ES2326691T3 - Composiciones de liberacion de energia sostenida. - Google Patents
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Abstract
El uso de un tetritol de glucopiranosilo en la preparación de una composición para alimentos piensos o bebidas de liberación sostenida de energía en donde la liberación sostenida de energía se origina por la hidrólisis que sufre el tetritol de glucopiranosilo en el intestino delgado lo que origina una liberación continua de bajo nivel de glucosa durante varias horas después de la ingestión.
Description
Composiciones de liberación de energía
sostenida.
\global\parskip0.900000\baselineskip
La presente invención se refiere al uso de
ciertos materiales de carbohidratos especificados en la preparación
de composiciones para alimentos, piensos y bebidas de glucosa y
energía sostenidas y a las composiciones que contienen tales
materiales.
Los carbohidratos están formados de unidades de
monómeros tales como glucosa, fructosa y galactosa. Muchos
carbohidratos están unidos unos a otros por enlaces
\alpha-1,4-glucosídicos que son
fácilmente hidrolizados durante los estados iniciales de la
digestión tanto en seres humanos como en animales (por ejemplo en la
boca, estómago e intestino delgado). Ejemplos de tales
carbohidratos incluyen productos de hidrólisis del almidón
comercialmente disponibles, tales como maltosa y maltodestrinas. Es
comúnmente conocido que la ingestión oral de tales carbohidratos
conduce a un rápido aumento de la concentración de la glucosa en
sangre y por tanto a una respuesta de la insulina elevada.
Típicamente esto es seguido de una disminución aguda de la glucosa
en sangre y, debido a que las concentraciones de insulina permanecen
altas, puede originar la así llamada "hipoglucemia de rebote".
Los síntomas de la hipoglucemia incluye nausea, debilidad,
alucinaciones, dolores de cabeza, hipotermia y pérdida de
conocimiento.
Por el contrario, para algunos individuos (tales
como los diabéticos), un aumento de la glucosa en sangre
(hiperglucemia) puede mantenerse por un periodo prolongado de
tiempo. Esto ocurre cuando las concentraciones de insulina son
insuficientes para estimular la captación de glucosa por los tejidos
(lo que origina una normalización de la glucosa en sangre) o cuando
la sensibilidad a la insulina de los tejidos esta disminuida. Tal
hiperglucemia prolongada induce efectos indeseados sobre el
metabolismo en el cuerpo a menudo denominados como el síndrome
metabólico, una combinación de factores de riesgo de varias
enfermedades tales como presión sanguínea elevada, tolerancia a la
glucosa disminuida, elevada glucosa en sangre en ayuno y
concentraciones de lípidos en sangre disminuidos, a menudo junto
con ganancia de peso. Se sabe que estar expuesto a estos factores de
riesgo conduce a un aumento significativo de la morbilidad y
mortalidad.
Hay por tanto una clara necesidad de desarrollar
compuestos de carbohidratos alternativos que puedan ser ingeridos
con seguridad reteniendo las propiedades deseadas (tal como la
dulzura) de los carbohidratos más convencionales (por ejemplo
glucosa, maltosa, maltodextrinas y sacarosa).
Un número de edulcorantes de alta intensidad han
sido propuestos para ayudar a reducir el aumento de glucosa en
sangre, en sustitución de fuentes de glucosa absorbibles, que
incluye, por ejemplo, aspartamo, sacarina, sucralosa o ciclamato.
Desafortunadamente, estos edulcorantes no pueden usarse como fuentes
eficaces de glucosa y se requiere energía para el mantenimiento de
la función celular normal del sistema nervioso central y los
glóbulos rojos de la sangre. Además, hay condiciones en las que un
suministro consistente de glucosa es una característica importante,
por ejemplo en composiciones nutricionales usadas por gente muy
activa (tales como mujeres y hombres deportistas) o por ciertas
categorías de pacientes que tienen un reemplazo de energía
particularmente alto (pacientes quemados, por ejemplo).
