余爱好者并且5是精英。他们都具有在运动期间使用碳水化合物补充剂的胃痛的先前经历。水凝胶测试产品呈4-mm珠的形状，并且含有葡萄糖33wt％、果糖27wt％、高-G藻酸盐0.5wt％的溶液，并且具有35％-40％的估计的钙饱和度。一餐份含有40g水凝胶珠(24g碳水化合物)。运动员在其正常的个人训练计划中在至少两个月期间定期使用该产品，包括1-4h长的高强度训练课程，其中摄入1-3餐份/小时。运动员对经历的胃部不适给予评分，范围从无关紧要(1)到中等(感觉到疼痛或恶心，2-3)、严重(影响表现，包括呕吐或排便的强烈的欲望，4-5)。
结果
与没有摄入碳水化合物相比，没有参与者在摄入测试产品后的训练期间经历胃部不适。表2中总结了参与者和分数的细节。
表2.胃痛
Figure BDA0002703968050000111
Figure BDA0002703968050000121
1运动员水平。1＝业余爱好者，5＝精英
2GI不适。1＝无关紧要，2-3＝中等，4-5＝影响表现

Claims (31)

1.一种由藻酸盐水凝胶组成的营养补充剂，所述水凝胶包含
a)0.1至5wt％的藻酸盐，其中该藻酸盐是20％至80％钙饱和的，和
b)包含1至75wt％活性成分的水溶液，
其中这些活性成分选自成分糖、复合碳水化合物、电解质、咖啡因和氨基酸中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的营养补充剂，其中，该藻酸盐是至少30％钙饱和的。
3.根据权利要求2所述的营养补充剂，其中，该藻酸盐是至少38％钙饱和的。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的营养补充剂，其中，该藻酸盐是不超过65％钙饱和的。
5.根据权利要求4所述的营养补充剂，其中，该藻酸盐是不超过55％钙饱和的。
6.根据权利要求5所述的营养补充剂，其中，该藻酸盐是不超过50％钙饱和的。
7.根据权利要求6所述的营养补充剂，其中，该藻酸盐是不超过46％钙饱和的。
8.根据权利要求7所述的营养补充剂，其中，该藻酸盐是不超过38％钙饱和的。
9.根据任一项前述权利要求所述的营养补充剂，其中，该水凝胶包含至少0.2wt％的藻酸盐。
10.根据权利要求9所述的营养补充剂，其中，该水凝胶包含至少0.3wt％的藻酸盐。
11.根据任一项前述权利要求所述的营养补充剂，其中，该水凝胶包含不超过3wt％的藻酸盐。
12.根据权利要求11所述的营养补充剂，其中，该水凝胶包含不超过2.0wt％的藻酸盐。
13.根据权利要求12所述的营养补充剂，其中，该水凝胶包含不超过1.0wt％的藻酸盐。
14.根据权利要求13所述的营养补充剂，其中，该水凝胶包含不超过0.8wt％的藻酸盐。
15.根据任一项前述权利要求所述的营养补充剂，其中，该溶液中的活性成分含量为至少10wt％。
16.根据权利要求15所述的营养补充剂，其中，该溶液中的糖含量为至少10wt％。
17.根据任一项前述权利要求所述的营养补充剂，其中，该溶液中的活性成分含量为至少15wt％。
18.根据权利要求17所述的营养补充剂，其中，该溶液中的糖含量为至少15wt％。
19.根据任一项前述权利要求所述的营养补充剂，其中，该溶液中的活性成分含量为至少30wt％。
20.根据权利要求19所述的营养补充剂，其中，该溶液中的糖含量为至少30wt％。
21.根据任一项前述权利要求所述的营养补充剂，其中，该溶液中的活性成分含量为至少45wt％。
22.根据权利要求21所述的营养补充剂，其中，该溶液中的糖含量为至少45wt％。
23.根据任一项前述权利要求所述的营养补充剂，其中，这些糖选自葡萄糖、果糖、蔗糖和异麦芽酮糖。
24.根据任一项前述权利要求所述的营养补充剂，其中，该溶液中的复合碳水化合物含量为0.1至50wt％。
25.根据权利要求24所述的营养补充剂，其中，该溶液中的复合碳水化合物含量为5至20wt％。
26.根据任一项前述权利要求所述的营养补充剂，其中，这些复合碳水化合物选自淀粉、麦芽糖糊精和果胶。
27.根据任一项前述权利要求所述的营养补充剂，其中，这些电解质选自钠、钾、镁和锌的氯化物、磷酸盐、碳酸盐和柠檬酸盐。
28.根据权利要求1所述的营养补充剂，其中，所述水凝胶包含
a)0.2至1wt％的藻酸盐，其中该藻酸盐是20％至80％钙饱和的，和
b)包含10至75wt％活性成分的水溶液，
其中这些活性成分选自成分糖、复合碳水化合物、电解质、咖啡因和氨基酸中的一种或多种。
29.根据权利要求28所述的营养补充剂，其中，所述水凝胶包含
a)0.3至0.8wt％的藻酸钙，其中该藻酸盐是20％至80％钙饱和的，和
b)包含30至50wt％的葡萄糖、15至30wt％的果糖、0至30wt％的蔗糖、0至30wt％的麦芽糖糊精的水溶液。
30.根据任一项前述权利要求所述的营养补充剂作为运动饮料或能量饮料的用途。
31.根据权利要求30所述的用途，该用途是用作运动饮料。
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