(57)【要約】  本発明は、亜飽和量のカルシウムイオンを有し、糖、複合炭水化物、電解質、カフェインおよびアミノ酸から選択される有効成分を含む水溶液を含むアルギン酸塩ヒドロゲルからなる栄養補助食品を提供する。前記栄養補助食品は、経口ｐＨ低下や虫歯のリスクを引き起こすことなく、また炭水化物の高い腸内取り込みおよび酸化を維持しながら胃腸の不快感を引き起こすことなく炭水化物の摂取を可能する。
2021519078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルギン酸塩ヒドロゲルからなる栄養補助食品であって、前記アルギン酸塩ヒドロゲルが
ａ）２０〜８０％カルシウム飽和している０．１〜５重量％のアルギン酸塩、および
ｂ）１〜７５重量％の有効成分を含む水溶液
を含み、前記有効成分が糖、複合炭水化物、電解質、カフェインおよびアミノ酸の１つ以上の成分から選択される、前記栄養補助食品。
【請求項２】
前記アルギン酸塩が少なくとも３０％カルシウム飽和している、請求項１に記載の栄養補助食品。
【請求項３】
前記アルギン酸塩が少なくとも３８％カルシウム飽和している、請求項２に記載の栄養補助食品。
【請求項４】
前記アルギン酸塩が６５％以下カルシウム飽和している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の栄養補助食品。
【請求項５】
前記アルギン酸塩が５５％以下カルシウム飽和している、請求項４に記載の栄養補助食品。
【請求項６】
前記アルギン酸塩が５０％以下カルシウム飽和している、請求項５に記載の栄養補助食品。
【請求項７】
前記アルギン酸塩が４６％以下カルシウム飽和している、請求項６に記載の栄養補助食品。
【請求項８】
前記アルギン酸塩が３８％以下カルシウム飽和している、請求項７に記載の栄養補助食品。
【請求項９】
前記ヒドロゲルが少なくとも０．２重量％のアルギン酸塩を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の栄養補助食品。
【請求項１０】
前記ヒドロゲルが少なくとも０．３重量％のアルギン酸塩を含む、請求項９に記載の栄養補助食品。
【請求項１１】
前記ヒドロゲルが３重量％以下のアルギン酸塩を含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の栄養補助食品。
【請求項１２】
前記ヒドロゲルが２．０重量％以下のアルギン酸塩を含む、請求項１１に記載の栄養補助食品。
【請求項１３】
前記ヒドロゲルが１．０重量％以下のアルギン酸塩を含む、請求項１２に記載の栄養補助食品。
【請求項１４】
前記ヒドロゲルが０．８重量％以下のアルギン酸塩を含む、請求項１３に記載の栄養補助食品。
【請求項１５】
前記溶液中の有効成分の含有量が少なくとも１０重量％である、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の栄養補助食品。
【請求項１６】
前記溶液中の糖の含有量が少なくとも１０重量％である、請求項１５に記載の栄養補助食品。
【請求項１７】
前記溶液中の有効成分の含有量が少なくとも１５重量％である、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の栄養補助食品。
【請求項１８】
前記溶液中の糖の含有量が少なくとも１５重量％である、請求項１７に記載の栄養補助食品。
【請求項１９】
前記溶液中の有効成分の含有量が少なくとも３０重量％である、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の栄養補助食品。
【請求項２０】
前記溶液中の糖の含有量が少なくとも３０重量％である、請求項１９に記載の栄養補助食品。
【請求項２１】
前記溶液中の有効成分の含有量が少なくとも４５重量％である、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の栄養補助食品。
【請求項２２】
前記溶液中の糖の含有量が少なくとも４５重量％である、請求項２１に記載の栄養補助食品。
【請求項２３】
前記糖がグルコース、フルクトース、スクロースおよびイソマルツロースから選択される、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の栄養補助食品。
【請求項２４】
前記溶液中の複合炭水化物の含有量が０．１〜５０重量％である、請求項１〜２３のいずれか一項に記載の栄養補助食品。
【請求項２５】
前記溶液中の複合炭水化物の含有量が５〜２０重量％である、請求項２４に記載の栄養補助食品。
【請求項２６】
前記複合炭水化物がデンプン、マルトデキストリンおよびペクチンから選択される、請求項１〜２５のいずれか一項に記載の栄養補助食品。
【請求項２７】
前記電解質が、ナトリウム、カリウム、マグネシウムおよび亜鉛の塩化物、リン酸塩、炭酸塩およびクエン酸塩から選択される、請求項１〜２６のいずれか一項に記載の栄養補助食品。
【請求項２８】
前記ヒドロゲルが
ａ）２０〜８０％カルシウム飽和している０．２〜１重量％のアルギン酸塩、および
