RU2808278C2

RU2808278C2 - Nutritional supplement

Info

Publication number: RU2808278C2
Application number: RU2020134752A
Authority: RU
Inventors: Мартин АХНОФФ; Мортен ФРЮКНЕС
Original assignee: Ламинария Груп Аб
Priority date: 2018-03-27
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2023-11-28

Abstract

FIELD: nutritional supplements.

SUBSTANCE: invention relates to carbohydrate-containing nutritional supplements. The nutritional supplement consists of an alginate hydrogel, wherein the said hydrogel contains the following: from 0.1 to 5 wt.% of alginate, where the alginate is saturated with calcium from 20% to 80% and an aqueous solution containing from 1 to 75 wt.% of active ingredients. The active ingredients are selected from one or more of the following ingredients: sugars and complex carbohydrates.

EFFECT: invention makes it possible to create a nutritional supplement with improved storage stability, that allows to provide high and efficient absorption of carbohydrates without causing undesirable gastrointestinal symptoms.

28 cl, 5 dwg, 2 tbl

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИTECHNICAL FIELD

Изобретение относится к области техники питательных добавок и, в частности, к спортивным напиткам. The invention relates to the field of nutritional supplements and, in particular, to sports drinks.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND ART

Для достижения высоких результатов в спорте, в особенности, в силовых видах спорта, необходимо потребление энергии в форме углеводов во время тренировки, до и во время соревнований. Спортсмены, участвующие в соревнованиях на выносливость, должны поддерживать относительно высокие темпы работы в течение длительного периода времени, что приводит к большим расходам энергии. Чтобы отсрочить наступление усталости и оптимизировать способность к длительной выносливости, спортсменам рекомендуется подпитывать организм энергией углеводов. Было показано, что потребление углеводов улучшает выносливость и производительность, и во время соревнований на выносливость спортсменам рекомендуется потреблять углеводы из расчета 0,7 г на кг массы тела в час (от 30 до 60 г/ч) (American College of Sports Medicine. Med. Sci.Sports Exerc. 2009, 41:709-31). Альтернативная современная рекомендация предполагает еще более высокие нормы потребления углеводов - до 90 г/ч для спортсменов, участвующих в интенсивных соревнованиях на повышенную выносливость продолжительностью более 2 ч (Jeukendrup Eur. J. Sport Sci. 2008, 8:77-86).To achieve high performance in sports, especially strength sports, it is necessary to consume energy in the form of carbohydrates during training, before and during competition. Athletes participating in endurance events must maintain relatively high work rates over long periods of time, which results in high energy expenditure. To delay the onset of fatigue and optimize long-term endurance performance, athletes are encouraged to fuel their bodies with carbohydrate energy. Carbohydrate consumption has been shown to improve endurance and performance, and during endurance events athletes are advised to consume carbohydrates at a rate of 0.7 g per kg of body weight per hour (30 to 60 g/h) (American College of Sports Medicine. Med. Sci Sports Exerc 2009, 41:709-31). An alternative current recommendation suggests even higher carbohydrate intakes of up to 90 g/h for athletes participating in intense endurance events lasting more than 2 hours (Jeukendrup Eur. J. Sport Sci. 2008, 8:77-86).

Физическая нагрузка включает в себя метаболическое окисление глюкозы из гликогена, хранящегося в мышечной ткани. Интенсивные физические упражнения приводят к значительному снижению запасов гликогена уже после 1-1,5 ч физической нагрузки. Количество запасов гликогена ограничено, но истощению гликогена можно противодействовать потреблением углеводов непосредственно до и во время физической нагрузки. Скорость, с которой углеводы могут поглощаться и становиться доступными для производства АТФ (англ. ATP, Adenosine triphosphate - аденозинтрифосфат) в мышечных клетках, ограничивается несколькими факторами (Rowlands et al. Sports Med (2015) 45:1561-1576). Идеальная углеводсодержащая добавка должна обеспечивать быстрое и полное усвоение углеводов при поглощении их со скоростью, близкой к максимально достижимому уровню (приблизительно 90 г/ч). Начало усвоения углеводов после первого потребления и скорость окисления экзогенных углеводов в равновесном состоянии после повторного потребления могут быть определены путем измерения газообмена О₂/СО₂ и отслеживания поглощенных углеводов в выдыхаемом СО₂ с помощью изотопно-селективных методов.Exercise involves the metabolic oxidation of glucose from glycogen stored in muscle tissue. Intense physical exercise leads to a significant decrease in glycogen stores after just 1-1.5 hours of physical activity. Glycogen stores are limited, but glycogen depletion can be counteracted by consuming carbohydrates immediately before and during exercise. The rate at which carbohydrates can be absorbed and made available for ATP production in muscle cells is limited by several factors (Rowlands et al. Sports Med (2015) 45:1561–1576). An ideal carbohydrate supplement should provide rapid and complete absorption of carbohydrates while absorbing them at a rate close to the maximum achievable level (approximately 90 g/h). The onset of carbohydrate absorption after initial consumption and the rate of oxidation of exogenous carbohydrates at steady state after repeated consumption can be determined by measuring O ₂ /CO ₂ gas exchange and monitoring the absorbed carbohydrates in exhaled CO ₂ using isotope-selective methods.

Высокое потребление углеводов во время интенсивных физических нагрузок сопряжено с желудочно-кишечными симптомами, такими как повышенные показатели тошноты и метеоризма (Pfeiffer Med. Sci. Sports Exerc. 2012, 44:344-351). При этом желательна высокая скорость абсорбции. Углеводы, не полностью абсорбировавшиеся при прохождении через тонкий кишечник, будут оказывать нежелательное слабительное действие и могут нарушить метаболизм бактерий в толстой кишке, что приведет к увеличенному газообразованию.High carbohydrate intake during intense exercise is associated with gastrointestinal symptoms, such as increased rates of nausea and flatulence (Pfeiffer Med. Sci. Sports Exerc. 2012, 44:344-351). In this case, a high absorption rate is desirable. Carbohydrates that are not fully absorbed as they pass through the small intestine will have an undesirable laxative effect and may disrupt the metabolism of bacteria in the colon, leading to increased gas production.

В связи с этим, также существует потребность в питательных добавках, позволяющих потреблять большое количество углеводов и не вызывающих при этом нежелательных желудочно-кишечных симптомов.In this regard, there is also a need for nutritional supplements that allow the consumption of large amounts of carbohydrates without causing unwanted gastrointestinal symptoms.

Согласующиеся результаты, содержащиеся в опубликованных данных исследований, говорят о том, что состояние полости рта спортсменов спорта высоких достижений является неудовлетворительным как в случае образцов, взятых у посетителей стоматологических клиник, так и при более репрезентативном обследовании представителей команд (Needleman Br. J. Sports Med. 2015, 49, 3-6; Ashley Br. J. Sports Med. 2015, 49, 14-19). Одна из основных причин связана с частым употреблением углеводсодержащих кислых спортивных напитков, вызывающих снижение величины рН полости рта, способствующее эрозии и кариесу зубов. Взаимосвязь между кариесом зубов и частотой употребления спортивных напитков также отмечена у детей (Kawashita Community Dent. Health. 2011, 28, 29-33).Consistent results from published research indicate that the oral health of high performance sports athletes is poor, both in samples collected from dental clinic visitors and in a more representative survey of team officials (Needleman Br. J. Sports Med 2015, 49, 3-6; Ashley Br. J. Sports Med. 2015, 49, 14-19). One of the main reasons is associated with frequent consumption of carbohydrate-containing, acidic sports drinks, which cause a decrease in the pH value of the oral cavity, promoting erosion and dental caries. An association between dental caries and frequency of sports drink consumption has also been noted in children (Kawashita Community Dent. Health. 2011, 28, 29-33).

Таким образом, существует потребность в углеводсодержащих питательных добавках, менее опасных для здоровья полости рта.Thus, there is a need for carbohydrate-containing nutritional supplements that are less harmful to oral health.

В патентном документе SE 512093 раскрыт состав для перорального применения, содержащий инкапсулированные твердые углеводы вместе с некариесогенной жидкостью, предназначенный для контролируемого потребления углеводов во время физической нагрузки. Потребление необходимого количества твердых углеводов может привести к замедленному и даже неполному усвоению и вызвать нежелательные желудочно-кишечные симптомы.Patent document SE 512093 discloses an oral formulation containing encapsulated solid carbohydrates together with a non-cariogenic liquid for controlled carbohydrate intake during exercise. Consuming the required amount of solid carbohydrates may result in delayed or even incomplete absorption and cause unwanted gastrointestinal symptoms.