Del documento de patente japonesa JP2004331576
es conocido el uso de glicerol de glucopiranosilo para inhibir la
rápida elevación de glucosa en sangre. El documento de patente de
los Estados Unidos US 2004/0086615 describe composiciones de dulces
bajas en calorías que comprenden eritritol y un fructooligosacárido.
El documento de patente europea EP 0404964 describe la producción
de compuestos de azúcar tales como eritritol de glucopiranosilo.
El problema que se soluciona con la presente
invención es por tanto la provisión de un material de carbohidrato
que no causa hipoglucemia de rebote mientras que no obstante tiene
una capacidad edulcorante alta y es una fuente consistente de
glucosa y energía.
Se han hecho ya intentos en la técnica para
resolver este problema. Las soluciones propuestas incluyen
carbohidratos tales como isomaltulosa, ciertos dextranos y
pullulan. Todos estos carbohidratos, sin embargo, tienen un número
de inconvenientes. Tomando como ejemplo la isomaltulosa, aunque su
ingestión origina una liberación lenta de glucosa en la sangre
tiene solamente una capacidad edulcorante relativamente baja (42% de
la capacidad edulcorante de la sacarosa), no es muy estable al
calor o al medio ácido (la estabilidad es una característica
particularmente deseable para los compuestos usados en las
composiciones de alimentación) y tiene una reactividad de Maillard
relativamente alta (significa que puede conducir a colorearse de
marrón indeseablemente).
La presente invención por tanto se dirige a
proporcionar una alternativa a estos carbohidratos de liberación
lenta conocidos que no sufra de los inconvenientes asociados con la
técnica anterior.
En un primer aspecto de la presente invención,
se proporciona el uso de un tetritol de glucopiranosilo en la
preparación de una composición para alimentos, piensos o bebidas de
liberación de energía sostenida.
\global\parskip1.000000\baselineskip
En un segundo aspecto de la presente invención,
se proporciona una composición para alimentos, piensos o bebidas de
liberación de energía sostenida caracterizada porque comprende un
tetritol de glucopiranosilo.
En un tercer aspecto de la presente invención,
se proporciona un procedimiento para la preparación de una
composición para alimentos, piensos o bebidas de liberación de
energía sostenida caracterizada porque comprende la etapa de añadir
un tetritol de glucopiranosilo a dicha composición.
La figura 1 muestra la digestibilidad in
vitro del eritritol de
O-\alpha-D-glucopiranosilo
obtenido según el ejemplo 3.
Como se estableció anteriormente, la presente
invención proporciona, en un primer aspecto, el uso de un tetritol
de glucopiranosilo en la preparación de una composición para
alimentos, piensos o bebidas de liberación de energía
sostenida.
Los tetritoles de glucopiranosilo son compuestos
de carbohidratos con una unidad de glucosa y una unidad de alcohol
de azúcar de C4. Los alcoholes de azúcares (también conocidos como
polioles) son derivados de carbohidratos cuyo grupo carbonilo ha
sido reducido a grupo hidroxilo primario o secundario. Tienen la
fórmula general C_{n}H_{2n+2}O_{n}.
El tetritol de glucopiranosilo de la presente
invención se seleccionará preferiblemente del grupo que consiste en
eritritol de glucopiranosilo, D-treitol de
glucopiranosilo, L-treitol de glucopiranosilo y
mezclas de dos o más de los mismos. Más preferiblemente, el
tetritol de glucopiranosilo será eritritol de glucopiranosilo,
preferiblemente en la forma de eritritol de
O-\alpha-D-glucopiranosilo.