ｂ）１０〜７５重量％の有効成分を含む水溶液
を含み、前記有効成分が糖、複合炭水化物、電解質、カフェインおよびアミノ酸の１つ以上の成分から選択される、請求項１に記載の栄養補助食品。
【請求項２９】
前記ヒドロゲルが
ａ）２０〜８０％カルシウム飽和している０．３〜０．８重量％のアルギン酸カルシウム、および
ｂ）３０〜５０重量％のグルコース、１５〜３０重量％のフルクトース、０〜３０重量％のスクロース、０〜３０重量％のマルトデキストリンを含む水溶液
を含む、請求項２８に記載の栄養補助食品。
【請求項３０】
スポーツドリンクまたはエナジードリンクとしての、請求項１〜２９のいずれか一項に記載の栄養補助食品の使用。
【請求項３１】
スポーツドリンクとしての、請求項３０に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、栄養補助食品の技術分野、より具体的にはスポーツドリンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
スポーツ、特に持久力スポーツにおける高いパフォーマンスのためには、トレーニング中、ならびに競技前および競技中に炭水化物の形でエネルギーを摂取することが求められる。持久力イベントに参加するアスリートには、比較的高い仕事量（work rate）を長時間維持することが求められ、その結果、エネルギー消費量が高くなる。疲労感の発生を遅らせ、長時間の持久力パフォーマンスを最適化するために、アスリートには炭水化物からのエネルギーにより体を活性化することが推奨されている。炭水化物の摂取は持久力とパフォーマンスを改善することが示されており、アスリートは持久力イベント中に１時間に体重１ｋｇあたり０．７ｇ（３０〜６０ｇ／ｈ）の割合で炭水化物を摂取することが推奨されている（American College of Sports Medicine. Med Sci Sports Exerc. 2009, 41: 709-31）。現代における代替的な推奨事項によると、２時間より長い激しい（超）持久力イベントに参加するアスリートに対して、最大９０ｇ／ｈのさらに高い炭水化物摂取率が示唆されている（Jeukendrup Eur J Sport Sci 2008, 8: 77-86）。
【０００３】
運動は、筋肉組織に貯蔵されているグリコーゲンからのブドウ糖の代謝酸化を伴うものである。激しい運動は、１〜１．５時間の運動後には貯蔵されているグリコーゲンの有意な低下を引き起こす。貯蔵されるグリコーゲンの量は限られているが、グリコーゲンの枯渇は、運動直前および運動中に炭水化物を摂取することで妨げ得る。炭水化物が摂取され、筋肉細胞におけるＡＴＰ生成に利用できるようになる速度は、いくつかの要因によって制限される（Rowlands et al. Sports Med (2015) 45: 1561-1576）。理想的な炭水化物補助食品は、達成可能な最大レベル（約９０ｇ／ｈ）に近い速度で摂取された場合に、炭水化物の迅速かつ完全な摂取を示す必要がある。最初の摂取後の炭水化物摂取の開始、および反復的な摂取後の定常状態での外因性炭水化物の酸化速度は、Ｏ２／ＣＯ２ガス交換を測定し、同位体選択技術を使用して呼気ＣＯ２中の摂取炭水化物を追跡することによって決定することができる。
【０００４】
激しい運動中の高い炭水化物摂取は、吐き気や鼓腸のスコアが高い等の胃腸症状に関連している（Pfeiffer Me Sci Sports Exerc 2012, 44: 344-351）。高い吸収率が望まれている。小腸を通過する際に完全に吸収されない炭水化物は、望ましくない下剤効果をもたらし、結腸内の細菌代謝を阻害し、ガス産生を増大させる可能性がある。
【０００５】
したがって、望ましくない胃腸症状を引き起こすことなく高い炭水化物摂取を可能にする栄養補助食品に対する要望も存在する。
【０００６】
公表された研究において一貫した知見は、歯科医院に通う選択されたサンプルの場合、およびチームのより代表的な評価の両方において、エリートアスリートの口内の健康状態が良くないということである（Needleman Br J Sports Med 2015, 49, 3-6; Ashley Br J Sports Med 2015, 49, 14-19）。根本的な原因の１つは、酸蝕や虫歯を促進する口内のｐＨ低下を引き起こす酸性のスポーツドリンクを含む炭水化物を頻繁に摂取することにある。虫歯とスポーツドリンクの摂取頻度との関係は子供についても報告されている（Kawashita Community Dent Health 2011, 28, 29-33）。
【０００７】
したがって、口内の健康に対する悪影響が少ない炭水化物含有栄養補助食品が求められている。
【０００８】
ＳＥ５１２０９３には、運動中の炭水化物の摂取を制御するために使用される非う蝕原性液体と共にカプセル化された固体炭水化物を含む経口製剤が開示されている。必要な量の固形炭水化物を摂取することにより、摂取が遅れ、さらには不完全になり、望ましくない胃腸症状を引き起こす可能性がある。
【０００９】