Альгинаты, сшитые кальцием, нашли широкое применение в сухих рецептурах и отчасти во влажных рецептурах с контролируемым высвобождением активных ингредиентов (Hjorth Pharmacy. 2002. 28:6 621-630; Li Nature Reviews Materials. 2016, Article number: 16071).Calcium cross-linked alginates have found widespread use in dry formulations and to some extent in wet formulations with controlled release of active ingredients (Hjorth Pharmacy. 2002. 28:6 621-630; Li Nature Reviews Materials. 2016, Article number: 16071).

В работе McEntee, Journal of Applied Polymer Science, 107: 2956-2962 (2008) раскрыто, что высвобождение глюкозы из гранул альгината кальция можно отсрочить за счет использования более высокой концентрации альгината. Исследование было проведено при различных насыщающих концентрациях ионов кальция в гранулах.McEntee, Journal of Applied Polymer Science, 107: 2956-2962 (2008) disclosed that the release of glucose from calcium alginate granules can be delayed by using a higher concentration of alginate. The study was carried out at different saturating concentrations of calcium ions in the granules.

В патентном документе US 2014/0037830 раскрыты питательные композиции, доставляемые in vivo в течение длительных периодов времени и предлагаемые в качестве повышающих спортивные результаты.Patent document US 2014/0037830 discloses nutritional compositions delivered in vivo over long periods of time and proposed to enhance athletic performance.

В патентных документах WO 2017/186940 и WO 2017/186948 раскрыты питательные добавки, содержащие альгинат и нацеленные на уменьшение нежелательных желудочно-кишечных симптомов. Такие питательные добавки содержат большое количество углеводов и потому представляют серьезную проблему для здоровья полости рта. В целом, существует потребность в углеводсодержащих питательных добавках, менее опасных для здоровья полости рта и в то же время позволяющих обеспечивать высокое и эффективное усвоение углеводов, обеспечивая поддержку высокой скорости окисления углеводов во время физической нагрузки и не вызывая при этом нежелательных желудочно-кишечных симптомов.Patent documents WO 2017/186940 and WO 2017/186948 disclose nutritional supplements containing alginate aimed at reducing unwanted gastrointestinal symptoms. Such nutritional supplements contain large amounts of carbohydrates and therefore pose a serious problem for oral health. Overall, there is a need for carbohydrate-containing nutritional supplements that are less harmful to oral health while still allowing for high and efficient carbohydrate absorption, maintaining a high rate of carbohydrate oxidation during exercise without causing adverse gastrointestinal symptoms.

ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDESCRIPTION OF THE INVENTION

Задачей изобретения является создание углеводсодержащих питательных добавок, которые будут менее опасны для здоровья полости рта.The objective of the invention is to create carbohydrate-containing nutritional supplements that will be less hazardous to oral health.

Еще одной целью является создание углеводсодержащих питательных добавок, которые будут менее опасны для здоровья полости рта и в то же время позволят обеспечить высокое и эффективное усвоение углеводов, поддерживая высокую скорость окисления углеводов во время физической нагрузки, не вызывая при этом нежелательных желудочно-кишечных симптомов.Another goal is to provide carbohydrate-containing nutritional supplements that are less harmful to oral health while still allowing for high and efficient carbohydrate absorption by maintaining a high rate of carbohydrate oxidation during exercise without causing adverse gastrointestinal symptoms.

Еще одной целью изобретения является создание углеводсодержащих питательных добавок, как указано выше, с улучшенной стабильностью при хранении.It is yet another object of the invention to provide carbohydrate-containing nutritional supplements, as described above, with improved storage stability.

Создание углеводов в форме водного гидрогеля вместо водного раствора позволило бы избежать массового воздействия углеводов на зубы. Но в то же время, можно ожидать, что при этом скорость и степень усвоения в кишечнике углеводов из гидрогеля будут снижены, что было бы нежелательно.Creating carbohydrates in the form of an aqueous hydrogel instead of an aqueous solution would avoid massive exposure of teeth to carbohydrates. But at the same time, it can be expected that the rate and degree of absorption of carbohydrates from the hydrogel in the intestine will be reduced, which would be undesirable.

Авторы настоящего изобретения неожиданно продемонстрировали, что можно инкапсулировать водный раствор, содержащий углеводы, в альгинатный гидрогель, в этом случае при употреблении в ротовой полости высвобождается лишь ограниченное количество водного раствора углеводов, о чем свидетельствует незначительное снижение величины рН по сравнению с существенным снижением величины рН при потреблении того же количества водного раствора, содержащего свободные углеводы, и при этом сохраняется высокое и эффективное усвоение углеводов, обеспечивая поддержку высокой скорости окисления углеводов во время физической нагрузки, не вызывая при этом нежелательных желудочно-кишечных симптомов.The present inventors have unexpectedly demonstrated that it is possible to encapsulate an aqueous solution containing carbohydrates in an alginate hydrogel, in which case only a limited amount of the aqueous carbohydrate solution is released when consumed in the oral cavity, as evidenced by a slight decrease in pH value compared to a significant decrease in pH value when consumption of the same amount of an aqueous solution containing free carbohydrates, while maintaining high and efficient carbohydrate absorption, maintaining a high rate of carbohydrate oxidation during exercise without causing unwanted gastrointestinal symptoms.

При добавлении водного раствора кальция к водному альгинату благодаря сшиванию альгината кальцием образуется нерастворимый в воде гидрогель, альгинат кальция. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что свойства гидрогеля альгината кальция можно регулировать добавлением недостаточных для насыщения количеств кальция. Добавление недостаточных для насыщения количеств кальция приводит к образованию гидрогеля, содержащего смесь альгината кальция и альгината. Альгинат может быть, например, альгинатом натрия, альгинатом калия или альгинатом аммония либо их смесью.When an aqueous solution of calcium is added to aqueous alginate, calcium alginate crosslinks the alginate to form a water-insoluble hydrogel, calcium alginate. The present inventors have discovered that the properties of calcium alginate hydrogel can be adjusted by adding calcium in amounts that are insufficient to saturate. The addition of insufficient quantities of calcium to saturate results in the formation of a hydrogel containing a mixture of calcium alginate and alginate. The alginate may be, for example, sodium alginate, potassium alginate or ammonium alginate, or a mixture thereof.

Более конкретно, гранулы гидрогеля альгината кальция могут быть получены путем добавления капель раствора альгината в раствор кальция. Раствор альгината и раствор кальция содержат по существу одинаковые количества активных ингредиентов, например, Сахаров. Предпочтительно, чтобы была небольшая разница в концентрациях основных компонентов, дающая возможность получить несколько более высокую плотность капель раствора альгината, что позволит им тонуть, не накапливаясь на поверхности раствора кальция. В качестве альтернативы, формованные гидрогели альгината кальция могут быть получены путем диспергирования нерастворимой соли кальция в растворе альгината и медленного высвобождения кальция, например, под действием добавленной в смесь кислоты. Раствор альгината содержит активные ингредиенты, например, сахара. Альгинатный состав гидрогеля, то есть общее количество альгината и отношение альгината кальция к общему количеству альгината, выбирают таким образом, чтобы получить гидрогели с требуемыми свойствами. Относительное количество кальция, также рассматриваемое как процент насыщения кальцием альгината кальция, где 100% насыщения кальцием соответствует кальция на каждый остаток маннуроната/гулуроната в альгинате, определяет уровень поперечного сшивания альгината и тем самым обуславливает свойства гидрогелей. Низкий процент насыщения кальцием, такой как менее 20%, приводит к получению альгинатных гидрогелей с низким уровнем сшивания и, следовательно, с низкой прочностью геля. Высокий процент насыщения кальцием, такой как более 80%, приводит к получению альгинатных гидрогелей с высоким уровнем сшивания и, следовательно, с высокой прочностью геля.More specifically, calcium alginate hydrogel granules can be prepared by adding drops of an alginate solution to a calcium solution. The alginate solution and the calcium solution contain essentially the same amounts of active ingredients, eg sugars. It is preferable that there be a slight difference in the concentrations of the main components, making it possible to obtain a slightly higher density of alginate solution droplets, which will allow them to sink without accumulating on the surface of the calcium solution. Alternatively, molded calcium alginate hydrogels can be prepared by dispersing an insoluble calcium salt in an alginate solution and slowly releasing the calcium, for example by adding an acid to the mixture. The alginate solution contains active ingredients such as sugars. The alginate composition of the hydrogel, that is, the total amount of alginate and the ratio of calcium alginate to the total amount of alginate, is selected in such a way as to obtain hydrogels with the desired properties. The relative amount of calcium, also considered as the percentage of calcium saturation of calcium alginate, where 100% calcium saturation corresponds to calcium for each mannuronate/guluronate residue in alginate determines the level of alginate cross-linking and thereby determines the properties of hydrogels. A low percentage of calcium saturation, such as less than 20%, results in alginate hydrogels with low levels of cross-linking and therefore low gel strength. A high percentage of calcium saturation, such as more than 80%, results in alginate hydrogels with a high level of cross-linking and therefore high gel strength.

