用于食物基质中反应性氨基酸的稳定性的组合物和方法_4

文档序号:9933265阅读:来源:国知局
杆菌属(Propionibacterium)、假链状菌属(Pseudocatenulatum)、根霉 属(Rhizopus)、酵母属(Saccharomyces)、葡萄球菌属(Staphylococcus)、链球菌属 (Streptococcus)、球拟酵母属(Torulopsis)、魏斯氏菌属(Weissella)或其组合。
[0116] 本文所用的术语"蛋白质"、"肽"、"寡肽"或"多肽"应理解为指包含单个氨基酸(单 体)、通过肽键结合在一起的两个或更多个氨基酸(二肽、三肽或多肽)、胶原蛋白、其前体、 同系物、类似物、拟拟物、盐、前药、代谢物或片段、或其组合的任意组合物。在此澄清,除非 另有说明,否则以上术语中的任意一个的使用可以互换。应当理解的是,多肽(或肽或蛋白 质或寡肽)常含有通常被称为20种天然存在的氨基酸的20种氨基酸以外的氨基酸,并且在 给定的多肽中许多氨基酸(包括末端氨基酸)可以通过天然过程如糖基化及其它翻译后修 饰或者通过本领域公知的化学修饰技术而被修饰。本发明的多肽中可以存在的已知修饰包 括但不限于乙酰化、酰基化、ADP-核糖基化、酰胺化、类黄烷或血红素部分的共价连接、多核 苷酸或多核苷酸衍生物的共价连接、脂质或脂质衍生物的共价连接、磷脂酰肌醇的共价连 接、交联、环化、二硫键形成、脱甲基化、共价交联的形成、胱氨酸的形成、焦谷氨酸盐的形 成、甲酰化、γ -羧化、糖化、糖基化、糖基磷脂酰肌醇("GPI")膜锚着点形成、羟基化、碘化、 甲基化、肉豆蔻酰化、氧化、蛋白酶解加工、磷酸化、异戊二烯化、消旋化、硒酰化 (861611〇7131:;[011)、硫酸盐化(811]^31:;[011)、转移-1?嫩介导的向多肽中加入氨基酸如精氨酰 化和遍在蛋白化。术语"蛋白质"也包括"人造蛋白质",其指由肽的交替重复构成的线型或 非线型多肽。
[0117] 蛋白质的非限制性实例包括基于乳品的蛋白质、基于植物的蛋白质、基于动物的 蛋白质和人造蛋白质。基于乳品的蛋白质包括例如酪蛋白、酪蛋白盐(例如,所有形式,包括 酪蛋白钠、酪蛋白钙、酪蛋白钾)、酪蛋白水解物、乳清(例如,所有形式,包括浓缩物、分离 物、去矿物质的形式)、乳清水解物、乳蛋白质浓缩物和乳蛋白质分离物。基于植物的蛋白质 包括例如大豆蛋白质(例如,所有形式,包括浓缩物和分离物)、豌豆蛋白质(例如,所有形 式,包括浓缩物和分离物)、卡诺拉(canola)蛋白质(例如,所有形式,包括浓缩物和分离 物)、其它植物蛋白质,其市售的有小麦和分级分离小麦蛋白质、玉米蛋白质和其级分(包括 玉米醇溶蛋白)、稻蛋白质、燕麦蛋白质、马铃薯蛋白质、花生蛋白质、青豆粉末、菜豆粉末、 以及源自豆、扁豆、豆类植物的任意蛋白质。基于动物的蛋白质可选自牛肉、家禽、鱼肉、羔 羊肉、海鲜或其组合。
[0118]本文所用的"合生素"是既含有益生元又含有益生菌的补充剂,所述益生元和益生 菌一起发挥作用以改善肠的微生物系统。
[0119]本文所用的术语"维生素"应理解为包括微小量的对机体的正常生长和活动必需 的、从植物和动物食物天然获得的或合成的各种脂溶性或水溶性有机物质中的任意一种 (非限制性实例包括维生素 A、维生素 B1 (硫胺)、维生素 B2(核黄素)、维生素 B3(烟酸或烟酰 胺)、维生素 B5(泛酸)、维生素 B6(吡多素、吡哆醛、或吡哆胺、或吡多素盐酸盐)、维生素 B7 (生物素)、维生素 B9(叶酸)和维生素 B12(各种钴胺;通常是维生素补充剂中的氰钴胺)、维 生素 C、维生素 D、维生素 E、维生素 K、叶酸和生物素)、维生素原、衍生物、类似物。