カルシウムによって架橋されたアルギン酸塩は、有効成分の制御放出のために、乾燥製剤およびある程度の湿潤製剤で広く使用されている（Hjorth Pharmacy 2002 28:6 621-630; Li Nature Reviews Materials 2016, Article number: 16071）。
【００１０】
McEntee, Journal of Applied Polymer Science, 107: 2956-2962 (2008)には、より高いアルギン酸塩濃度を使用することにより、アルギン酸カルシウムビーズからのグルコースの放出を遅らせることができることが開示されている。この研究は、ビーズ中のカルシウムイオンのさまざまな飽和濃度で実施される。
【００１１】
ＵＳ２０１４／００３７８３０号には、長期間にわたってｉｎ  ｖｉｖｏで送達され、運動能力を増強することが示唆されている栄養組成物が開示されている。
【００１２】
ＷＯ２０１７／１８６９４０およびＷＯ２０１７／１８６９４８には、アルギン酸塩を含み、望ましくない胃腸症状を軽減することを目的とした栄養補助食品が開示されている。これらの栄養補助食品は高レベルの炭水化物を含んでいるため、口内の健康に深刻な悪影響をもたらす。全体として、口内の健康に対する影響が少なく、同時に、望ましくない胃腸症状を引き起こすことなく運動中の高い炭水化物酸化速度をサポートする高効率の炭水化物摂取を可能にする炭水化物含有栄養補助食品が求められている。
【発明の概要】
【００１３】
口内の健康に対する悪影響が少ない炭水化物を含む栄養補助食品を提供することを目的とする。
【００１４】
口内の健康に対する影響が少なく、同時に、望ましくない胃腸症状を引き起こすことなく運動中の高い炭水化物酸化率をサポートする高効率の炭水化物摂取を可能にする炭水化物含有栄養補助食品を提供することも目的とする。
【００１５】
改善された貯蔵安定性を有する上記のような炭水化物含有栄養補助食品を提供することも本発明の目的である。
【００１６】
水溶液の代わりに水性ヒドロゲルの形態で炭水化物を提供することにより、炭水化物への大量の歯の曝露が回避され得る。一方、ヒドロゲルからの炭水化物の腸内取り込みの速度および程度は減弱されることが予想され得、これは望ましくない。
【００１７】
本発明者らは、驚くべきことに、炭水化物含有水溶液をアルギン酸塩ヒドロゲルにカプセル化することが可能であり、同量の遊離炭水化物含有水溶液の摂取によるｐＨの急激な低下と比較して、ｐＨの限られた低下のみによって見られるように、限られた量の炭水化物水溶液のみが摂取時に口内に放出され、運動中の高い炭水化物参加率をサポートする高く効率的な炭水化物摂取が維持され、これは望ましくない胃腸症状を引き起こすことがない。
【００１８】
含水カルシウムをアルギン酸水溶液に添加すると、カルシウムによるアルギン酸の架橋により、塩非水溶性ヒドロゲルであるアルギン酸カルシウムが形成される。本発明者らは、アルギン酸カルシウムヒドロゲルの特性が、亜飽和量のカルシウムの添加によって調節され得ることを見出した。亜飽和量のカルシウムを添加することにより、アルギン酸カルシウムとアルギン酸塩との混合物を含むヒドロゲルが生成される。アルギン酸塩は、例えば、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウムまたはアルギン酸アンモニウム、またはそれらの混合物であり得る。
【００１９】
より具体的には、アルギン酸カルシウムヒドロゲルビーズは、アルギン酸溶液の液滴をカルシウム溶液に添加することによって製造することができる。アルギン酸塩溶液およびカルシウム溶液は、実質的に同じ量の有効成分、例えば糖を含んでいる。カルシウム溶液表面に液滴が蓄積するのを避けながら、液滴が沈むことを可能にするわずかに高い密度のアルギン酸塩溶液の液滴を得るために、主成分の濃度にわずかな差があることが好ましい。あるいは、成形されたアルギン酸カルシウムヒドロゲルは、不溶性カルシウム塩をアルギン酸塩溶液に分散させ、カルシウムを徐々に放出することによって、例えば混合物に添加された酸の作用によって生成することができる。アルギン酸塩溶液には、有効成分、例えば糖が含まれている。ヒドロゲルのアルギン酸塩組成物、すなわち、アルギン酸塩の総量およびアルギン酸塩の総量に対するアルギン酸カルシウムの比率は、ヒドロゲルに所望の特性が付与されるように選択される。１００％カルシウム飽和がアルギン酸塩のマンヌロン酸残基／グルロン酸残基のそれぞれに対して１／２のカルシウムに相当する、アルギン酸カルシウムの％カルシウム飽和度としても見られるカルシウムの相対量により、アルギン酸塩の架橋レベルが決定され、それによってヒドロゲルの特性に寄与する。２０％未満等の低い％カルシウム飽和は、架橋レベルが低く、そのためゲル強度が低いアルギン酸ヒドロゲルをもたらす。８０％超等の高い％カルシウム飽和は、架橋レベルが高く、そのためゲル強度が高いアルギン酸ヒドロゲルをもたらす。
【００２０】
ゲル強度が低いと、機械的強度が低く、炭水化物のカプセル化が不十分である等の望ましくない特性が生じ、ゲルヒドロゲルの摂取中に口内で糖が放出される。
【００２１】
