专利名称：含丙酮酸及其盐类的运动型饮料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种饮料，为运动型饮料，它含有丙酮酸及其盐类，旨在帮助提高运动性，增加耐力减除疲劳感等。
背景技术：
丙酮酸(Pyruvic acid)的化学分子式为CH3COCOOH，又称2-氧代丙酸(2-oxopropanoic acid)、α-酮基丙酸(α-ketopropionic acid)或乙酰基甲酸(Acetylformic acid)，为无色至淡黄色液体，呈醋酸香气和愉快酸味，是最重要的α-氧代羧酸之一，在生物能量代谢中具有十分重要的作用。丙酮酸同时可以作为食用香料的特征香气特征1.0％浓度时，酸，甜香，焦糖样和酸败气味；味觉特征5ppm浓度时，强烈的酸味，水果的酸味，带有发酵的奶油和焦糖样香韵。丙酮酸乙酯则具有甜香、奶香和乳香味道，丙酮酸乙酯同时还具有抗炎作用。
丙酮酸是一种新型的，安全有效的膳食补充剂。研究表明丙酮酸可能在提高有氧运动能力、改善运动情绪和疲劳感觉有明显的效果；在改善心血管功能上也可能有一定的作用(王翔，魏源，王武韶，丙酮酸补充对有氧运动能力和心血管功能的影响，湖北体育科技.2002，21(2).164～166)。不过丙酮酸对于不同项目的运动员体成分和能量代谢的影响有待进一步研究.(刘丽红，刘振玉，徐冬青，外源性补充丙酮酸对体成分和能量代谢的影响，沈阳体育学院学报.2005，24(6).46～47，51)在高温、长时间运动过程中，体内产热增加，机体大量泌汗，会导致体液和电解质的丢失，使体内正常的水平衡和电解质平衡被破坏，易引起脱水。当身体的液体含量下降2％～4％时，机能水平就会下降，导致疲劳产生。
运动饮料是指营养素的组份和含量能适应运动员或参与运动，体力消耗人群的生理特点，并满足特殊营养需求的软饮料。又称第5代饮料。运动饮料除含水外，还有葡萄糖、电解质和维生素。这样，不仅可以使饮料口感好，还可以维持人体血糖浓度恒定，补充机体丢失的微量营养物质钠、氯化物、钾、钙、各种维生素。
但是目前国内的运动型饮料都不含有丙酮酸，大量科学研究表明，丙酮酸盐具有增加活动欲望、增强耐力、抗疲劳、加速脂肪消耗、降低食欲、降糖等诸多生理功效。此外，丙酮酸本身还是抗氧化剂、防腐剂，抗自由基剂，香料香精，能够在体内起到消除自由基、抗氧化、抗衰老等作用。在口味上，稀释后的丙酮酸自身具有诱人的香气和令人愉悦的口味，可以抗抑郁。丙酮酸之所以没有被用于饮料行业，主要是国内产量小，所生产的用于丙酮酸主要用于医药中间体了，另外，酒石酸钾法所生产的丙酮酸气味上还需要除臭。但是在国外，20世纪九十年代末就风靡欧洲，丙酮酸盐本身是人体必要和重要的代谢中间产物，人体自身就能合成一些丙酮酸，因此丙酮酸天然、安全。丙酮酸在我国主要还是一个宣传问题，本发明就是要让民众充分享受到丙酮酸的功能，提高生活质量。
丙酮酸及本饮料其他成分的原理从细胞代谢的角度来看，丙酮酸地处任何细胞代谢最重要的糖酵解途径和三羧酸循环的汇合点，丙酮酸的含量高低直接关系到细胞的能量水平和氧化还原水平，决定了细胞的生命力和活性，丙酮酸调节并刺激着三羧酸循环，三羧酸循环又是燃烧脂肪的必经途径和主要途径以及细胞制造氨基酸等蛋白质饮料的主要代谢途径，因此，丙酮酸有利于细胞和机体的脂肪降解而促进蛋白质(机体肌肉的主要成分)的生成。