Existen un número de isómeros de cada tretitol
de glucopiranosilo, dependiendo de a qué grupo alcohol del alcohol
de azúcar está unida la unidad de glucosa. Así, por ejemplo, el
eritritol de
O-\alpha-D-glucopiranosilo
puede existir como eritritol de
1-O-\alpha-D-glucopiranosilo
(cuando la unidad de glucosa está unida al grupo alcohol primario
del eritritol) o como eritritol de
2-O-\alpha-D-glucopiranosilo
(cuando la unidad de glucosa está unida al grupo alcohol secundario
del eritritol). Preferiblemente, los tetritoles de glucopiranosilo
de la presente invención estarán en su forma primaria (o sea con la
unidad de glucosa unida al grupo de alcohol primario del alcohol de
azúcar). Según esto, en la realización más preferida, el tetritol de
glucopiranosilo de la presente invención será eritritol de
1-O-\alpha-D-glucopiranosilo.
Los alcoholes de azúcar de glucopiranosilo,
tales como el eritritol de glucopiranosilo, son conocidos en la
técnica. Se creía, sin embargo, que no eran digeribles o solamente
muy ligeramente digeribles. Por tanto estaban caracterizados como
que eran compuestos bajos en calorías (véase por ejemplo, el
documento de patente europea EP0404964) con solamente una pequeña
proporción de las unidades de glucosa ingeridas siendo liberadas en
la corriente sanguínea. De hecho, nosotros hemos encontrado ahora
sorprendentemente que los tetritoles de glucopiranosilo y el
eritritol de glucopiranosilo en particular, sufren una lenta pero
total o casi total hidrólisis en el intestino delgado que causa,
durante varias horas después de la ingestión, una liberación
continua baja de glucosa en la sangre. Este efecto se denomina aquí
como "liberación de energía sostenida".
Por tanto, la presente invención además
proporciona una composición para alimentos, piensos o bebidas que
comprende un tetritol de glucopiranosilo.
Tales composiciones podrían usarse, por ejemplo,
para administrar carbohidratos a pacientes diabéticos sin causar
hiperglucemia clínicamente significativa. Podrían también añadirse a
la dieta de gente obesa o anciana que sufran de tolerancia reducida
a la glucosa. En el dominio de la nutrición deportiva, los
tetritoles de glucopiranosilo podrían usarse para proporcionar a
los atletas una fuente estable y constante de carbohidratos durante
el ejercicio físico. Podrían también usarse en los alimentos o
suplementos de los niños en estado de crecimiento y en las llamadas
"bebidas energéticas" o "barras energéticas". Esto es,
desde luego, una lista no exhaustiva y muchas otras realizaciones
potenciales de la presente invención serán aparentes a la persona
con conocimientos de la técnica.
En un aspecto adicional, la presente invención
proporciona un procedimiento para la preparación de composiciones
para alimentos, piensos o bebidas de liberación de energía sostenida
caracterizado porque comprende la etapa de añadir un tetritol de
glucopiranosilo a dicha composición.
El tetritol de glucopiranosilo se añadirá
típicamente en una cantidad de al menos 5% en peso. Preferiblemente,
se añadirá en una cantidad de al menos 15%, incluso más
preferiblemente, en una cantidad de al menos 20% en peso basado en
el peso total de la composición. La cantidad exacta que se va a
añadir dependerá desde luego de varios factores, tales como el tipo
de aplicación (alimento, pienso o bebida), el consumidor diana
(deportistas, niños pequeños, diabéticos, etc), el nivel de dulzura
deseado y el valor calórico de la composición final deseado, etc, y
será fácilmente calculado por la persona con conocimientos de la
técnica.
El tetritol de glucopiranosilo puede añadirse a
las composiciones para alimentos, piensos o bebidas en cualquier
etapa durante su producción. Se ha encontrado ventajosamente que los
tetritoles de glucopiranosilo tiene un buen nivel de dulzura. Por
lo tanto, típicamente, el tetritol de glucopiranosilo se añadirá en
lugar de o en combinación con otros materiales de carbohidratos o
edulcorantes.