Низкая прочность геля обуславливает такие нежелательные свойства, как низкая механическая прочность и плохая инкапсуляция углеводов, что приводит к высвобождению сахара в ротовой полости при пероральном приеме гелеобразных гидрогелей.Low gel strength results in undesirable properties such as low mechanical strength and poor carbohydrate encapsulation, which leads to the release of sugar in the oral cavity upon oral administration of gelled hydrogels.

Высокая прочность геля обуславливает такие нежелательные свойства, как синерезис, означающий неполное включение жидкого раствора в гидрогель и истекание жидкого раствора из гидрогеля с течением времени. Было установлено, что альгинатные гидрогели с полным или почти полным насыщением кальцием дают утечку воды, в которой растворены сахара. Этот отрицательный эффект синерезиса становится еще более очевидным с течением времени, например, при хранении приготовленных гидрогелей перед употреблением.The high strength of the gel causes such undesirable properties as syneresis, which means incomplete inclusion of the liquid solution into the hydrogel and the leakage of the liquid solution from the hydrogel over time. Alginate hydrogels with complete or nearly complete calcium saturation have been found to leak water in which sugars are dissolved. This negative effect of syneresis becomes even more evident over time, for example, when prepared hydrogels are stored before consumption.

Таким образом, один из аспектов настоящего изобретения обеспечивает питательные добавки, состоящие из альгинатного гидрогеля, при этом указанный гидрогель содержит:Thus, one aspect of the present invention provides nutritional supplements consisting of an alginate hydrogel, said hydrogel comprising:

a) от 0,1 до 5 мас. % общего альгината, где альгинат от 20% до 80% насыщен кальцием, иa) from 0.1 to 5 wt. % total alginate, where the alginate is 20% to 80% saturated with calcium, and

b) водный раствор, содержащий от 1 до 75 мас. % активных ингредиентов, где активные ингредиенты выбраны из одного или более ингредиентов: Сахаров, сложных углеводов, электролитов, кофеина и аминокислот.b) an aqueous solution containing from 1 to 75 wt. % active ingredients, where the active ingredients are selected from one or more of: Sugars, complex carbohydrates, electrolytes, caffeine and amino acids.

Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления, альгинатный гидрогель по существу состоит из:According to one preferred embodiment, the alginate hydrogel essentially consists of:

а) от 0,1 до 5 мас. % общего альгината, где альгинат от 20% до 80% насыщен кальцием, иa) from 0.1 to 5 wt. % total alginate, where the alginate is 20% to 80% saturated with calcium, and

b) водного раствора, содержащего от 1 до 75 мас. % активных ингредиентов, где активные ингредиенты выбраны из одного или более ингредиентов: Сахаров, сложных углеводов, электролитов, кофеина и аминокислот.b) an aqueous solution containing from 1 to 75 wt. % active ingredients, where the active ingredients are selected from one or more of: Sugars, complex carbohydrates, electrolytes, caffeine and amino acids.

Общее содержание альгината в указанном гидрогеле может составлять от 0,1 до 5 мас.%, например, от 0,1 до 3 мас.%, от 0,1 до 2,0 мас.%, более предпочтительно, от 0,2 до 1,0 мас. % или от 0,3 до 0,8 мас.%. При низком содержании альгината высвобождение Сахаров из настоящего гидрогеля ограничивается скоростью диффузии, которая будет по существу такой же как в случае водного раствора.The total alginate content of said hydrogel may be from 0.1 to 5 wt%, for example from 0.1 to 3 wt%, from 0.1 to 2.0 wt%, more preferably from 0.2 to 1.0 wt. % or from 0.3 to 0.8 wt.%. At low alginate content, the release of Sugars from the present hydrogel is limited by the diffusion rate, which will be essentially the same as in the case of an aqueous solution.

Процент насыщения кальцием может составлять от 20% до 80%, например, от 20% до 65% или от 38% до 46%, более предпочтительно, от 25% до 55%, более предпочтительно, от 30% до 55%, более предпочтительно, от 30% до 46%, еще более предпочтительно, от 30% до 38%.The percentage of calcium saturation may be from 20% to 80%, for example from 20% to 65% or from 38% to 46%, more preferably from 25% to 55%, more preferably from 30% to 55%, more preferably , from 30% to 46%, even more preferably from 30% to 38%.

Таким образом, альгинатные гидрогели в соответствии с настоящим изобретением содержат смесь альгината кальция и альгината. Альгинаты могут быть альгинатом натрия, альгинатом калия и альгинатом аммония или любыми их смесями.Thus, alginate hydrogels in accordance with the present invention contain a mixture of calcium alginate and alginate. The alginates may be sodium alginate, potassium alginate and ammonium alginate or any mixtures thereof.

Прочность альгинатных гидрогелей определяется как общим содержанием альгината, так и процентом насыщения кальцием. Предпочтительная прочность геля может быть достигнута за счет более низкого общего содержания альгината в сочетании с более высоким процентом насыщения кальцием. Аналогичным образом, предпочтительная прочность геля может быть получена за счет более высокого общего содержания альгината в сочетании с более низким процентом насыщения кальцием.The strength of alginate hydrogels is determined by both the total alginate content and the percentage of calcium saturation. Preferred gel strength can be achieved by lower total alginate content combined with a higher percentage of calcium saturation. Likewise, preferential gel strength may be achieved by a higher total alginate content combined with a lower percentage of calcium saturation.

Прочность альгинатного гидрогеля также определяется типом альгината, где для "альгината с высоким содержанием М" / "альгината с низким содержанием G" требуется более высокий процент насыщения кальцием для получения одной и той же прочности геля. Аналогично, для "альгината с высоким содержанием G" / "альгината с низким содержанием М" требуется более низкий процент насыщения кальцием для получения одной и той же прочности геля и предотвращения или уменьшения синерезиса.The strength of an alginate hydrogel is also determined by the type of alginate, with "high M alginate"/"low G alginate" requiring a higher percentage of calcium saturation to obtain the same gel strength. Likewise, "high G alginate"/"low M alginate" requires a lower percentage of calcium saturation to obtain the same gel strength and prevent or reduce syneresis.

Таким образом, питательные добавки в соответствии с изобретением могут состоять из:Thus, nutritional supplements according to the invention may consist of:

i) альгинатного гидрогеля, содержащего от 0,1 до 1 мас. % общего альгината, где альгинат насыщен кальцием от 30% до 80%, например, насыщен кальцием от 30% до 65%, илиi) alginate hydrogel containing from 0.1 to 1 wt. % total alginate, where the alginate is 30% to 80% calcium saturated, e.g., 30% to 65% calcium saturated, or

ii) альгинатного гидрогеля, содержащего от 0,3 до 5 мас. % общего альгината, где альгинат насыщен кальцием от 20% до 65%, например, насыщен кальцием от 20% до 55%.ii) alginate hydrogel containing from 0.3 to 5 wt. % total alginate, where the alginate is saturated with calcium from 20% to 65%, for example, saturated with calcium from 20% to 55%.

Содержание активных ингредиентов в растворе гидрогеля предпочтительно составляет от 10 до 75 мас.%.The content of active ingredients in the hydrogel solution is preferably from 10 to 75% by weight.

Содержание сахаров в растворе гидрогеля может составлять от 1 до 75 мас. %, например, от 45 до 70 мас.%.The sugar content in the hydrogel solution can range from 1 to 75 wt. %, for example from 45 to 70 wt.%.

Сахара могут быт выбраны из глюкозы, фруктозы, сахарозы, изомальтулозы.Sugars can be selected from glucose, fructose, sucrose, isomaltulose.

Содержание глюкозы в растворе гидрогеля может составлять от 0 до 35 мас.%, от 15 до 35 мас. %, предпочтительно, от 15 до 32 мас.%.The glucose content in the hydrogel solution can be from 0 to 35 wt.%, from 15 to 35 wt. %, preferably from 15 to 32 wt.%.

Содержание фруктозы в растворе гидрогеля может составлять от 0 до 75 мас.%, предпочтительно, от 15 до 50%, например, от 30 до 50 мас.%, также предпочтительно, от 15 до 30 мас.%.The fructose content in the hydrogel solution can be from 0 to 75% by weight, preferably from 15 to 50%, for example from 30 to 50% by weight, also preferably from 15 to 30% by weight.

Содержание сахарозы в растворе гидрогеля может составлять от 0 до 60 мас.%, от 30 до 50 мас.% или от 15 до 30 мас.%.The sucrose content in the hydrogel solution can be from 0 to 60 wt.%, from 30 to 50 wt.% or from 15 to 30 wt.%.