[0120]在一个实施方案中,维生素或矿物质来源可包括特定营养物的至少两种来源或形 式。这表示在混合饮食中发现的维生素和矿物质来源混合物。此外,在个体吸收特定形式有 困难的情况中混合物也可以是保护性的,混合物可以通过使用不同的转运蛋白增加摄入 (例如锌、硒)或可以提供特定的健康益处。作为实例,存在几种形式的维生素 E,其中最常消 耗和研究的是生育酚(α、β、γ、δ),较不常用的是生育三烯酚(α、β、γ、δ),所有这些均在生 物活性方面有差异。存在结构差异,这使得生育三烯酚能更自由地在细胞膜周围运动;多项 研究报道了与胆固醇水平、免疫健康和癌症发生风险降低有关的不同健康益处。生育酚和 生育三烯酚的混合物将覆盖生物活性范围。
[0121]消耗肌肉是运动员中共同的抱怨,特别是参与剧烈的高强度锻炼或耐力活动的运 动员。这些运动员公认的是,肌肉消耗导致他们比所期望的更迅速地停止活动或减慢活动。 照此,高强度运动员可以受益于延迟肌肉消耗的方法以使他们更长时间、更强烈地锻炼。实 际上,在申请人所进行的消费者研究民意测验中,在每个月参与剧烈锻炼24小时以上的消 费者中第二高的评分益处是"通过延迟肌肉乳酸的累积具有更强烈的练习。"申请人还发 现,如果将能提供这类益处的功能性成分整合成熟悉的受信任的形式例如能量或性能棒, 则消费者吸引力增加。
[0122] 许多氨基酸在食品工业中用作功能性成分以为消费者提供多种益处。令人遗憾的 是,在食物产品中使用氨基酸并非没有其缺陷。例如,这类化合物的分解一般通过在加工和 贮存期间与还原糖类反应而出现。实际上,氨基酸(例如丙氨酸)一般与还原糖(例如葡萄 糖或果糖单体、乳糖)反应,生成导致褐变的化合物。该反应被称为"美拉德反应"或"非酶促 褐变"。除了产生深色外,这类反应还会导致活性化合物损失。
[0123] 影响美拉德反应的主要因素是已知的(例如氨基的存在、还原糖、ΡΗ、水含量、温度 等),可以采取几种行为来帮助减少褐变。这类行为包括以下行为:(i)除去还原糖,在含有 谷物(例如具有各种可利用的碳水化合物)或乳蛋白质成分(例如存在乳糖)的食物基质中 这是困难的;(ii)降低PH,在固体食物基质例如谷物或蛋白质棒中这也是困难的;(iii)降 低贮存温度,对贮存稳定的产品而言这是不可能的;和(iv)降低水活性,在不使产品大幅度 硬化的情况下其不能被降低很多。
[0124] 另外,尽管存在强有力的科学证据支持氨基酸β-丙氨酸在缓冲肌肉的酸(H+)和改 善高强度锻炼中的作用,但是已知随着某些氨基酸例如丙氨酸的摄入出现轻度感觉异常 副作用。对于旨在上市并向公众销售的食物产品而言,所有这些副作用均被视为是不可接 受的。氨基酸或能用作氨基酸的生物学来源的化合物在食物基质中的稳定将有助于通过减 少β-丙氨酸的血浆浓度升高、提供安全有效地增加肌肉中的肌肽生物合成和减少缺氧活动 过程中的代谢性酸中毒和肌肉疲劳的方法来减轻这类不良副作用。
[0125] 因此,找到提供食物基质中功能性氨基酸的稳定性的方法是依从性的问题,并且 能打开产品创新的新途经。例如,氨基酸丙氨酸作为乳酸缓冲剂用在运动营养品中以减 轻锻炼期间的肌肉疼痛。提供在食物基质中的稳定化的氨基酸会使消费者的摄取方式多样 化并且为食品工业创造机会。更特定地,提供具有稳定化的丙氨酸的食物产品会通过缓 冲肌肉中累积的酸、延迟肌肉消耗和疲劳而有助于消费者以更高强度练习更长时间,并且 因此就种类而言是相关的。
[0126] 尽管本公开物涉及食物基质中所有氨基酸的改善的稳定性和具有在所公开的粘 合剂组合物中的所有类型的氨基酸的组合物和产品,但是本公开物会涉及具体的氨基酸β_ 丙氨酸。另外,并且正如下文在实施例中所示的那样,申请人测试的原型包括特定的氨基酸 丙氨酸。
[0127] β-丙氨酸及其甲基化类似物在人或动物体内形成二肽。所述的由β-丙氨酸产生的 二肽包括肌肽、鹅肌肽或balenine,它们均参与肌肉收缩期间的胞内pH内稳态的调节,并且 因此也参与肌肉疲劳的发生。所述二肽提供了使pH敏感性组氨酸残基在细胞中蓄积的有效 方式。因此,增加肌肉内这类二肽的量有利地影响能由肌肉执行的工作的性能和量。
