Растительный полезный для здоровья напиток
HERBAL HEALTH-IMPROVING BEVERAGE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к растительному полезному для здоровья напитку на основе овса и к способу стимуляции восстановления мышечного гликогена или отсрочки утомления после физической нагрузки путем приема данного напитка.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На данный момент на рынке присутствует большое количество напитков для здорового питания. Некоторые из них предназначены для применения в связи с физическими упражнениями. Их целью является увеличение физической работоспособности, а не улучшение здоровья. Для быстрого восстановления после упражнений необходимо пополнить истощенные запасы гликогена из углеводного содержимого напитка. Углеводы таких напитков обладают высоким гликемическим индексом. После как аэробных, так и анаэробных упражнений чувствительность к инсулину временно повышается, что позволяет достичь более высокой скорости синтеза гликогена. Белковое содержимое полезного для здоровья напитка, если таковое имеется, усиливает данный эффект путем повышения секреции инсулина.
Доступные на данный момент напитки такого вида обычно выполнены на основе молока, при этом их основным белковым компонентом является белок молочной сыворотки или казеин. Высокое потребление молока или белка животного происхождения, однако, повышает риск сердечно-сосудистого заболевания. Другой проблемой напитков, включающих белок животного происхождения, является их аллергенная природа. С другой стороны, считается, что белок растительного происхождения уступает белку животного происхождения в отношении состава и, таким образом, пищевой ценности.
Способы выделения общего картофельного белка, а также его основных компонентов - пататина (40-50% по весу), ингибиторов протеазы (30-40% по весу) и других белков (10-20% по весу) раскрыты в WO 2008/069650 А1. В WO 2014/011042 А1 раскрывается способ выделения компонентов картофельного белка путем абсорбции на полимерном материале, содержащем подходящие лиганды. В WO 2011/059330 А1 раскрывается картофельный белок, гликозилированный редуцирующим сахаром, для применения в качестве пищевой добавки.
ЦЕЛИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Одной целью настоящего изобретения является получение растительного полезного для здоровья напитка, в котором отсутствуют недостатки полезных для здоровья напитков, содержащих белок животного происхождения, и который в то же время является по меньшей мере столь же эффективным в отношении восстановления мышечного гликогена после физической нагрузки.
Дополнительные цели настоящего изобретения станут очевидны из изучения следующего краткого описания настоящего изобретения, описания предпочтительных вариантов его осуществления и приложенной формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с настоящим изобретением раскрывается растительный полезный для здоровья напиток, содержащий или в основном состоящий из углевода с высоким гликемическим индексом (GI), β-глюкана, овсяного белка, картофельного белка или другого растительного белка с составом, близким к составу картофельного белка; и воды, но который не содержит ничего из: белка животного происхождения, триметилглицина, гидроколлоида, отличного от β-глюкана. Углевод с высоким GI представляет собой предпочтительно смесь мальтозы и олигосахаридов с низкой молекулярной массой, содержащую незначительное количество глюкозы или не содержащую ее, в частности, содержащую менее чем 1% или 2% по весу от общего содержания твердых веществ.
Предпочтительно углевод с высоким GI представляет собой смесь дисахаридов, в частности мальтозы, и олигосахаридов с низкой молекулярной массой; полученную или получаемую путем ферментативного расщепления источника овса, такого как овсяная мука, в частности, источника овса, у которого содержание β-глюканазы существенно снижено, например, на 80% или больше, или на 90% или больше, или на 95% или больше, или полностью исключено. Предпочтительным способом снижения содержания или удаления β-глюканазы является термическая обработка источника овса. В ходе данного процесса также высвобождается овсяный белок, содержащийся в источнике овса; при этом такой белок называют характерным для овса белком. Содержание характерного для овса белка в растительном полезном для здоровья напитке по настоящему изобретению составляет приблизительно 1% по весу от сухого вещества. Для повышения содержания белка в напитке требуется добавление белка из растительных источников, отличных от источника овса. Растительный полезный для здоровья напиток по настоящему изобретению может дополнительно содержать дополнительную глюкозу и/или сахарозу, но это не является предпочтительным. Предпочтительно β-глюкан в растительном полезном для здоровья напитке получен или является получаемым путем ферментативного расщепления крахмального компонента указанного источника овса, в частности, α-амилазой или β-амилазой или их комбинацией. Низкомолекулярные олигосахариды по настоящему изобретению конкретно содержат или состоят из олигосахаридов с молекулярной массой менее чем 5000, в частности, менее чем 3000.