При наличии, соотношение фруктозы и глюкозы может составлять от 0,1:1 до 10:1, например, от 0,3:1 до 1,2:1, предпочтительно, от 0,5:1 до 1:1.If present, the ratio of fructose to glucose may be from 0.1:1 to 10:1, for example from 0.3:1 to 1.2:1, preferably from 0.5:1 to 1:1.

Сложные углеводы могут быть выбраны из крахмала, мальтодекстрина и пектина.Complex carbohydrates can be selected from starch, maltodextrin and pectin.

Содержание сложных углеводов в растворе гидрогеля может составлять от 0,1 до 50 мас.%, например, от 5 до 20 мас.%.The content of complex carbohydrates in the hydrogel solution can be from 0.1 to 50 wt.%, for example, from 5 to 20 wt.%.

Электролиты могут быть выбраны из хлоридов, фосфатов, карбонатов и цитратов натрия, калия, магния и цинка.Electrolytes may be selected from the chlorides, phosphates, carbonates and citrates of sodium, potassium, magnesium and zinc.

Необязательно, гидрогели могут содержать кофеин и витамины, такие как витамин С.Optionally, hydrogels may contain caffeine and vitamins such as vitamin C.

Необязательно, гидрогели могут содержать вкусо-ароматическую добавку, такую как лимонное масло.Optionally, the hydrogels may contain a flavoring agent such as lemon oil.

Водный раствор предпочтительно инкапсулирован в гидрогели, обеспечивая возможность лишь ограниченного высвобождения активных ингредиентов, таких как сахара или сложные углеводы, в полости рта при употреблении.The aqueous solution is preferably encapsulated in hydrogels, allowing only limited release of active ingredients, such as sugars or complex carbohydrates, in the oral cavity upon consumption.

Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления, альгинатный гидрогель содержит:According to one preferred embodiment, the alginate hydrogel contains:

a) от 0,2 до 1,0 мас.% общего альгината, например, от 0,3 до 0,8 мас.% общего альгината, где альгинат от 20% до 80% насыщен кальцием, например, от 20% до 65%, более предпочтительно, от 30% до 55%, например, от 38% до 46%, еще более предпочтительно, от 30% до 46% насыщен кальцием, иa) from 0.2 to 1.0 wt.% total alginate, for example from 0.3 to 0.8 wt.% total alginate, where the alginate is from 20% to 80% saturated with calcium, for example from 20% to 65 %, more preferably from 30% to 55%, for example from 38% to 46%, even more preferably from 30% to 46% calcium saturated, and

b) водный раствор, содержащий от 36 до 48 мас.% глюкозы, от 18 до 24 мас.% фруктозы и от 0,1 до 0,3 мас.% хлорида натрия.b) an aqueous solution containing from 36 to 48 wt.% glucose, from 18 to 24 wt.% fructose and from 0.1 to 0.3 wt.% sodium chloride.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления, альгинатный гидрогель содержит:According to another preferred embodiment, the alginate hydrogel contains:

b) водный раствор, содержащий от 36 до 48 мас.% изомальтулозы, от 18 до 24 мас.% мальтодекстрина и от 0,1 до 0,3 мас.% хлорида натрия.b) an aqueous solution containing from 36 to 48 wt.% isomaltulose, from 18 to 24 wt.% maltodextrin and from 0.1 to 0.3 wt.% sodium chloride.

b) водный раствор, содержащий от 30 до 50 мас.% глюкозы, от 15 до 30 мас.% фруктозы, от 0 до 30 мас.% мальтодекстрина и от 0,1 до 0,3 мас.% хлорида натрия.b) an aqueous solution containing from 30 to 50 wt.% glucose, from 15 to 30 wt.% fructose, from 0 to 30 wt.% maltodextrin and from 0.1 to 0.3 wt.% sodium chloride.

а) от 0,2 до 1,0 мас.% общего альгината, например, от 0,3 до 0,8 мас.% общего альгината, где альгинат от 20% до 80% насыщен кальцием, например, от 20% до 65%, более предпочтительно, от 30% до 55%, например, от 38% до 46%, еще более предпочтительно, от 30% до 46% насыщен кальцием, иa) from 0.2 to 1.0 wt.% total alginate, for example from 0.3 to 0.8 wt.% total alginate, where the alginate is from 20% to 80% saturated with calcium, for example from 20% to 65 %, more preferably from 30% to 55%, for example from 38% to 46%, even more preferably from 30% to 46% calcium saturated, and

b) водный раствор, содержащий от 30 до 50 мас.% глюкозы, от 15 до 30 мас.% фруктозы, от 0 до 30 мас.% сахарозы, от 0 до 30 мас.% мальтодекстрина и от 0,1 до 0,3 мас.% хлорида натрия.b) an aqueous solution containing from 30 to 50 wt.% glucose, from 15 to 30 wt.% fructose, from 0 to 30 wt.% sucrose, from 0 to 30 wt.% maltodextrin and from 0.1 to 0.3 wt.% sodium chloride.

Гидрогели в соответствии с настоящим изобретением могут иметь форму гидрогелевых гранул. Гидрогелевые гранулы могут иметь диаметр от 1 мм до 10 мм, например, диаметр от 3 мм до 5 мм.Hydrogels in accordance with the present invention may be in the form of hydrogel beads. The hydrogel beads can have a diameter from 1 mm to 10 mm, for example a diameter from 3 mm to 5 mm.

В качестве альтернативы, гидрогели в соответствии с настоящим изобретением могут быть сформованы в виде листов или блоков; предпочтительно, в размере одной порции или дозы, готовой к употреблению. Гидрогель можно предпочтительно формовать непосредственно в его окончательной упаковке.Alternatively, the hydrogels of the present invention may be formed into sheets or blocks; preferably in a single serving or ready-to-use dose. The hydrogel may preferably be molded directly into its final packaging.

Альгинатные гидрогели в соответствии с изобретением обеспечивают:Alginate hydrogels in accordance with the invention provide:

• отсутствие синерезиса или ограниченный синерезис раствора углеводов из гидрогелей при хранении,• absence of syneresis or limited syneresis of a solution of carbohydrates from hydrogels during storage,

• ограниченное высвобождение углеводов в полости рта,• limited release of carbohydrates in the oral cavity,

• высокое и эффективное усвоение углеводов, обеспечивая поддержку высокой скорости окисления углеводов во время физической нагрузки, не вызывая при этом нежелательных желудочно-кишечных симптомов.• high and efficient absorption of carbohydrates, supporting a high rate of carbohydrate oxidation during exercise without causing unwanted gastrointestinal symptoms.

Другой аспект настоящего изобретения предлагает применение питательных добавок в соответствии с изобретением в качестве спортивного напитка или в качестве энергетического напитка, предпочтительно, в качестве спортивного напитка.Another aspect of the present invention provides the use of nutritional supplements in accordance with the invention as a sports drink or as an energy drink, preferably as a sports drink.

Таким образом, настоящее изобретение предлагает применение питательных добавок, состоящих из альгинатного гидрогеля, при этом указанный гидрогель содержит:Thus, the present invention provides the use of nutritional supplements consisting of an alginate hydrogel, said hydrogel containing:

a) от 0,1 до 5 мас.% общего альгината, где альгинат от 20% до 80% насыщен кальцием, иa) from 0.1 to 5 wt.% total alginate, where the alginate is from 20% to 80% saturated with calcium, and

b) водный раствор, содержащий от 1 до 75 мас.% активных ингредиентов, где активные ингредиенты выбраны из одного или более ингредиентов: сахаров, сложных углеводов, электролитов, кофеина и аминокислот, в качестве спортивного напитка или в качестве энергетического напитка.b) an aqueous solution containing from 1 to 75% by weight of active ingredients, where the active ingredients are selected from one or more of sugars, complex carbohydrates, electrolytes, caffeine and amino acids, as a sports drink or as an energy drink.

Более конкретно, изобретение предлагает применение питательных добавок в качестве источника энергии в форме углеводов до, во время и/или после физической нагрузки, позволяя посредством этого избежать кариесогенного эффекта от снижения величины рН в полости рта после приема свободных углеводов в растворе.More specifically, the invention provides the use of nutritional supplements as a source of energy in the form of carbohydrates before, during and/or after exercise, thereby avoiding the cariogenic effect of a decrease in oral pH after ingestion of free carbohydrates in solution.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHIC MATERIALS

Фиг. 1. Уменьшение величины рН зубного налета при употреблении гранул альгинатного гидрогеля, содержащих раствор 40 мас.% глюкозы и 20% фруктозы (сплошная линия), по сравнению с уменьшением величины рН в полости рта при употреблении свободного раствора, содержащего 40 мас.% глюкозы и 20% фруктозы (пунктирная линия). Показан уровень рН 5,5-5,7, критический для эмали.Fig. 1. A decrease in the pH value of dental plaque when consuming alginate hydrogel granules containing a solution of 40 wt.% glucose and 20% fructose (solid line), compared to a decrease in the pH value in the oral cavity when consuming a free solution containing 40 wt.% glucose and 20% fructose (dashed line). The pH level shown is 5.5-5.7, critical for enamel.