Se ha encontrado sorprendentemente que, a pesar
de no causar un aumento repentino agudo de la concentración de la
glucosa en la sangre, los tetritoles de glucopiranosilo pueden sin
embargo usarse como un ingrediente de liberación sostenida de
energía. Se sabe que dicha fuente sostenida de energía produce
patrones hormonales que favorecen la sensación de estar lleno
(saciado) e induce menos hambre. Además se ha encontrado que los
tetritoles de glucopiranosilo tienen buena dulzura y cariogenicidad
baja comparados con la sacarosa. Su ingestión conduce solo a
respuestas glucémicas e insulinémicas bajas y por lo tanto presenta
un riesgo significativamente reducido, si algo, de causar tanto un
rebote de hipoglucemia o hiperglucemia fuerte persistente. Se sabe
también que una respuesta insulinémica baja promueve una velocidad
alta de movilización de los ácidos grasos del tejido adiposo
(graso) lo que produce una alta velocidad de oxidación de ácidos
grasos en el metabolismo energético (Newsholme E.A., Leech A.R.
(editores): Integration of Carbohydrate and Lipid Metabolism. En:
Biochemistry for the Medical Sciences. John Wiley & Sons,
Chichester 1983, páginas 336-35, Newsholme E.A.,
Start C. (editores): Adipose Tissue and the Regulation of Fat
Metabolism. En: Regulation in Metabolism. John Wiley & Sons,
Chichester 1973a, páginas 195-246).
Estas características hacen de los tetritoles de
glucopiranosilo una alternativa ideal a otros carbohidratos o
edulcorantes para uso en:
- \sqbullet
- composiciones para alimentos, piensos y bebidas dirigidas a mantener una ejecución física y mental (por ejemplo en la nutrición de buen estado físico/deportiva, nutrición de los infantes, nutrición de los ancianos, en los llamados "alimentos del cerebro" dirigidos, por ejemplo, a estudiantes o gente cuyos trabajos requieren niveles consistentemente altos de concentración y/o alerta tales como los pilotos);
- \sqbullet
- composiciones de alimentos, piensos y bebidas dirigidas a individuos que requieren una administración lenta pero continua de energía por carbohidratos, por ejemplo en condiciones que requieren nutrición médica y/o alimentación entérica (por ejemplo para pacientes de caquexia, pacientes quemados), o para nutrición después de la cirugía;
- \sqbullet
- composiciones de alimentos, piensos y bebidas dirigidas a inducir la saciedad, reduciendo la ingestión total de energía y/o aumentando el metabolismo de la grasa (por ejemplo, productos de adelgazamiento, bebidas para los niños, etc.); y
- \sqbullet
- composiciones de alimentos, piensos y bebidas dirigidas a individuos que sufren de trastornos metabólicos particulares (tales como la diabetes, tolerancia baja a la glucosa y síndrome metabólico (síndrome X)).
La presente invención se describirá ahora por
medio de los siguientes ejemplos.
Se preparó una mezcla de 58 g de agua, 40 g de
eritritol, 100 g de maltosa y 2 g de transglucosidasa (AMANO). Se
ajustó el pH a 4,6 con ácido clorhídrico. Se calentó entonces la
mezcla a 50ºC durante 24 horas. Después de filtrar y pasar por un
intercambiador de cationes fuerte seguido de un intercambiador de
aniones débil (elución con agua desmineralizada), se concentró el
concentrado hasta un 35% de sustancia seca.
El rendimiento total de eritritol de
O-\alpha-D-glucopiranosilo
fue del 18% a partir de los materiales de partida (usando análisis
por HPLC).
Se diluyeron 5 ml de la mezcla obtenida en el
ejemplo 1 hasta el 25% Brix y se cargaron en 1,5 l de resina de
Bio-Gel Poliacrilamida P2 fina (BIORAD) y se
eluyeron con agua desmineralizada a 1,5 ml/min a temperatura
ambiente. Se obtuvieron 170 mg de eritritol de
O-\alpha-D-glucopiranosilo
con una pureza del 86%.