В соответствии с предпочтительным аспектом настоящего изобретения, полезный для здоровья напиток по настоящему изобретению основан на овсяном напитке, полученном или получаемом способом, раскрытым в ЕР 1383396 А, ЕР 1123012 А или WO 2014/123466 А1; который обогащен белком растительного происхождения и который не содержит белка животного происхождения.
Предпочтительным белком растительного происхождения является белок, содержащий следующее:
Особенно предпочтительным белком растительного происхождения является картофельный белок. Другим особенно предпочтительным белком растительного происхождения является картофельный белок, гликозилированный редуцирующим моно- или дисахаридом или декстраном, или их комбинациями.
Предпочтительный полезный для здоровья напиток по настоящему изобретению содержит в % по весу:
- приблизительно 1% характерного для овса белка;
- 2-5% картофельного белка;
- 0,1-0,4%, в частности 0,2-0,3% бета-глюкана;
- 0,5-4,0% растительного масла;
- 4-12% мальтозы и полисахарида с низкой молекулярной массой;
- воду до 100%.
Предпочтительный полезный для здоровья напиток по настоящему изобретению может необязательно содержать одно или несколько из:
- 2-6% растительного масла;
- 0-2% декстрозы;
- кальциевой соли, выбранной из трикальцийфосфата, дикальцийфосфата, карбоната кальция;
- хлорида натрия;
- ароматизатора.
Растительный полезный для здоровья напиток по настоящему изобретению является по меньшей мере столь же эффективным, либо более эффективным в отношении восстановления мышечного гликогена после физической нагрузки, чем полезный для здоровья напиток того же состава, содержащий белок животного происхождения в том же количестве, что и растительный белок; в частности, по меньшей мере столь же эффективным, либо более эффективным, чем полезный для здоровья напиток того же состава, содержащий молочный белок в том же количестве, что и растительный белок. Восстановление мышечного гликогена после физической нагрузки может заключаться в потреблении растительного полезного для здоровья напитка по настоящему изобретению в количестве, эффективном для восстановления мышечного гликогена, перед физической нагрузкой или после физической нагрузки. Чтобы полезный для здоровья напиток был эффективным, его следует принимать в течение короткого периода до начала нагрузки или в течение короткого периода после окончания нагрузки, но его также можно принимать во время нагрузки. Указанный короткий период представляет собой период, составляющий 30 мин., в частности 15 мин., главным образом 10 мин. или 5 мин. до или после нагрузки. Возможным, но не обязательным объяснением эффективности полезного для здоровья напитка по настоящему изобретению является его быстрый перенос из желудка в тонкий кишечник, так как опорожнение желудка ускорено вследствие низкой вязкости напитка. Полезные для здоровья напитки на основе овса, обогащенные соответствующими количествами других растительных белков, таких как гороховый белок и чечевичный белок, являются существенно более вязкими, и, таким образом, для них менее характерно быстрое удаление из желудка.
В соответствии с важным аспектом, полезный для здоровья напиток по настоящему изобретению является существенно более эффективным в отсрочке утомления после физической нагрузки, чем полезный для здоровья напиток того же состава, содержащий молочный белок животного происхождения вместо овсяного белка, картофельного белка и/или другого белка растительного происхождения.
В соответствии с настоящим изобретением также раскрывается способ стимуляции восстановления мышечного гликогена после физической нагрузки или отсрочки утомления после физической нагрузки; предусматривающий прием растительного полезного для здоровья напитка по настоящему изобретению в количестве, эффективном для восстановления гликогена или отсрочки утомления после физической нагрузки, в непосредственной временной близости к физической нагрузке. В соответствии с данным способом прием может осуществляться до начала активности, приводящей к физической нагрузке, или после окончания активности, или во время активности. В соответствии с данным способом количество, эффективное для восстановления гликогена или отсрочки утомления после физической нагрузки, составляет >100 мл, в частности >200 мл, такое как 250 мл или больше напитка по настоящему изобретению.