研究认为丙酮酸可以增加耐氧能力Stanko等(1990)发现，丙酮酸能增加受试者上肢、腿部肌肉的耐力，并提高肌肉中葡萄糖的利用率。给受试者每天补充丙酮酸(25g)，7天后，进行上臂耗竭性运动，上臂耐受性增加20％(从133min上升到160min)。在考察腿部肌肉耐力时，试验组(添加丙酮酸的高碳小化合物膳食组)使机体耗竭性运动时间延长13min(从66min上升到79min)。美国制药公司发现，丙酮酸盐的有效剂量约为5g/d，而且此剂量似乎是最有效果的。其他研究也发现，10g、15g或者更多量的丙酮酸盐与5g的效果是一样的。Ivy等(1998)观察到大鼠中丙酮酸盐补充后增加有氧耐力。另外有大量的动物试验数据揭示在高负荷运动条件下，丙酮酸盐能减少心脏、骨骼肌中磷酸肌酸和ATP的还原量。Van等(2003)报道了肌酸丙酮酸盐能明显增加脚踏功量自行车运动时机体的能量输出。一般认为，丙酮酸盐通过以下两种方式增加肌肉中葡萄糖的可用性①运动前丙酮酸通过提升肝糖原的量使有氧耐力增加；②运动时丙酮酸盐增加血糖抽提量，减缓肌糖元的分解速度，运动中肌糖原的节省可提高有氧耐力；③补充丙酮酸引起的肌糖原增加，为有氧运动提供了充足的糖而对有氧耐力的增加产生了积极的作用。
丙酮酸的吸收效果丙酮酸盐存在于任何细胞的任何时刻，并且轻易地自动进出细胞。
为了更好发挥丙酮酸的运动效能，饮料中还需要添加一些重要的维生素和其他微量元素，丙酮酸与一些维生素组合能发挥很好的效应。
◆低聚糖由3～8个单糖组成，其分解吸收比单糖和双糖慢，因此对延长耐力运动中的糖的供应力有独特的效果。此外，部分低聚糖还可以抑制乳酸的产生，防止蛀齿(糖类饮料一般都伤害牙齿)，调节肠内有益菌群。
◆钙可维持神经肌肉的正常兴奋性，成年男女每日为600mg。本发明主要通过丙酮酸钙这种高度可溶的钙盐来给运动的肌体补充钙离子。
◆磷与能量代谢和神经肌肉活动有密切关系，磷酸盐的补充能加强体内的磷化过程，有可能改善运动能力，磷缺乏时，可引起ATP和磷酸肌酸水平的降低，肌肉能量代谢受损。
◆氯化钠与肌肉活动关系密切，缺乏时肌肉软弱无力，易于疲劳。水的补充应少量多次，高温环境下进行耐力训练、比赛时，为预防脱水，运动前饮水30～500ml，保证体内水分贮备。
◆氯化钾用以提供钾离子，保持细胞内外渗透压平衡，如果本实施例采用丙酮酸钾盐，则可考虑减免氯化钾用量，以免增加肌体负担。
◆维生素B1，能促进能量代谢，维护神经系统的机能等。
◆维生素B2能促进参与蛋白质的代谢及保持神经系统的正常功能。
◆维生素PP在糖、脂类和蛋白质代谢中起着至关重要作用。
◆维生素C可提高运动员的竞技能力，提高ATP酶的活性，保持体内还原环境等。
◆维生素E能提高人体运动能力，促进蛋白质合成，改善肌肉营养和血液供应，提高肌肉质量等。
◆维生素B12有利于铁的利用、食物的消化和蛋白质的合成，及脂肪和糖类的代谢。
◆将维生素E、C和B2联用，观察其对血脂脂质过氧化的作用效果。结果表明VE(100mg/kg)、VC(300mg/kg)、VB2(10mg/kg)三者联用，可明显降低四氧嘧啶诱发高脂质过氧化物血症小鼠中丙二醛(MDA)、血浆胆固醇(TC)及甘油三酯(TG)含量，其效果优于两两维生素联用，也优于单用VE组。
◆肉碱能够促进脂肪的氧化供能，同时改变呼吸酶的活性进而促进机体的有氧氧化供能作用，从而提高运动表现。此外，肉碱还可以增强耐力和抗疲劳，减少乳酸的堆积。
◆牛磺酸被比作生命的润滑剂，在本发明中起着调节糖代谢、抗氧化、促进肠道内双岐杆菌的生长，预防便秘等作用。
发明内容
本专利在于将丙酮酸及其盐类应用于饮料中，通过饮料的相应制备工艺，制成具有增强耐力和保护心脏、减重等功能的饮料。