ゲル強度が高いと、ヒドロゲル内への不完全な液体溶液の包含、経時的なヒドロゲルからの液体溶液の漏出を意味する離液（syneresis）等の望ましくない特性が生じる。完全またはほぼ完全なカルシウム飽和を有するアルギン酸塩ヒドロゲルは、糖が溶解している水が漏出していることが認識されている。この負の離液効果は、調製されたヒドロゲルが消費前に保管される場合等、経時的にさらに明確になる。
【００２２】
したがって、本発明の一つの態様によれば、アルギン酸塩ヒドロゲルからなる栄養補助食品が提供され、上記ヒドロゲルは；
ａ）２０〜８０％カルシウム飽和している０．１〜５重量％の総アルギン酸塩、および
ｂ）１〜７５重量％の有効成分を含む水溶液
を含み、上記有効成分は糖、複合炭水化物、電解質、カフェインおよびアミノ酸の１つ以上の成分から選択される。
【００２３】
１つの好ましい実施形態において、上記アルギン酸塩ヒドロゲルは、本質的に：
ａ）２０〜８０％カルシウム飽和している０．１〜５重量％の総アルギン酸塩、および
ｂ）１〜７５重量％の有効成分を含む水溶液
からなり、上記有効成分は糖、複合炭水化物、電解質、カフェインおよびアミノ酸の１つ以上の成分から選択される。
【００２４】
上記ヒドロゲル中の総アルギン酸塩含有量は、０．１〜３重量％、０．１〜２．０重量％、より好ましくは０．２〜１．０重量％、または０．３〜０．８重量％等の０．１〜５重量％であり得る。アルギン酸塩含有量が低い場合、本発明のヒドロゲルからの糖の放出は、水溶液からの放出と実質的に同じである拡散速度によって制限される。
【００２５】
％カルシウム飽和度は、２０〜６５％または３８〜４６％、より好ましくは２５〜５５％、より好ましくは３０〜５５％、より好ましくは３０〜４６、より一層好ましくは３０〜３８％等の２０〜８０％であり得る。
【００２６】
したがって、本発明におけるアルギン酸塩ヒドロゲルは、アルギン酸カルシウムとアルギン酸塩との混合物を含む。上記アルギン酸塩は、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウムおよびアルギン酸アンモニウム、またはそれらの任意の混合物であり得る。
【００２７】
上記アルギン酸塩ヒドロゲルのゲル強度は、総アルギン酸塩含有量および％カルシウム飽和度の両方によって決定される。好ましいゲル強度は、より低い総アルギン酸塩含有量とより高い％カルシウム飽和度との組み合わせによって得ることができる。同様に、好ましいゲル強度は、より高い総アルギン酸塩含有量とより低い％カルシウム飽和度との組み合わせによって得ることができる。
【００２８】
アルギン酸塩ヒドロゲルのゲル強度は、アルギン酸塩のタイプによっても決定され、高Ｍ−アルギン酸塩／低Ｇ−アルギン酸塩は、同じゲル強度を得るためにより高い％カルシウム飽和を必要とする。同様に、高Ｇ−アルギン酸塩／低Ｍ−アルギン酸塩は、同じゲル強度を得て離液を回避または減少させるために、より低い％カルシウム飽和を必要とする。
【００２９】
したがって、本発明の栄養補助食品は：
ｉ）アルギン酸塩が３０〜６５％カルシウム飽和等の３０〜８０％カルシウム飽和している０．１〜１重量％の総アルギン酸塩を含むアルギン酸塩ヒドロゲル、または
ｉｉ）アルギン酸塩が２０〜５５％カルシウム飽和等の２０〜６５％カルシウム飽和している０．３〜５重量％の総アルギン酸塩を含むアルギン酸塩ヒドロゲル
からなり得る。
【００３０】
ヒドロゲル溶液中の有効成分の含有量は、好ましくは１０〜７５重量％である。
【００３１】
ヒドロゲル溶液中の糖含有量は、４５〜７０重量％等の１〜７５重量％であり得る。
【００３２】
糖はグルコース、フルクトース、スクロース、イソマルツロースから選択され得る。
【００３３】
ヒドロゲル溶液中のグルコース含有量は０〜３５重量％、１５〜３５重量％、好ましくは１５〜３２重量％であり得る。
【００３４】
ヒドロゲル溶液中のフルクトース含有量は０〜７５重量％、好ましくは１５〜５０％、例えば３０〜５０重量％、同じく好ましくは１５〜３０重量％であり得る。
【００３５】
ヒドロゲル溶液中のスクロース含有量は０〜６０重量％、３０〜５０重量％、または１５〜３０重量％であり得る。
【００３６】
存在する場合、グルコースに対するフルクトースの比は０．３：１〜１．２：１、好ましくは０．５：１〜１：１等の０．１：１〜１０：１であり得る。
【００３７】
複合炭水化物はデンプン、マルトデキストリンおよびペクチンから選択され得る。
【００３８】
ヒドロゲル溶液中の複合炭水化物の含有量は５〜２０重量％等の０．１〜５０重量％であり得る。
【００３９】
電解質はナトリウム、カリウム、マグネシウムおよび亜鉛の塩化物、リン酸塩、炭酸塩およびクエン酸塩から選択され得る。
【００４０】
任意に、ヒドロゲルはカフェイン、ビタミンＣ等のビタミンを含み得る。
【００４１】
任意に、ヒドロゲルにはレモンオイル等の香味料が供給され得る。
【００４２】
水溶液は有利にはヒドロゲル中にカプセル化されており、消費時に口内において糖または複合炭水化物等の有効成分が限定的に放出されることを可能にする。
【００４３】
１つの好ましい実施形態において、アルギン酸塩ヒドロゲルは：
ａ）アルギン酸塩が２０〜６５％等の２０〜８０％カルシウム飽和している、より好ましくは３８〜４６％等の３０〜５５％、より一層好ましくは３０〜４６％カルシウム飽和している０．３〜０．８重量％等の０．２〜１．０重量％の総アルギン酸塩、および