Растительный полезный для здоровья напиток по настоящему изобретению можно изготавливать путем помещения овсяной основы вышеуказанного вида в контейнер и добавления других компонентов к овсяной основе при перемешивании. Растительный полезный для здоровья напиток затем пастеризуют и упаковывают в асептических условиях. С точки зрения потребителя является желательным обеспечение полезных для здоровья напитков с рН, близким к нейтральному, таких как шоколадные напитки; и кислотным рН, таких как фруктовые напитки.
Настоящее изобретение далее будет описываться более подробно путем отсылки к ряду предпочтительных вариантов его осуществления, проиллюстрированных рядом фигур.
ОПИСАНИЕ ФИГУР
Фиг. 1 представляет собой диаграмму, на которой показана вязкость напитков на основе овса, обогащенных белком, при рН 6,5.
Фиг. 2 представляет собой диаграмму, на которой показана вязкость напитков на основе овса, обогащенных белком, при рН 3,5.
Фиг. 3 представляет собой диаграмму, на которой показаны показатели уровня инсулина (мкМЕ/мл) во время испытания на выносливость с последующим периодом восстановления.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Картофельный белок для применения в соответствии с настоящим изобретением доступен у компании AVEBE U.A., Вендам, Нидерланды, под торговым названием Solanic™. Другим поставщиком картофельного белка является компания Karup Kartoffelfabrik A.m.b.A., Каруп, Дания. Бета-глюкан, пригодный для применения в соответствии с настоящим изобретением (отличный от натурального компонента овсяной основы), доступен у компании Tate Sc Lyle Sweden AB, Кимстад, Швеция.
В примерах 1-3 описаны напитки, подлежащие применению в клиническом исследовании. Напиток в примере 1 представляет собой напиток в соответствии с настоящим изобретением, тогда как напитки из примеров 2 и 3 приведены только для сравнения.
Напитки из примеров 1-3 обладают эквивалентной энергетической ценностью.
ПРИМЕР 1. Растительный полезный для здоровья напиток
Растительный полезный для здоровья напиток по настоящему изобретению получали путем смешивания ингредиентов, перечисленных в таблице 1, при комнатной температуре.
Данный напиток сравнивали в отношении восстановления мышечного гликогена после физической нагрузки с напитками из примеров 2 и 3.
* бета-глюкан PromOat™, ТАТЕ & LYLE Oat Ingredients, Кимстад, Швеция. Данные о питательной ценности на 100 г: энергетическая ценность 315 ккал/1319 кДж; жиров 0,5 г; овсяного мальтодекстрина 56 г, содержащего менее чем 0,5 г Сахаров; волокон (овсяного β-глюкана 35 г; белка 4 г, соли <70 мг.
ПРИМЕР 2. Молочный напиток того же углеводного, белкового и жирового состава, что и напиток из примера 1
Для сравнения с полезным для здоровья напитком по настоящему изобретению из примера 1 получали напиток на основе молока путем смешивания компонентов, перечисленных в таблице 2, при комнатной температуре.
ПРИМЕР 3. Напиток на основе мальтодекстрина, отрицательный контроль
Для сравнения с полезным для здоровья напитком по настоящему изобретению из примера 1 получали напиток на основе мальтодекстрина путем смешивания компонентов, перечисленных в таблице 3. Он имеет такую же калорийность на единицу объема, как и напиток по настоящему изобретению на основе картофельного белка из примера 1 и напитки на основе молока с низким содержанием лактозы из примера 2, но не содержит белка.
ПРИМЕР 4. Сравнительное исследование восстановления мышечного гликогена
Эксперименты с упражнениями проводили на малоактивных субъектах мужского пола с избыточным весом, возрастом 20-40 лет, BMI28-32.
i) Тест до вмешательства. Ведение пищевого дневника в течение 3 дней, измерение расхода энергии с помощью устройства Actiheart™. DEXA-сканирование всего тела проводили в день 1 для определения композиционного состава тела. Сбор образцов крови и образцов биопсии латеральной широкой мышцы бедра. Объем тестируемого напитка составлял 250 мл за один прием.
ii) Начальные испытания с упражнениями в различные дни.