Фиг. 2. Скорости окисления экзогенных углеводов, рассчитанные на основании измеренного обогащения изотопом ¹³С выдыхаемого СО₂ после потребления углеводов во время физической нагрузки (испытание А). Велосипедисты (n=3) принимали внутрь 2×36 г углеводов в нулевой момент времени и затем 36 г углеводов с интервалами в 20 мин. Контрольный раствор (левый график) и гидрогелевые гранулы (правый график) содержали смесь 0,8:1 фруктозы и глюкозы (60 мас.%). Каждая кривая представляет данные для отдельного велосипедиста.Fig. 2. Oxidation rates of exogenous carbohydrates calculated from the measured ¹³ C isotope enrichment of exhaled CO ₂ after carbohydrate consumption during exercise (test A). Cyclists (n=3) ingested 2 x 36 g carbohydrate at time zero and then 36 g carbohydrate at 20 min intervals. The control solution (left panel) and hydrogel beads (right panel) contained a 0.8:1 mixture of fructose and glucose (60 wt.%). Each curve represents data for an individual cyclist.

Фиг. 3. Скорости окисления экзогенных углеводов, рассчитанные на основании измеренного обогащения изотопом ¹³С выдыхаемого СО₂ после потребления углеводов во время физической нагрузки (испытание В). Велосипедисты (n=3) принимали внутрь 31,7 г углеводов в моменты времени 30, 50, 70, 90, 110 и 130 мин. Контрольный раствор (левый график) и формованный гидрогель (правый график) содержали смесь 0,8:1 фруктозы и мальтодекстрина (60 мас.%). Каждая кривая представляет данные для отдельного велосипедиста.Fig. 3. Oxidation rates of exogenous carbohydrates calculated from measured ^13C isotope enrichment in exhaled CO ₂ following carbohydrate consumption during exercise (Test B). Cyclists (n=3) ingested 31.7 g of carbohydrate at time points 30, 50, 70, 90, 110 and 130 min. The control solution (left graph) and the molded hydrogel (right graph) contained a 0.8:1 mixture of fructose and maltodextrin (60 wt%). Each curve represents data for an individual cyclist.

Фиг. 4. Фотоснимки гелевых гранул с разным содержанием кальция и разной степенью синерезиса. Гранулы содержали 60% Сахаров (глюкозу и фруктозу). Гранулы готовили из раствора Сахаров, содержащего 0,50 мас.% альгината (соотношение M/G составляло 0,35:0,65).Fig. 4. Photographs of gel granules with different calcium contents and varying degrees of syneresis. The granules contained 60% Sugars (glucose and fructose). Granules were prepared from a sugar solution containing 0.50 wt.% alginate (M/G ratio was 0.35:0.65).

Фиг. 5. Влияние насыщения кальцием на сжимаемость альгинатных гранул. Гранулы содержали 60% сахаров (глюкозы и фруктозы). Гранулы готовили из раствора сахаров, содержащего 0,50 мас.% альгината (соотношение M/G составляло 0,35:0,65).Fig. 5. Effect of calcium saturation on the compressibility of alginate granules. The granules contained 60% sugars (glucose and fructose). The granules were prepared from a sugar solution containing 0.50 wt.% alginate (M/G ratio was 0.35:0.65).

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Задачей настоящего изобретения является создание питательных добавок для использования в качестве спортивных напитков, при этом данные питательные добавки позволяют уменьшить воздействие углеводов в ротовой полости, вызывающее повышенный риск эрозии и кариеса зубов. За счет инкапсулирования углеводов в гидрогель, высвобождение углеводов из которого ограничивается скоростью диффузии, можно уменьшить сильное воздействие высоких концентраций углеводов при пероральном введении. Было обнаружено, что применение питательных добавок в соответствии с изобретением приводит к уменьшению воздействия низких значений рН, вызываемого активностью бактерий в зубном налете, по сравнению с простым раствором углеводов без гидрогеля (Фиг. 1).It is an object of the present invention to provide nutritional supplements for use as sports drinks, which nutritional supplements can reduce oral carbohydrate exposure that causes an increased risk of dental erosion and dental caries. By encapsulating carbohydrates in a hydrogel, from which the release of carbohydrates is limited by the rate of diffusion, the severe effects of high concentrations of carbohydrates when administered orally can be reduced. It was found that the use of nutritional supplements in accordance with the invention leads to a reduction in the effects of low pH values caused by bacterial activity in dental plaque, compared to a simple carbohydrate solution without hydrogel (Figure 1).

Ожидалось, что медленное высвобождение углеводов будет снижать скорость усвоения углеводов в кишечнике. Скорость усвоения и метаболического окисления углеводов во время физической нагрузки определяли с использованием методов изотопного отслеживания. Неожиданно было установлено, что скорость усвоения и окисления углеводов (измеренная с помощью выдыхаемого СО₂, обогащенного ¹³С) аналогична таковой в случае раствора углеводов без добавок, образующих гидрогель (Фиг. 2 и 3). Более того, переносимость питательных добавок желудочно-кишечным трактом оказалась неожиданно высокой, что позволило принимать продукт внутрь во время тренировок высокой интенсивности (во время бега или езды на велосипеде) без неприятных желудочно-кишечных симптомов (Таблица 2).It was expected that slow release of carbohydrates would reduce the rate of carbohydrate absorption in the intestine. The rate of carbohydrate absorption and metabolic oxidation during exercise was determined using isotope tracing techniques. Surprisingly, the rate of carbohydrate absorption and oxidation (measured using exhaled CO ₂ enriched with ¹³ C) was found to be similar to that of a carbohydrate solution without hydrogel-forming additives (Figures 2 and 3). Moreover, the gastrointestinal tract tolerance of the supplement was surprisingly high, allowing the product to be taken orally during high-intensity exercise (running or cycling) without unpleasant gastrointestinal symptoms (Table 2).

АльгинатыAlginates

Альгинат, также называемый альгином или альгиновой кислотой, представляет собой анионный полисахарид, широко распространенный в клеточных стенках бурых водорослей. Альгиновая кислота представляет собой линейный сополимер с гомополимерными блоками (1-4)-связанных остатков β-D-маннуроната (М) и его С-5 эпимера α-L-гулуроната (G), соответственно, ковалентно связанных друг с другом в различных последовательностях или блоках. Мономеры могут появляться в гомополимерных блоках последовательных G-остатков (G-блоки), последовательных М-остатков (М-блоки) или чередующихся М- и G-остатков (MG-блоки). Все формы альгината, включая "альгинат с высоким содержанием G" / "альгинат с низким содержанием М" и "альгинат с высоким содержанием М" / "альгинат с низким содержанием G", могут применяться в соответствии с изобретением. Предпочтительно, для облегчения приготовления, например, гелевых гранул используют "альгинат с высоким содержанием G"/"альгинат с низким содержанием М". Это означает, что количество G-блоков больше, чем количество М-блоков, например, присутствует по меньшей мере 60% G-блоков и не более 40% М-блоков. Противоионом может быть, например, катион натрия (альгинат натрия), калия (альгинат калия), аммония (альгинат аммония) или другие подходящие одновалентные катионы или их смеси.Alginate, also called algin or alginic acid, is an anionic polysaccharide widely distributed in the cell walls of brown algae. Alginic acid is a linear copolymer with homopolymeric blocks of (1-4)-linked residues β-D-mannuronate (M) and its C-5 epimer α-L-guluronate (G), respectively, covalently linked to each other in different sequences or blocks. Monomers can appear in homopolymeric blocks of consecutive G-residues (G-blocks), consecutive M-residues (M-blocks) or alternating M-and G-residues (MG-blocks). All forms of alginate, including "high G alginate"/"low M alginate" and "high M alginate"/"low G alginate", can be used in accordance with the invention. Preferably, to facilitate the preparation of, for example, gel granules, "high G alginate"/"low M alginate" is used. This means that the number of G blocks is greater than the number of M blocks, eg at least 60% of the G blocks and no more than 40% of the M blocks are present. The counterion may be, for example, sodium (sodium alginate), potassium (potassium alginate), ammonium (ammonium alginate) or other suitable monovalent cations or mixtures thereof.

Альгинат кальцияCalcium alginate

Альгинат кальция представляет собой нерастворимое в воде гелеобразное вещество, которое может быть получено добавлением соли кальция, такой как, например, водный раствор хлорида кальция, в водный раствор альгината.Calcium alginate is a water-insoluble gel-like substance that can be prepared by adding a calcium salt, such as an aqueous solution of calcium chloride, to an aqueous alginate solution.