ｂ）３６〜４８重量％のグルコース、１８〜２４重量％のフルクトースおよび０．１〜０．３重量％の塩化ナトリウムを含む水溶液
を含む。
【００４４】
別の好ましい実施形態において、アルギン酸塩ヒドロゲルは：
ａ）アルギン酸塩が２０〜６５％等の２０〜８０％カルシウム飽和している、より好ましくは３８〜４６％等の３０〜５５％、より一層好ましくは３０〜４６％カルシウム飽和している０．３〜０．８重量％等の０．２〜１．０重量％の総アルギン酸塩、および
ｂ）３６〜４８重量％のイソマルツロース、１８〜２４重量％のマルトデキストリンおよび０．１〜０．３重量％の塩化ナトリウムを含む水溶液
を含む。
【００４５】
別の好ましい実施形態において、アルギン酸塩ヒドロゲルは：
ａ）アルギン酸塩が２０〜６５％等の２０〜８０％カルシウム飽和している、より好ましくは３８〜４６％等の３０〜５５％、より一層好ましくは３０〜４６％カルシウム飽和している０．３〜０．８重量％等の０．２〜１．０重量％の総アルギン酸塩、および
ｂ）３０〜５０重量％のグルコース、１５〜３０重量％のフルクトース、０〜３０重量％のマルトデキストリンおよび０．１〜０．３重量％の塩化ナトリウムを含む水溶液
を含む。
【００４６】
別の好ましい実施形態において、アルギン酸塩ヒドロゲルは：
ａ）アルギン酸塩が２０〜６５％等の２０〜８０％カルシウム飽和している、より好ましくは３８〜４６％等の３０〜５５％、より一層好ましくは３０〜４６％カルシウム飽和している０．３〜０．８重量％等の０．２〜１．０重量％の総アルギン酸塩、および
ｂ）３０〜５０重量％のグルコース、１５〜３０重量％のフルクトース、０〜３０重量％のスクロース、０〜３０重量％のマルトデキストリンおよび０．１〜０．３重量％の塩化ナトリウムを含む水溶液
を含む。
【００４７】
本発明におけるヒドロゲルは、ヒドロゲルビーズの形態であり得る。ヒドロゲルビーズは、３〜５ｍｍの直径等の１〜１０ｍｍの直径を有し得る。
【００４８】
あるいは、本発明におけるヒドロゲルは、シートまたはブロックの形態に成形され得る。好ましくは、１部の大きさまたはすぐに消費可能な大きさで供給される。ヒドロゲルは、好ましくは、その最終包装に直接成形することができる。
【００４９】
本発明におけるアルギン酸塩ヒドロゲルによれば：
・保管時のヒドロゲルからの炭水化物溶液の離液がないか、限られている
・口内で炭水化物が限定的に放出される
・運動中の高い炭水化物酸化率をサポートする高く効率的な炭水化物摂取であって、これによる望ましくない胃腸症状が引き起こされな
ことが提供される。
【００５０】
本発明の別の態様によれば、スポーツドリンクまたはエネルギードリンクとして、好ましくはスポーツドリンクとしての、本発明の栄養補助食品の使用が提供される。
【００５１】
したがって、本発明によれば、アルギン酸塩ヒドロゲルからなる栄養補助食品のスポーツドリンクまたはエナジードリンクとしての使用が提供され、上記ヒドロゲルは：
ａ）２０％〜８０％カルシウム飽和している０．１〜５重量％の総アルギン酸塩、および
ｂ）１〜７５重量％の有効成分を含む水溶液
を含み、上記有効成分は糖、複合炭水化物、電解質、カフェインおよびアミノ酸の１つ以上の成分から選択される。
【００５２】
より具体的には、本発明によれば、運動前、運動中および／または運動後の炭水化物の形態のエネルギー供給としての栄養補助食品の使用が提供され、それにより、溶液中の遊離炭水化物の摂取後の経口ｐＨ低下のう蝕原性効果が回避される。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】４０重量％のグルコースおよび２０％のフルクトースの溶液を含むアルギン酸ヒドロゲルビーズの摂取時の歯垢のｐＨの低下（実線）と、４０重量％のグルコースおよび２０％のフルクトースを含まない溶液の摂取時の口腔内のｐＨの低下との比較。ｐＨ５．５〜５．７のエナメル質臨界レベルが示されている。
【図２】運動中の炭水化物摂取後に測定された呼気ＣＯ２中の１３Ｃ同位体濃縮により計算された外因性炭水化物酸化率（試験Ａ）。自転車競技者（ｎ＝３）は、時間ゼロで２×３６ｇの炭水化物を摂取し、その後２０分間隔で３６ｇの炭水化物を摂取した。対照溶液（左）およびヒドロゲルビーズ（右）には、フルクトースおよびグルコースの０．８：１混合物（６０重量％）が含まれていた。各曲線は、個々の自転車競技者のデータを表す。
【図３】運動中の炭水化物摂取後に測定された呼気ＣＯ２中の１３Ｃ同位体濃縮により計算された外因性炭水化物酸化率（試験Ｂ）。自転車競技者（ｎ＝３）は、３０分、５０分、７０分、９０分、１１０分および１３０分の時点で３１．７ｇの炭水化物を摂取した。対照溶液（左）および成形ヒドロゲル（右）には、フルクトースおよびマルトデキストリンの０．８：１混合物（６０重量％）が含まれていた。各曲線は、個々の自転車競技者のデータを表す。
【図４】カルシウム含有量および離液の程度が異なるゲルビーズの写真。ビーズには、６０％の糖（グルコースおよびフルクトース）が含まれていた。ビーズは、０．５０重量％のアルギン酸塩（Ｍ／Ｇ比０．３５：０．６５）を含む糖溶液から調製した。