Se utilizó el eritritol de
O-\alpha-D-glucopiranosilo
enriquecido del ejemplo 2 como sustrato en los estudios de
digestibilidad in vitro.
Se prepararon soluciones de sustrato al 1% (p/p)
de maltosa (comercializado por Merck), isomaltulosa (de ICN) y
eritritol de
O-\alpha-D-glucopiranosilo
en tampón de fosfato 0,05 M a pH 6 y se equilibraron a 37ºC durante
10 minutos. Se preparó una suspensión de polvo intestinal de la rata
en acetona (comercializado por Sigma) al 30% en tampón de fosfato
0,05 M (comercializado por Merck) a pH 6 y se equilibró a 37ºC
durante 10 minutos.
Se añadieron 0,6 ml de la suspensión de polvo
intestinal de la rata en acetona a 6 ml a cada una de las soluciones
de sustrato y se mezclaron. Se incubaron las mezclas a 37ºC y se
tomó una muestra de 1 ml (tiempo de incubación 0 horas). Se tomaron
muestras adicionales después de 2, 4 y 6 horas de incubación. Se
diluyeron las muestras con 4 ml de agua desmineralizada y se
hirvieron durante 5 minutos. Después de la etapa de
desnaturalización, se filtró cada muestra a través de un filtro de
0,45 \mum.
Se filtró el filtrado a través de un filtro
Dionex OnGuard-ATM. Se determinó el contenido de
glucosa por HPLC.
En la tabla 1 se dan los resultados para las
pruebas de digestión in vitro del intestino delgado para la
maltosa, isomaltulosa, y eritritol de
O-\alpha-D-glucopiranosilo.
Queda claro de estos resultados que el eritritol
de
O-\alpha-D-glucopiranosilo
es digerido, in vitro, a una velocidad sustancialmente menor
que la maltosa. La velocidad de digestión es de hecho parecida a la
de la isomaltulosa que es conocida en la técnica como un
carbohidrato de liberación sostenida de la energía.
Claims (6)
1. El uso de un tetritol de glucopiranosilo en
la preparación de una composición para alimentos piensos o bebidas
de liberación sostenida de energía en donde la liberación sostenida
de energía se origina por la hidrólisis que sufre el tetritol de
glucopiranosilo en el intestino delgado lo que origina una
liberación continua de bajo nivel de glucosa durante varias horas
después de la ingestión.
2. El uso según la reivindicación 1, en donde el
tetritol de glucopiranosilo se selecciona del grupo que consiste en
eritritol de glucopiranosilo, D-treitol de
glucopiranosilo, L-treitol de glucopiranosilo y
mezclas de dos o más de los mismos.
3. El uso según la reivindicación 1 o 2, en
donde el tetritol de glucopiranosilo es el eritritol de
1-O-\alpha-D-glucopiranosilo.
4. El uso según una cualquiera de las
reivindicaciones 1-3, en donde el tetritol de
glucopiranosilo se añade en una cantidad de al menos 5% en peso
basado en el peso total de la composición para alimentos, piensos, o
bebidas de liberación sostenida de energía.
5. Una composición para alimentos, piensos o
bebidas de liberación sostenida de energía caracterizada
porque comprende un tetritol de glucopiranosilo en donde la
liberación sostenida de energía se origina porque el tetritol de
glucopiranosilo sufre hidrólisis en el intestino delgado lo que
origina una liberación continua de nivel bajo de glucosa durante
varias horas después de la ingestión.
6. El procedimiento para la preparación de una
composición para alimentos, piensos o bebidas de liberación
sostenida de energía caracterizado porque comprende la etapa
de añadir un tetritol de glucopiranosilo a dicha composición, en
donde la liberación sostenida de energía se origina porque el
tetritol de glucopiranosilo sufre hidrólisis en el intestino
delgado lo que origina una liberación continua de nivel bajo de
glucosa durante varias horas después de la ingestión.
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