[0128] β-丙氨酸可在体内生成或者可通过消耗含有β-丙氨酸的食物来获得。在高强度锻 炼期间,在糖原酵解期间形成的水合氢离子(Η 30+)的蓄积和因无氧代谢导致的乳酸蓄积可 显著地降低胞内ΡΗ,其会损害肌酸-磷酰肌酸系统的功能。这类细胞pH的降低还会影响细胞 内的其它功能,例如肌纤维中收缩蛋白质的功能。给个体施用丙氨酸能增加肌肉丙氨 酰基组氨酸肽浓度,并且因此增加肌内缓冲能力。
[0129] 因此,提供β-丙氨酸或为β-丙氨酸生物学来源的化合物(例如肌肽、鹅肌肽或巴拉 宁(balanine)、及其盐和化学衍生物)是通过延迟无氧锻炼期间的疲劳发作来减弱高强度 锻炼期间导致的代谢性酸中毒的一种方式。丙氨酸的生物学来源是当通过任意途经(例 如肠胃外、口服、局部等)施用于身体时通过一种或多种化学-或酶-催化的反应步骤转化成 丙氨酸的化合物。然后转化的丙氨酸出现在血液、血浆或血清中,并且可供肌肉和其它 组织摄取。
[0130] 本公开物涉及开发将缓冲肌肉的氨基酸化合物递送给运动员的产品。更具体地, 本公开物的实施方案涉及提供含有在具有低含量的还原糖或基本上不含还原糖的粘合剂 组合物中的稳定化的丙氨酸的食物产品。本公开物提供了稳定固体棒基质中的丙氨酸 和避免在加工/贮存期间因美拉德型反应导致的降解和褐变的技术方案。
[0131] 尽管本说明书主要涉及固体食物基质,例如能量棒,但是也研究了其它产品组合 物和形式,并且发现其提供了 丙氨酸的稳定性。实际上,本公开物提供了解决保持丙氨 酸在谷物或蛋白质棒基质中或即饮型形式中稳定的问题的方案。
[0132] 为了确定食物产品中β-丙氨酸的稳定性,开发了含有β-丙氨酸的不同产品形式的 原型并且提供了技术方案(例如除去还原糖和降低pH),以确保活性化合物的可接受的稳定 性。概括而言,申请人发现:(i)谷物棒(例如麦棒(granola bar))原型在20°C下贮存约12个 月后具有约78%的β-丙氨酸回收率,在30 °C下贮存6个月后具有约79%的β-丙氨酸回收率; (i i)蛋白质棒原型在30 °C下贮存6个月后具有高达97 %的β-丙氨酸回收率;和(i i i)即饮型 ("RTD")组合物在延长加热(80°C,1小时)后就具有1.6gi3-丙氨酸/200ml的饮料而言没有观 察到β-丙氨酸损失。
[0133] 在第一个实施方案中,制备了谷物麦棒原型,其包含与粘合剂混合的β-丙氨酸粉 末。已知本领域常用的粘合剂含有还原糖。实际上,申请人制备的含有丙氨酸的且包含典 型粘合剂的第一种谷物或蛋白质棒仅在环境温度下贮存几个月后就变成了黑色。因此,仅 使用具有低含量的还原糖或基本上不含还原糖的粘合剂(例如麦芽糖醇糖浆"Lycasin 75/ 75"和/或蔗糖糖浆)制备了本公开物中测试的原型。通过使用这类粘合剂,申请人发现,β-丙氨酸与含有还原糖的谷物谷粒/松脆物保持分开。如上文所讨论的,在贮存试验的实验室 分析显示了所述棒内β-丙氨酸的令人惊讶地好的稳定性。棒的褐变不显著强于所制备的不 含有丙氨酸的参比棒中的褐变。
[0134] 在第二个实施方案中,制备了蛋白质棒原型,其包含在基本上不含还原糖(例如麦 芽糖醇和/或蔗糖糖浆)的粘合剂中的丙氨酸以及具有低含量的还原糖的蛋白质成分。例 如,大豆蛋白质分离物天然地具有低含量的还原糖。在一个实施方案中,蛋白质棒原型中所 包含的乳蛋白质含有小于或等于0.2%的乳糖。如上文所讨论的,贮存期间的实验室结果显 示在30°C下贮存6个月后β-丙氨酸的回收率高达97%。
[0135] 概括而言,本发明的组合物和产品可以包含在粘合剂组合物中的任意氨基酸。氨 基酸的非限制性实例包括异亮氨酸、丙氨酸、亮氨酸、天冬酰胺、赖
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