【図５】アルギン酸ビーズの圧縮率に対するカルシウム飽和の影響。ビーズには、６０％の糖（グルコースとフルクトース）が含まれていた。ビーズは、０．５０重量％のアルギン酸塩（Ｍ／Ｇ比０．３５：０．６５）を含む糖溶液から調製した。
【発明の詳細な説明】
【００５４】
本発明は、歯の酸蝕および虫歯のリスクを高める可能性がある炭水化物への口内曝露の低下をもたらす、スポーツドリンクとして使用される栄養補助食品を提供することを目的とする。炭水化物の放出が拡散速度によって制限されるヒドロゲルにカプセル化された炭水化物を提供することにより、高濃度の炭水化物への急激な口内曝露を低減することができた。本発明の栄養補助食品の使用により、ヒドロゲルを含まない単純な炭水化物溶液と比較して、歯垢中の細菌活性によって引き起こされる低ｐＨへの曝露の低減がもたらされることを見出した（図１）。
【００５５】
炭水化物の徐放は、炭水化物の腸内取り込み速度を低下させる効果があると予想される。運動中の炭水化物の摂取と代謝酸化の速度は、同位体追跡技術を使用して決定される。予期せぬことに、炭水化物の摂取と酸化の速度（呼気中の１３Ｃに富むＣＯ２として測定される）は、ヒドロゲル形成添加剤を含まない炭水化物溶液におけるそれらの速度と非常に似ていた（図２および３）。さらに、栄養補助食品の胃腸の許容性は予想外に高く、胃腸の症状を乱すことなく、高強度のトレーニング（ランニングまたはサイクリング）中に製品を摂取することができた（表２）。
【００５６】
アルギン酸塩
アルギンまたはアルギン酸とも呼ばれるアルギン酸塩は、褐藻の細胞壁に広く分布する陰イオン性多糖類である。アルギン酸は、（１−４）−結合β−Ｄ−マンヌロネート（Ｍ）残基およびそのＣ−５エピマーα−Ｌ−グルロネート（Ｇ）残基のホモポリマーブロックをそれぞれ異なる配列またはブロックで共有結合した直鎖状コポリマーである。上記モノマーは、連続するＧ残基（Ｇブロック）、連続するＭ残基（Ｍブロック）、または交互のＭ残基およびＧ残基（ＭＧブロック）のホモポリマーブロック中に現れる可能性がある。高Ｇアルギン酸塩／低Ｍアルギン酸塩、および高Ｍアルギン酸塩／低Ｇアルギン酸塩を含むすべての形態のアルギン酸塩を、本発明において使用することができる。好ましくは、高Ｇアルギン酸塩／低Ｍアルギン酸塩は、例えばゲルビーズの製造を促進するために使用される。これは、少なくとも６０％のＧブロックおよび４０％以下のＭブロックのように、Ｇブロックの量がＭブロックの量よりも多いことを意味する。対イオンは、例えばナトリウム（アルギン酸ナトリウム）、カリウム（アルギン酸カリウム）、アンモニウム（アルギン酸アンモニウム）または他の好適な一価のカチオン、またはそれらの混合物であり得る。
【００５７】
アルギン酸カルシウム
アルギン酸カルシウムは、水に不溶性のゼラチン状の物質であり、塩化カルシウム水溶液等のカルシウム塩をアルギン酸水溶液に添加することにより生成され得る。
【００５８】
％カルシウム飽和度
本明細書で使用される場合、％カルシウム飽和という用語は、アルギン酸塩中の各マンヌロン酸塩残基／グルロン酸塩残基あたりのカルシウムの量を示すために使用され、１００％カルシウム飽和は、マンヌロン酸塩／グルロネート残基のそれぞれに対して１／２のカルシウムに対応する。
【化１】
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【００５９】
％カルシウム飽和度は、アルギン酸塩の架橋レベルを決定し、それによってゲルの特性、特にゲル強度に寄与する。
【００６０】
アルギン酸塩ヒドロゲルのバッチのカルシウム含有量および総アルギン酸塩含有量、およびそれによるカルシウム飽和度は、以下の工程を使用して決定することができる：
・１重量部のアルギン酸ヒドロゲルを取り、１９部の５０ｍＭ  Ｋ２ＥＤＴＡを添加し、一晩（１７時間）放置して混合物を均一な溶液にする；
・カルシウム濃度を測定するために、元素分析（例えば、ＩＣＰ−ＭＳ）を行う。結果をモル濃度（４０ｇ／ｍｏｌ）に変換する。
【００６１】
総アルギン酸塩含有量は、配合によるアルギン酸塩の量から計算される。不明な場合には、総アルギン酸塩含有量は、次のように他の成分を除去した後の元素分析によって決定される炭素含有量から計算することができる：
・溶液の一部を、１０ｋＤａのカットオフメンブレンを備えた透析セルに入れる。すべての糖を除去するのに十分な時間（２４時間）、２５ｍＭ  ＫＣｌの低流量で洗浄する。透析セルを脱イオン水の一部ですすぐことによってすべての透析液を回収し、回収された総量を測定する；
・炭素を測定するために元素分析を行う。変換係数７２ｇ／ｍｏｌ（６つの炭素原子を含むマンヌロン酸残基／グルロン酸残基に対して６×１２ｇ）を使用して、結果を単糖残基のモル濃度に変換する。透析セルをすすぐことによる希釈の正しい結果；
・カルシウム飽和度（％）を１００×２Ｃａ／残留物として計算する。
【００６２】
糖
本発明において使用することができる糖は、グルコース、フルクトース、ガラクトース等の単糖、ラクトース、マルトース、スクロース、ラクツロース、トレハロース、イソマルツロース、セロビオース等の二糖、および転化糖のような二糖の加水分解生成物である。