2
а. Сопоставление испытуемых. Сопоставление в соответствии с показателем VOmax и опытом тренировок; испытуемые рандомизированы в одну из трех групп. Напиток на основе овса в соответствии с настоящим изобретением, напиток на основе молока, напиток на основе мальтодекстрина (контроль).
2
b. Первое испытание на выносливость. Тестируемые напитки принимали за 15 мин. до или непосредственно после испытания на выносливость при 70% VOmax в течение 90 мин. Сбор образцов крови перед первым приемом напитка, непосредственно после упражнений и после периодов восстановления продолжительностью 60 мин. и 120 мин. (фиг. 3).
2
c. Второе испытание на выносливость. Проводили при 80% VOmax до утомления. Тестируемые напитки принимали за 15 мин. перед упражнениями или непосредственно после них. Сбор образцов крови перед первым приемом напитка, непосредственно после упражнений и после периодов восстановления продолжительностью 60 мин. и 120 мин.
2
iii) Период вмешательства, составляющий 6 недель занятий физическими упражнениями, включающий 3-4 контролируемых и регулируемых сеанса беговых упражнений или езды на велосипеде еженедельно. Тренировочная нагрузка составляла 60-80% VOmax; продолжительность тренировочных сеансов составляла 45-90 мин. Наблюдение за частотой сердечных сокращений во время сеансов и соответствующая корректировка нагрузки. Питание и диета в соответствии с рекомендациями относительно рациона питания. Исключен прием пищи или другого калорийного напитка в течение 2 ч. после приема тестируемого напитка. Дальнейшие испытания показали, что напиток в соответствии с настоящим изобретением (пример 1) был столь же эффективным и даже более эффективным в отношении восстановления мышечного гликогена после физической нагрузки, как и полезный для здоровья напиток с такой же калорийностью и составом, содержащий белок животного происхождения (пример 2), и более эффективным, чем напиток с такой же калорийностью, не содержащий белка (пример 3). Во время восстановления после испытания на выносливость напиток по настоящему изобретению вызывал существенно более высокие показатели уровня инсулина через 1 час восстановления в сравнении с показателями уровня инсулина, вызываемыми молоком животного происхождения.
2
iv) Композиционный состав тела, образцы крови и VOmax определяли после вмешательства и испытания на выносливость повторяли в соответствии с теми же протоколами, что и до вмешательства.
В таблице 3а изображено затраченное время до физической нагрузки в первом испытании на выносливость. Напиток по настоящему изобретению существенно продлевал временной период до физической нагрузки.
ПРИМЕР 5. Растительный полезный для здоровья напиток В по настоящему изобретению - Яблоко/Зеленый чай/Шпинат
К овсяной основе, полученной путем двухстадийного ферментативного расщепления α-амилазой и β-амилазой, из суспензии 578 кг термически обработанной овсяной муки в воде (4170 кг), добавляли при перемешивании при приблизительно 55-60°С картофельный белок (Solanic™ 300ХР, 125 кг, затем Solanic™ 300N, 45 кг) с последующим добавлением 750 кг смеси яблочного сока, зеленого чая и сока шпината. Продукт имел рН приблизительно 6,3. Водные растворы коммерчески доступных картофельных белков Solanic™ 300ХР и Solanic™ 300N незначительно различаются по рН; их смесь можно варьировать для регулирования рН конечного продукта, здесь до рН 4,1±0,2; который затем пастеризуют при приблизительно 105°С, охлаждают и упаковывают в асептических условиях в стерильные контейнеры. Полученный таким образом растительный полезный для здоровья напиток имеет вязкость (sp2/60 об. мин. / 25°С±2°С)<50 сП (0,05 Па⋅с). Растительные полезные для здоровья напитки по настоящему изобретению с рН 6-7 можно пастеризовать при температуре приблизительно 140°С в течение 4-8 с, после чего они являются устойчивыми при хранении при комнатной температуре, если расфасованы в асептических условиях в картонные контейнеры TetraPak™. Напитки с рН приблизительно 5 можно пастеризовать при температуре приблизительно 125°С для хранения при комнатной температуре. Предпочтительно применять температуру пастеризации приблизительно 105°С для слабокислых напитков, подлежащих хранению при температуре, доступной в холодильнике (приблизительно 5°С).