Процент насыщения кальциемCalcium saturation percentage

В данном контексте термин «процент насыщения кальцием» используют для обозначения количества кальция на каждый остаток маннуроната/гулуроната в альгинате, где 100% насыщения кальцием соответствует кальция на каждый остаток маннуроната/гулуроната.In this context, the term "percent calcium saturation" is used to indicate the amount of calcium for each mannuronate/guluronate residue in the alginate, where 100% calcium saturation corresponds to calcium for each mannuronate/guluronate residue.

Процент насыщения кальцием определяет уровень поперечного сшивания альгината, тем самым влияя на свойства геля, в частности, прочность геля.The percentage of calcium saturation determines the level of cross-linking of the alginate, thereby influencing the properties of the gel, in particular the strength of the gel.

Содержание кальция и общее содержание альгината, а следовательно, и процент насыщения кальцием, для партии альгинатных гидрогелей может быть определено с использованием следующих стадий:The calcium content and total alginate content, and hence the percentage of calcium saturation, for a batch of alginate hydrogels can be determined using the following steps:

• взять одну весовую часть альгинатного гидрогеля, добавить 19 частей 50 мМ K₂EDTA и дать постоять в течение ночи (17 ч), чтобы смесь превратилась в гомогенный раствор;• take one part by weight of alginate hydrogel, add 19 parts of 50 mM K ₂ EDTA and let stand overnight (17 hours) until the mixture turns into a homogeneous solution;

• выполнить элементный анализ (например, при помощи ICP-MS (англ. Inductively Coupled Plasma Spectroscopy - масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой) для определения концентрации кальция. Преобразовать результаты в молярные концентрации (40 г/моль).• Perform elemental analysis (eg, using ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Spectroscopy) to determine calcium concentration. Convert results to molar concentrations (40 g/mol).

Общее содержание альгината рассчитывают исходя из количества альгината в соответствии с рецептурой. Если это неизвестно, общее содержание альгината может быть рассчитано на основании содержания углерода, которое можно определить при помощи элементного анализа после удаления других ингредиентов следующим образом:The total alginate content is calculated based on the amount of alginate in accordance with the recipe. If this is not known, the total alginate content can be calculated from the carbon content, which can be determined by elemental analysis after removing other ingredients as follows:

• помещают часть раствора в диализную ячейку с отсекающей мембраной 10 кДа. Промывают при слабом токе 25 мМ KCl в течение времени, достаточного для удаления всех Сахаров (24 ч). Возвращают весь диализат путем промывания диализной ячейки частью деионизированной воды и, измерив общий собранный объем;• place part of the solution into a dialysis cell with a 10 kDa cut-off membrane. Wash at low current with 25 mM KCl for a time sufficient to remove all sugars (24 h). Return all dialysate by flushing the dialysis cell with some deionized water and measuring the total volume collected;

• выполняют элементный анализ для определения содержания углерода. Полученные результаты преобразуют в молярные концентрации моносахаридных остатков, используя коэффициент пересчета 72 г/моль (6×12 г на остаток маннуроната/гулуроната, содержащий 6 атомов углерода). Корректируют результаты с учетом разбавления промыванием диализной ячейки;• perform elemental analysis to determine carbon content. The results obtained are converted to molar concentrations of monosaccharide residues using a conversion factor of 72 g/mol (6 x 12 g per 6-carbon mannuronate/guluronate residue). The results are corrected taking into account dilution by washing the dialysis cell;

• вычисляют насыщение кальцием (%) как 100 × 2Са/остаток.• Calculate calcium saturation (%) as 100 × 2Ca/residue.

СахараSahara

Сахара, которые можно применять в соответствии с изобретением, не ограничиваясь перечнем, включают моносахариды, такие как глюкоза, фруктоза, галактоза, дисахариды, такие как лактоза, мальтоза, сахароза, лактулоза, трегалоза, изомальтулоза, целлобиоза, и продукты гидролиза дисахаридов, такие как инвертный сахар.Sugars which may be used in accordance with the invention include, but are not limited to, monosaccharides such as glucose, fructose, galactose, disaccharides such as lactose, maltose, sucrose, lactulose, trehalose, isomaltulose, cellobiose, and disaccharide hydrolysis products such as invert sugar.

Сложные углеводыComplex carbohydrates

Сложные углеводы, которые можно применять в соответствии с изобретением, не ограничиваясь перечнем, включают компоненты крахмала, такие как амилоза и амилопектин, и их частично гидролизованные продукты, такие как мальтодекстрин и сироп глюкозы.Complex carbohydrates that can be used in accordance with the invention include, but are not limited to, starch components such as amylose and amylopectin, and their partially hydrolyzed products such as maltodextrin and glucose syrup.

"мас.%" означает процентное содержание по весу, также называемое процентным содержанием по массе."wt%" means percentage by weight, also called percentage by weight.

ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯDESCRIPTION OF EXAMPLES OF IMPLEMENTATION OF THE INVENTION

Насыщение кальцием и свойства геляCalcium saturation and gel properties

Гелевые гранулы получали, капая раствор, содержащий 61% сахаров (фруктозу и глюкозу, 0,8:1) и 0,50% альгината натрия (соотношение M/G 0,35: 0,65, вязкость 200-400 мПа⋅с, 1%) в ванну, содержащую 59% Сахаров (фруктозу и глюкозу, 0,8:1) и 0,30 мас. % (27 ммоль/кг, 35 ммоль/л) CaCl₂ при перемешивании. Гранулы извлекали из ванны через 1-60 мин. Время пребывания в ванне варьировали для изменения содержания кальция, избыток Са-содержащего раствора отсеивали. Гранулы хранили в течение четырех дней перед их дальнейшим исследованием или применением. Для получения гранул с более низким или более высоким содержанием кальция использовали более короткую или более длительную выдержку гранул в растворе кальция.Gel granules were prepared by dripping a solution containing 61% sugars (fructose and glucose, 0.8:1) and 0.50% sodium alginate (M/G ratio 0.35:0.65, viscosity 200-400 mPa⋅s, 1%) in a bath containing 59% Sugars (fructose and glucose, 0.8:1) and 0.30 wt. % (27 mmol/kg, 35 mmol/l) CaCl ₂ with stirring. The granules were removed from the bath after 1-60 minutes. The residence time in the bath was varied to change the calcium content, and the excess Ca-containing solution was sifted out. The pellets were stored for four days before further examination or use. To obtain granules with a lower or higher calcium content, shorter or longer exposure of the granules in a calcium solution was used.

Содержание кальция определяли, как описано выше, и рассчитывали насыщение кальцием, используя MW 198 для остатков M/G и учитывая 10 мас. % потерю при сушке альгината. Потерю раствора Сахаров в результате синерезиса после четырех дней хранения определяли путем взвешивания до и после тщательного удаления избытка жидкости. Фотографические снимки гелевых гранул с разным содержанием кальция изображены на Фиг. 4. Насыщение кальцием на снимках составляет 35% (А), 49% (В) и 80% (С), соответственно. Наблюдаемый синерезис в гелевых гранулах составляет <1% (А), 12% (В) и 32% (С), соответственно. Степень синерезиса увеличивается с увеличением насыщения гидрогеля кальцием.Calcium content was determined as described above and calcium saturation was calculated using MW 198 for M/G residues and considering 10 wt. % loss when drying alginate. The loss of sugar solution due to syneresis after four days of storage was determined by weighing before and after careful removal of excess liquid. Photographs of gel granules with different calcium contents are shown in Fig. 4. Calcium saturation on the images is 35% (A), 49% (B), and 80% (C), respectively. The observed syneresis in the gel beads is <1% (A), 12% (B) and 32% (C), respectively. The degree of syneresis increases with increasing calcium saturation of the hydrogel.

Механические свойства гранул измеряли с помощью анализатора текстуры (HDi, Stable Micro Systems, UK). Гранулы сжимали со скоростью 0,1 мм/с, используя цилиндрическую насадку диаметром 1 см. Для определения силы при 40% сжатии проводили измерения на 15 гранулах. Результаты, представленные на Фиг. 5, показывают, что альгинатные гидрогели, приготовленные с более высокой степенью насыщения кальцием, требуют большего усилия для сжатия, т.е. они становятся более твердыми.The mechanical properties of the granules were measured using a texture analyzer (HDi, Stable Micro Systems, UK). The granules were compressed at a speed of 0.1 mm/s using a cylindrical attachment with a diameter of 1 cm. To determine the force at 40% compression, measurements were taken on 15 granules. The results presented in Fig. 5 show that alginate hydrogels prepared with a higher degree of calcium saturation require greater force for compression, i.e. they become harder.