【００６３】
複合炭水化物
本発明において使用することができる複合炭水化物は、限定されないが、アミロースおよびアミロペクチンのようなデンプンの成分、ならびにマルトデキストリンおよびグルコースシロップのようなそれらの部分加水分解生成物である。
【００６４】
「重量％」とは、重量パーセントを意味し、質量パーセントとも呼ばれる。
【実施例】
【００６５】
カルシウム飽和度とゲル特性
ゲルビーズを、６１％の糖（フルクトースおよびグルコース、０．８：１）および０．５０％のアルギン酸ナトリウム（Ｍ／Ｇ比０．３５：０．６５）を含み、粘度２００〜４００ｍＰａ・ｓ＠１％の溶液を、５９％の糖（フルクトースおよびグルコース、０．８：１）および０．３０重量％（２７ｍｍｏｌ／ｋｇ、３５ｍｍｏｌ／Ｌ）のＣａＣｌ２を含む溶液槽に、撹拌中に滴下することによって生成した。１〜６０分後にビーズを溶液槽から取り出した。カルシウム含有量を変化させるために溶液槽中での時間を変化させ、過剰のＣａ溶液をふるいにかけた。ビーズを、さらなる試験または使用の前に４日間保存した。カルシウム溶液中のビーズのより短いまたはより長い曝露により、より低いまたはより高いカルシウム含有量のビーズを製造した。
【００６６】
カルシウム含有量は上記のように決定され、カルシウム飽和度は、Ｍ／Ｇ残基についてのＭＷ１９８およびアルギン酸塩の１０重量％の乾燥損失を使用して計算した。４日間の保存後の離液による糖溶液の損失を、過剰な液体を注意深く除去する前後の重量を量ることによって決定した。カルシウム含有量の異なるゲルビーズの写真を図４に示す。写真のカルシウム飽和度は、それぞれ３５％（Ａ）、４９％（Ｂ）および８０％（Ｃ）であった。ゲルビーズにおいて観察された離液は、それぞれ＜１％（Ａ）、１２％（Ｂ）および３２％（Ｃ）であった。離液の程度は、ヒドロゲルのカルシウム飽和度の増加とともに増加した。
【００６７】
ビーズの機械的特性を、Ｔｅｘｔｕｒｅ  Ａｎａｌｙｚｅｒ（ＨＤｉ、Ｓｔａｂｌｅ  Ｍｉｃｒｏ  Ｓｙｓｔｅｍｓ社製、ＵＫ）を使用して測定した。ビーズを、直径１ｃｍの円筒形プローブを使用して０．１ｍｍ／ｓで圧縮した。４０％の圧縮での力を決定するために、１５個のビーズで測定を行った。結果を図５に示すが、この結果は、カルシウム飽和度がより高いアルギン酸ヒドロゲルでは、圧縮するのにより大きな力が必要であること、すなわちより硬くなることを示す。
【００６８】
結果
【表１】
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【００６９】
臨床試験、低ｐＨへの歯の曝露
ボランティア
スウェーデンのヨーテボリにある歯学研究所の職員の中から２人の健康な成人を採用した。この職員らは、刺激による正常な唾液分泌を有し、活発な虫歯病変の兆候はなく、隣接する金属またはグラスイオノマーの充填物もなかった。この研究は、ヨーテボリの歯学研究所のう蝕学科で実施された。
【００７０】
被験者は、試験日の前夜から歯磨きおよび他のすべての口腔衛生対策を控えるように指示された。この期間中は、チューインガムやトローチの使用が禁止された。また、試験前の最後の１時間は、飲食、喫煙、嗅ぎタバコ等を控えるよう求められた。
【００７１】
試験デザインおよび製品
２人のボランティアは、１）４０％カルシウム飽和している１．０重量％の総アルギン酸塩を含むアルギン酸塩ビーズ、および４０重量％のグルコースと２０重量％のフルクトースとの糖溶液、ならびに２）４０重量％のグルコースと２０重量％のフルクトースとを含む糖溶液を消費した後、隣接するバイオフィルム酸生成性の評価のために研究室に来た。各製品について１５ｇを消費した。被験者は、適度な咀嚼の下で製品を３つの部分として口腔内に取り込み、２５〜３０秒以内に飲み込むように指示された。
【００７２】
プラーク−ｐＨ登録（registration）
プラークの酸生成性の測定を、イリジウム微小電極（Ｂｅｅｔｒｏｄｅ（登録商標）、ＭＥＰＨ−１；Ｗ．Ｐ．Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製、ニューヘブン、コネチカット州、米国）を使用して、錠剤が置かれる場所に近い領域の２つの隣接部位で行った。電極は、多孔質ガラス参照電極（ＭＥＲＥ１；Ｗ．Ｐ．Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製）を備えたＯｒｉｏｎ  ＳＡ  ７２０  ｐＨ／ＩＳＥメーター（Ｏｒｉｏｎ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ社製、ボストン、マサチューセッツ、米国）に接続された。塩橋は、参照電極と被験者の指の１つとの間の３Ｍ  ＫＣｌ溶液で作製された。測定は、錠剤の配置および使用開始後の前（０分）および５つの異なる時点（２分、５分、１０分、１５分、２０分、３０分、４０分、５０分、６０分および７０分）で行われた。
【００７３】
結果