ПРИМЕР 6. Растительный полезный для здоровья напиток С по настоящему изобретению - красная свекла/имбирь
К овсяной основе, полученной путем двухстадийного ферментативного расщепления α-амилазой и β-амилазой из суспензии 578 кг термически обработанной овсяной муки в воде (4170 кг), добавляли при перемешивании при комнатной температуре картофельный белок (Solanic™ 300ХР, 125 кг, затем Solanic™ 300N, 45 кг) с последующим добавлением 600 кг смеси соков, полученной путем измельчения красной свеклы и имбиря и фильтрации полученной суспензии. Смесь, полученная после добавления сока красной свеклы/имбиря, имеет рН приблизительно 6,3. Водные растворы коммерчески доступных картофельных белков Solanic™ 300ХР и Solanic™ 300N незначительно различаются по рН; их смесь можно варьировать для регулирования рН конечного продукта до рН 4,1±0,2 таким же образом, как и в примере 5. Растительный полезный для здоровья напиток имел вязкость (sp2/60 об. мин. / 25°С±2°С)<50 сП (0,05 Па⋅с).
ПРИМЕР 7. Динамическая вязкость овсяных напитков, обогащенных белком
Обогащенные белком овсяные напитки с итоговым содержанием белка, составляющим 5% по весу от сухого вещества, получали путем добавления изолятов различных растительных белков к овсяному напитку (овсяному напитку, содержащему 1% по весу растительного белка, т.е. характерного для овса белка, происходящего из источника овса, из которого получали данный напиток). Поскольку все образцы содержат характерный для овса (не добавленный) белок из источника овса данного напитка, упоминание о характерном для овса белке в дальнейшем будет опускаться. Источники белковых изолятов включали картофель (Solanic™ 300N и Solanic™ 300ХР соответственно), чечевицу (Ingredion Vitessence™ Pulse 2550) и горох (Nutralys™ S85F).
Подготовка образцов. Составы из таблицы 4 погружали в ванну с кипящей водой, температуру содержимого бутылок контролировали с помощью термометров. Бутылки удаляли через 5 мин. после того, как температура их содержимого достигала 90°С, и охлаждали до комнатной температуры путем погружения в холодную воду. Содержимое каждой бутылки делили пополам путем переноса в пары стеклянных пробирок, рН которых регулировали с помощью 5 М HCl и 2 М NaOH до 6,5 и 3,5, рН в нейтральном напитке корректировали также добавлением фруктового пюре.
-1
Измерения вязкости. Динамическую вязкость измеряли ротационным вискозиметром (Kinexus range, Malvern Instruments, Великобритания). Настройки включали вязкость в виде функции скорости сдвига при 25°С, 7 точек в декаде. Образцы, где наблюдался осадок, осторожно повторно суспендировали путем медленного перемешивания ложкой и обеспечивали отстаивание в течение 5 мин. перед измерением. Регистрировали значения динамической вязкости, а также показателя консистенции (m) и показателя поведения жидкости (n), рассчитанные с применением степенной модели в диапазоне 0,1-20 с. Показатель поведения жидкости, равный 1, указывает на ньютоновское поведение, <1 - на утончение сдвига, >1 - на утолщение сдвига.
-1
-1
Результаты: Образцы с рН 6,5. Динамическая вязкость (Па⋅с) в диапазоне динамической вязкости от 0,1 с до 20 с показана на фиг. 1. Картофель имел самую низкую вязкость, за ним следовали горох и чечевица. Образцы вели себя как ньютоновские жидкости с вязкостью, не зависящей от скорости сдвига. Показатель консистенции (m) и показатель поведения жидкости (n-1) рассчитывали с применением степенной модели (таблица 5).
Результаты: Образцы с рН 3,5. Картофель имел самую низкую вязкость, за ним следовали горох и чечевица (фиг. 2). Показатель консистенции следовал той же закономерности, при этом все образцы демонстрировали утончение сдвига (таблица 5).