Результатыresults

Клиническое исследование, воздействие на зубы низкой величины рНClinical study on the effects of low pH on teeth

ИспытуемыеSubjects

В исследовании участвовали двое здоровых взрослых добровольцев из персонала Института стоматологии в Швеция. Они имели нормальные стимулированные выделения слюнных желез, не имели признаков активного кариеса и не имели апроксимальных металлических или стеклоиномерных пломб. Исследование проводили в отделении кариесологии Института стоматологии в The study involved two healthy adult volunteers from the staff of the Institute of Dentistry in Sweden. They had normal stimulated salivary gland secretions, had no evidence of active caries, and did not have proximal metal or glass ionomer fillings. The study was carried out in the cariesology department of the Institute of Dentistry in

Субъекты получили указание воздержаться от чистки зубов и всех других мер гигиены полости рта, начиная с вечера перед днем испытания. В этот период нельзя было использовать жевательные резинки или леденцы. Им также следовало воздержаться от еды/питья, курения, нюхания табака и т.д. в течение последнего часа перед испытанием.Subjects were instructed to refrain from brushing teeth and all other oral hygiene measures beginning the evening before the test day. No chewing gum or candy could be used during this period. They should also abstain from eating/drinking, smoking, snuff, etc. during the last hour before the test.

План исследования и продуктыStudy plan and products

Двое испытуемых пришли в лабораторию для оценки ацидогенности апроксимальной биопленки после потребления: 1) альгинатных гранул, содержащих 1,0 мас. % общего альгината, на 40% насыщенного кальцием, и сахарный раствор, содержащий 40 мас. % глюкозы и 20 мас. % фруктозы; и 2) сахарного раствора, содержащего 40 мас.% глюкозы и 20 мас.% фруктозы. Было израсходовано по 15 г каждого продукта. Испытуемым было предложено принимать продукты тремя порциями в полость рта при умеренном жевании и проглатывать их в течение 25-30 секунд.Two subjects came to the laboratory to assess the acidogenicity of the approximal biofilm after consuming: 1) alginate granules containing 1.0 wt. % total alginate, 40% saturated with calcium, and a sugar solution containing 40 wt. % glucose and 20 wt. % fructose; and 2) a sugar solution containing 40 wt.% glucose and 20 wt.% fructose. 15 g of each product were used. The subjects were asked to take three portions of food into the oral cavity with moderate chewing and swallow them within 25-30 seconds.

Регистрация зубного налетаPlaque registration

Измерения ацидогенности налета проводили на двух межпроксимальных участках в области, близкой к месту размещения таблетки, с использованием микроэлектрода из иридия (Beetrode®, МЕРН-1; W.P. Instruments, New Haven, СТ, USA). Электрод соединяли с измерителем pH/ISE Orion SA 720 pH/ISE Meter (Orion Research, Бостон, Массачусетс, США), оборудованным электродом сравнения из пористого стекла (MERE 1; W.P. Instruments). Создавали солевой мостик в 3М растворе KCl между электродом сравнения и одним из пальцев испытуемого. Выполняли измерения до (0 мин) размещения и начала использования таблетки и в пяти различных временных точках после (2, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60 и 70 мин).Plaque acidogenicity measurements were taken at two interproximal sites in the area close to the tablet site using an iridium microelectrode (Beetrode®, MEPH-1; W.P. Instruments, New Haven, CT, USA). The electrode was connected to an Orion SA 720 pH/ISE Meter (Orion Research, Boston, MA, USA) equipped with a porous glass reference electrode (MERE 1; W.P. Instruments). A salt bridge was created in a 3M KCl solution between the reference electrode and one of the test person’s fingers. Measurements were taken before (0 min) placement and initiation of tablet use and at five different time points after (2, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60 and 70 min).

Результатыresults

Как можно видеть на Фиг. 1, потребление 15 г раствора, содержащего 40 мас. % глюкозы и 20 мас. % фруктозы, привело к резкому снижению величины рН в полости рта, значительно ниже критического для эмали уровня рН 5,5-5,7. С другой стороны, потребление такого же количества раствора 40 мас. % глюкозы и 20 мас. % фруктозы, инкапсулированного в альгинатные капсулы в соответствии с изобретением, привело к умеренному снижению величины рН, не достигнув критического для эмали уровня рН 5,5.As can be seen in FIG. 1, consumption of 15 g of solution containing 40 wt. % glucose and 20 wt. % fructose, led to a sharp decrease in the pH value in the oral cavity, significantly below the pH level critical for enamel of 5.5-5.7. On the other hand, consumption of the same amount of 40 wt. solution. % glucose and 20 wt. % fructose encapsulated in alginate capsules in accordance with the invention led to a moderate decrease in pH value, without reaching the critical pH level for enamel of 5.5.

Усвоение и окисление экзогенных углеводовAssimilation and oxidation of exogenous carbohydrates

План исследованияStudy plan

Хорошо подготовленные велосипедисты придерживались диеты, не содержащей углеводов, поступающих из кукурузы (маиса) или сахарного тростника. Велосипедистов тестировали на предмет максимального усвоения кислорода (VO₂max) и рассчитывали соответствующую индивидуальную максимальную нагрузку (Wmax). Во время одного из экспериментов (испытание А) велосипедисты тренировались при 50% Wmax в течение 180 мин. Им была введена болюсная доза 2×36 г углеводов (соотношение фруктоза / глюкоза=0,8) в форме гранул водного гидрогеля альгината кальция-натрия, полученных как описано в приведенном выше примере, с 35% насыщением кальцием, или в форме водного раствора, при этом оба раствора содержали 60% углеводов, в нулевой момент времени, а затем - 36 г углеводов каждые 20 мин на протяжении всего эксперимента.Well-trained cyclists ate a diet that did not contain carbohydrates coming from corn (maize) or sugar cane. Cyclists were tested for maximum oxygen uptake (VO ₂ max) and the corresponding individual maximum workload (Wmax) was calculated. In one experiment (Test A), cyclists trained at 50% Wmax for 180 min. They were given a bolus dose of 2 x 36 g carbohydrate (fructose/glucose ratio = 0.8) in the form of aqueous calcium-sodium alginate hydrogel granules prepared as described in the example above, with 35% calcium saturation, or in the form of an aqueous solution, In this case, both solutions contained 60% carbohydrates at time zero, and then 36 g of carbohydrates every 20 minutes throughout the experiment.

В другом эксперименте (испытание В) велосипедист тренировался при 55% Wmax в течение 210 мин. Начиная с 30 мин велосипедисты получали порции, содержащие 31,7 г углеводов (соотношение фруктоза /мальтодекстрин = 0,8), в виде формованного водного гидрогеля альгината кальция-натрия, приготовленного как описано ниже, или в виде водного раствора, при этом оба раствора содержали 60% углеводов. Углеводы подавали с интервалами в 20 мин до 130 мин после старта. Через 150 мин и далее подавали только воду.In another experiment (Test B), the cyclist trained at 55% Wmax for 210 min. Beginning at 30 min, cyclists received meals containing 31.7 g of carbohydrate (fructose/maltodextrin ratio = 0.8) either as a molded aqueous calcium-sodium alginate hydrogel prepared as described below or as an aqueous solution, both solutions contained 60% carbohydrates. Carbohydrates were supplied at intervals of 20 min until 130 min after the start. After 150 minutes and further, only water was supplied.

Формованный гидрогель готовили путем смешивания двух растворов, содержащих фруктозу и мальтодекстрин (0,8:1) и либо карбонат кальция (диспергированные твердые частицы), либо альгинат натрия и лимонную кислоту. Смесь, содержащая 60 мас. % углеводов, 0,40 мас. % альгината (соотношение M/G 0,35:0,65), 0,030 мас. % СаСО₃ и 0,050 мас. % лимонной кислоты загустевала в течение 1 часа, и ее выдерживали не менее 4 дней перед использованием. Насыщение кальцием составляло 34%.The molded hydrogel was prepared by mixing two solutions containing fructose and maltodextrin (0.8:1) and either calcium carbonate (dispersed solids) or sodium alginate and citric acid. A mixture containing 60 wt. % carbohydrates, 0.40 wt. % alginate (M/G ratio 0.35:0.65), 0.030 wt. % CaCO ₃ and 0.050 wt. % citric acid thickened within 1 hour and was left to sit for at least 4 days before use. Calcium saturation was 34%.