図１に見られるように、４０重量％のグルコースおよび２０重量％のフルクトースを含む１５ｇの溶液を消費した場合、口内のｐＨが劇的に低下し、ｐＨ５．５〜５．７のエナメル質の臨界レベルをはるかに下回った。一方、本発明のアルギン酸塩ビーズにカプセル化された同量の４０重量％グルコースおよび２０重量％フルクトース溶液の消費を消費した場合には、ｐＨの緩やかな低下がもたらされるのみであり、ｐＨ５．５でエナメル臨界レベルに到達しなかった。
【００７４】
外因性炭化水素の摂取と酸化
研究デザイン
よく訓練された自転車競技者に対し、トウモロコシ（corn）（トウモロコシ（maize））またはサトウキビに由来する炭水化物を除いた食事療法を行った。自転車競技者の最大酸素摂取量（ＶＯ２ｍａｘ）を試験し、対応する個々の最大出力（Ｗｍａｘ）を計算した。１つの実験（試行Ａ）の間、自転車競技者は１８０分間にわたり５０％Ｗｍａｘで運動した。自転車競技者は、時間ゼロで、いずれも炭水化物含量が６０％である、３５％のカルシウム飽和度の上記の実施例に記載されたように調製された水性カルシウム−アルギン酸ナトリウムヒドロゲルビーズの形態、または水溶液の形態で、２×３６ｇの炭水化物（フルクトース／グルコース比＝０．８）のボーラス（bolus）用量を与えられた、続いて実験全体を通して２０分ごとに３６ｇの炭水化物を与えられた。
【００７５】
別の実験（試行Ｂ）では、自転車競技者は２１０分間にわたり５５％Ｗｍａｘで運動した。３０分から、自転車競技者は、３１．７ｇの炭水化物（フルクトース／マルトデキストリン比＝０．８）を、いずれも炭水化物含量が６０％である、以下に説明するように調製した成形水性アルギン酸カルシウムナトリウムヒドロゲルの形態、または水溶液として与えられた。炭水化物を、開始後１３０分まで２０分間隔で与えられた。１５０分以降は、水のみが与えられた。
【００７６】
成形ヒドロゲルは、フルクトースおよびマルトデキストリン（０．８：１）と、炭酸カルシウム（分散した固体粒子）またはアルギン酸ナトリウムおよびクエン酸のいずれかを含む２つの溶液を混合することによって調製した。６０重量％の炭水化物、０．４０重量％のアルギン酸塩（Ｍ／Ｇ比０．３５：０．６５）、０．０３０重量％のＣａＣＯ３、および０．０５０重量％のクエン酸を含む混合物は、１時間以内にゲル化し、使用前に少なくとも４日間硬化させた。カルシウム飽和度は３４％であった。
【００７７】
炭水化物（トウモロコシ由来のグルコース、マルトデキストリンおよびフルクトース）は、１３Ｃ濃縮について分析されてた。各摂取の前に、交換された酸素（ＶＯ２）および二酸化炭素（ＶＣＯ２）の量を記録し（Ｊａｅｇｅｒ  Ｏｘｙｃｏｎ  Ｐｒｏ、Ｖｉａｓｙｓ  Ｈｅａｔｈｃａｒｅ社製、ドイツ）、１２ｍＬのＥｘｅｔａｉｎｅｒチューブに採取した呼気サンプルの１３ＣＯ２／１２ＣＯ２比（δ１３Ｃ）を、レーザー赤外分光法（Ｄｅｌｔａ  Ｒａｙ、Ｔｈｅｒｍｏ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製、ドイツ）を使用して分析した。ＶＯ２、ＶＣＯ２およびδ１３Ｃの値を使用して、１分あたりのグラムグルコースとして表される外因性炭水化物の酸化速度を計算した。
【００７８】
結果
ヒドロゲルビーズの形態で提供される炭水化物（グルコースおよびフルクトース）の取り込みおよび酸化は、水性対照溶液と比較した場合に非常に似ており、ビーズからの酸化速度レベルは対照からのものの約９０％であった（試行Ａ、図２）。
【００７９】
成形ヒドロゲルの形態で提供される炭水化物（マルトデキストリンおよびフルクトース）の取り込みおよび酸化は、水性対照溶液と比較した場合に非常に似ており、酸化速度レベルは、試行終了時のゲルにおいて酸化速度がわずかに高い傾向があることを除いて違いは見られなかった（試行Ｂ、図３）。
【００８０】
胃の痛み
方法
２４〜３３歳の持久力スポーツアスリートが、トレーニングセッションおよび競技会と併せて炭水化物含有ヒドロゲル製品の試験に志願した。アスリートは１〜５のスケールでランク付けされ、１を低レベルのアマチュアとし、５をエリートとした。彼らは全員、運動中に炭水化物補助食品を使用した胃痛の経験があった。ヒドロゲル試験製品は４ｍｍのビーズの形状であり、グルコース３３重量％、フルクトース２７重量％、高Ｇアルギン酸塩０．５重量％の溶液を含み、推定カルシウム飽和度は３５〜４０％であった。１食分には４０ｇのヒドロゲルビーズ（２４ｇの炭水化物）が含まれていた。アスリートは、１時間当たり１〜３食分の摂取を伴う１〜４時間にわたる高強度トレーニングセッションを含む通常の個別トレーニングプログラム内で少なくとも２か月間定期的に製品を使用した。アスリートは、軽微（１）〜中程度（痛みや吐き気の感覚、２〜３）、重度（吐いたり排便したいという衝動が含まれ、パフォーマンスに影響を与える、４〜５）の胃の不快感の経験についてスコアを与えた。
【００８１】
結果
炭水化物を摂取しなかった場合と比較して、試験製品を摂取した後のトレーニング中に胃の不快感を経験した参加者はいなかった。参加者およびスコアの詳細を表２にまとめる。
【００８２】
【表２】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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