Углеводы (глюкоза, мальтодекстрин и фруктоза, полученные из кукурузы) анализировали на предмет их обогащения ¹³С. Перед каждым приемом регистрировали объемы обмененного кислорода (VO₂) и углекислого газа (VCO₂) (Jaeger Oxycon Pro, Viasys Heathcare, Германия), и образцы дыхания, взятые в пробирки Exetainer емкостью 12 мл, анализировали на соотношение ¹³СО₂/¹²СО₂ (δ¹³С) при помощи лазерной инфракрасной спектроскопии (Delta Ray, Thermo Scientific, Германия). Значения VO₂, VCO₂ и δ¹³С использовали для вычисления скорости окисления экзогенных углеводов, выраженной в г глюкозы в минуту.Carbohydrates (glucose, maltodextrin and fructose derived from corn) were analyzed for their ¹³ C enrichment. Before each meal, the volumes of exchanged oxygen (VO ₂ ) and carbon dioxide (VCO ₂ ) were recorded (Jaeger Oxycon Pro, Viasys Heathcare, Germany), and Breath samples collected in 12 mL Exetainer tubes were analyzed for the ¹³ CO ₂ / ¹² CO ₂ ratio (δ ¹³ C) using laser infrared spectroscopy (Delta Ray, Thermo Scientific, Germany). The values of VO ₂ , VCO ₂ and δ ¹³ C were used to calculate the rate of oxidation of exogenous carbohydrates, expressed in g glucose per minute.

Результатыresults

Усвоение и окисление углеводов (глюкозы и фруктозы), представленных в форме гидрогелевых гранул, были очень схожими с аналогичными показателями контрольного водного раствора, причем уровни скоростей окисления из гранул составляли приблизительно 90% от таковых из контрольного раствора (испытание А, Фиг. 2).The absorption and oxidation of carbohydrates (glucose and fructose) presented in the form of hydrogel granules were very similar to those of the aqueous control solution, with oxidation rates from the granules being approximately 90% of those from the control solution (Test A, Figure 2).

Усвоение и окисление углеводов (мальтодекстрина и фруктозы), представленных в форме формованного гидрогеля, были очень схожими с аналогичными показателями водного контрольного раствора, при этом не было отмечено никакой разницы в уровнях скоростей окисления, за исключением тенденции к несколько более высоким скоростям окисления геля в конце испытания (испытание В, Фиг. 3).The absorption and oxidation of carbohydrates (maltodextrin and fructose) presented in the form of a molded hydrogel was very similar to that of the aqueous control solution, and no difference was noted in the levels of oxidation rates, except for a trend towards slightly higher oxidation rates of the gel at the end tests (test B, Fig. 3).

Желудочное расстройствоStomach upset

СпособWay

Спортсмены, занимающиеся спортом на выносливость, в возрасте от 24 до 33 лет, добровольно вызвались протестировать углеводсодержащий гидрогелевый продукт во время тренировочных занятий и соревнований. Спортсмены оценили себя по шкале от 1 до 5 баллов, где 1 балл соответствовал спортсмену-любителю низкого уровня, а 5 - спортсмену спорта высших достижений. Все они ранее испытывали желудочные расстройства при употреблении углеводсодержащих добавок во время физической нагрузки. Тестируемый гидрогелевый продукт имел форму гранул 4 мм и содержал раствор 33 мас. % глюкозы, 27 мас.% фруктозы, 0,5 мас.% "альгината с высоким содержанием G" и имел расчетное насыщение кальцием 35-40%. Одна порция содержала 40 г гидрогелевых гранул (24 г углеводов). Спортсмены использовали продукт регулярно в течение по меньшей мере двух месяцев в рамках своих обычных программ индивидуальной подготовки, включая тренировки высокой интенсивности длительностью 1-4 ч, с приемом 1-3 порций в час. Спортсмены оценили ощущаемый дискомфорт в области желудка в диапазоне от незначительного (1) до умеренного (ощущения боли или тошнота, 2-3), сильного (влияющего на работоспособность, включая позывы к рвоте или дефекации, 4-5).Endurance athletes aged 24 to 33 volunteered to test the carbohydrate-containing hydrogel product during training sessions and competitions. Athletes rated themselves on a scale from 1 to 5 points, where 1 point corresponded to a low-level amateur athlete, and 5 to an elite sports athlete. All of them had previously experienced gastric upsets when consuming carbohydrate supplements during exercise. The tested hydrogel product had the form of 4 mm granules and contained a solution of 33 wt. % glucose, 27 wt% fructose, 0.5 wt% "high G alginate" and had an estimated calcium saturation of 35-40%. One serving contained 40 g of hydrogel granules (24 g of carbohydrates). Athletes used the product regularly for at least two months as part of their regular personal training programs, including high-intensity training sessions lasting 1-4 hours, taking 1-3 servings per hour. Athletes rated their perceived stomach discomfort as ranging from mild (1) to moderate (pain or nausea, 2-3) to severe (affecting performance, including the urge to vomit or defecate, 4-5).

Результатыresults

Ни один из участников не испытал дискомфорта в области желудка во время тренировки после приема тестируемого продукта по сравнению с отсутствием приема углеводов. Подробная информация об участниках и оценках представлена в Таблице 2.None of the participants experienced stomach discomfort during exercise after taking the test product compared to not taking carbohydrates. Details of participants and scores are presented in Table 2.

Claims

1. A nutritional supplement consisting of an alginate hydrogel, wherein said hydrogel contains:

a) from 0.1 to 5 wt.% alginate, where the alginate is from 20% to 80% saturated with calcium; And

b) an aqueous solution containing from 1 to 75% by weight of active ingredients, where the active ingredients are selected from one or more of sugars and complex carbohydrates.

2. Nutritional supplement according to claim 1, where the alginate is at least 30% saturated with calcium.

3. Nutritional supplement according to claim 2, where the alginate is at least 38% saturated with calcium.

4. Nutritional supplement according to any one of paragraphs. 1-3, where the alginate is no more than 65% saturated with calcium.

5. Nutritional supplement according to claim 4, where the alginate is no more than 55% saturated with calcium.

6. Nutritional supplement according to claim 5, where the alginate is no more than 50% saturated with calcium.

7. Nutritional supplement according to claim 6, where the alginate is no more than 46% saturated with calcium.

8. Nutritional supplement according to claim 7, where the alginate is no more than 38% saturated with calcium.

9. Nutritional supplement according to any of the preceding claims, wherein the hydrogel contains at least 0.2 wt.% alginate.

10. Nutritional supplement according to claim 9, where the hydrogel contains at least 0.3 wt.% alginate.

11. Nutritional supplement according to any of the previous paragraphs, where the hydrogel contains no more than 3 wt.% alginate.

12. Nutritional supplement according to claim 11, where the hydrogel contains no more than 2.0 wt.% alginate.

13. Nutritional supplement according to claim 12, where the hydrogel contains no more than 1.0 wt.% alginate.

14. Nutritional supplement according to claim 13, where the hydrogel contains no more than 0.8 wt.% alginate.

15. Nutritional supplement according to any one of the preceding claims, wherein the content of active ingredients in the solution is at least 10% by weight.

16. Nutritional supplement according to claim 15, where the sugar content in the solution is at least 10 wt.%.

17. Nutritional supplement according to any of the preceding claims, wherein the content of active ingredients in the solution is at least 15% by weight.

18. Nutritional supplement according to claim 17, where the sugar content in the solution is at least 15 wt.%.

19. Nutritional supplement according to any of the preceding claims, wherein the content of active ingredients in the solution is at least 30% by weight.

20. Nutritional supplement according to claim 19, where the sugar content in the solution is at least 30 wt.%.

21. Nutritional supplement according to any of the preceding claims, wherein the content of active ingredients in the solution is at least 45% by weight.

22. Nutritional supplement according to claim 21, where the sugar content in the solution is at least 45 wt.%.

23. A nutritional supplement as claimed in any one of the preceding claims, wherein the sugars are selected from glucose, fructose, sucrose and isomaltulose.

24. Nutritional supplement according to any of the previous paragraphs, where the content of complex carbohydrates in the solution ranges from 0.1 to 50 wt.%.

25. Nutritional supplement according to claim 24, where the content of complex carbohydrates in the solution ranges from 5 to 20 wt.%.

26. Nutritional supplement according to any of the preceding claims, wherein the complex carbohydrates are selected from starch, maltodextrin and pectin.

27. Nutritional supplement according to claim 1, where said hydrogel contains:

a) from 0.2 to 1 wt.% alginate, where the alginate is from 20% to 80% saturated with calcium; And

b) an aqueous solution containing from 10 to 75% by weight of active ingredients, where the active ingredients are selected from one or more of sugars, complex carbohydrates.

28. Nutritional supplement according to claim 27, where said hydrogel contains:

a) from 0.3 to 0.8 wt.% calcium alginate, where the alginate is from 20% to 80% saturated with calcium; And

b) an aqueous solution containing from 30 to 50 wt.% glucose, from 15 to 30 wt.% fructose, from 0 to 30 wt.% sucrose, from 0 to 30 wt.% maltodextrin.