运动饮料分为运动前饮料和运动后饮料，本发明根据实施例不同可分为运动前和运动后饮料。
实际效果刘丽红等选取摔跤男运动员22人，随机分成2组即丙酮酸钙组和安慰剂组，分别给予6g/d的丙酮酸钙和安慰剂，共服用8周。刘丽红等认为，丙酮酸钙能有效降低摔跤运动员体重和体脂含量而不影响去脂体重，达到减重而不减瘦体重的目的，有利于提高运动员运动效能；丙酮酸钙对于静息代谢率无明显影响(刘丽红，刘振玉，徐冬青，丙酮酸钙对摔跤运动员体成分和静息代谢率的影响，体育学刊.2006，13(1).54～57)。
王翔等探讨丙酮酸-肉碱复合剂的应用价值发现丙酮酸组在安静时，定量负荷运动15min时的RQ较低，有显著性意义。王翔等人认为丙酮酸补充能促进有氧运动中脂肪的动员，复合剂能同时促进有氧运动中脂肪的动员和利用；丙酮酸和复合剂能改善有氧运动时的主观感觉疲劳状态；复合剂对体重控制有一定的应用价值。(王翔，丙酮酸或丙酮酸-肉碱补充对定量负荷运动时脂肪动用和RPE的影响，体育与科学.2003，24(3).60～62)王翔等研究丙酮酸～肉碱或丙酮酸-肉碱-壳聚糖补充对机体运动时能量代谢和情绪的影响.发现短期丙酮酸-肉碱补充能改善有氧运动中的主观感觉疲劳程度；促进安静时和有氧运动中脂肪的动员及提高脂肪供能的比例(王翔魏源张素霞杜晓兵吴婵清，短期丙酮酸-肉碱或丙酮酸-肉碱-壳聚糖补充对恒定负荷运动时能量代谢的影响，韩山师范学院学报.2003，24(3).84～88)。
田吉明认为长期补充丙酮酸和二羟丙酮可以降低体脂和延缓体重获得，还可以改善胰岛素敏感性和降低高胆固醇膳食所致的血浆胆固醇水平；提高有氧耐力成绩(其机制可能与血糖利用率增加因而节省肌糖元有关)；有利于疾病预防和提高运动成绩(田吉明，丙酮酸和二羟丙酮补充对机体代谢和有氧耐力的影响，四川体育科学.2000(2).22～25)。
我们将开发的丙酮酸运动饮料随机给温州市五马街(商业区)的50名受试者品尝，普遍反映口感比当前畅销的“脉动”“激活”“尖叫”“宝力特”等运动饮料口感好，香气怡人，口感清凉无比，入口后喉部和食道有3～20分钟的回香久久不散。
我们选择三十位上体育课的普通大学生，他们刚考完引体向上，将他们随机分成三组，每组十人，分别为对①照组，②饮用本实施例二200ml，③饮用本实施例五200ml，结果，在2分钟内的第二次引体向上计算中，第③组总体完成150个，第②组总体完成112个，第①组总体完成76个，本饮料显示出增强耐力的功能，受试组同时表示丙酮酸饮料消除了许多疲劳感。
我们选择20名长跑运动员来试验，运动员随机分配成为2组，每组10人，饮用本实施例3的运动员在规定时间跑出的总距离比对照组增加10％。经过连续十天，每天饮用600ml本发明实施例三饮料，成绩提高15％。
具体实施例方式
实施例一丙酮酸及其盐类的获得丙酮酸/丙酮酸盐可以经由酵母、细菌、放线菌、果蔬等培养物中提取，也可经由乳酸、亚铁氰化钾等化学反应转化而来，经过离子交换、蒸馏、结晶、离心、过滤等提取步骤(不强调顺序)获得纯品。
实施例二丙酮酸运动型饮料1的制备(普通运动员饮料)将丙酮酸及其盐类经含量测定后配成200g/L，pH5.5～7.4的水溶液，0.22μm～0.45μm滤膜无菌过滤，无菌容器中储存于低温(例如4℃)，用以下配方和方法饮料。丙酮酸及其盐类也可以直接加入。配方(质量或％)。
蒸馏水或其他洁净水补充到100ml
丙酮酸及其盐类溶液0.5～5ml蔗糖/葡萄糖 3.5～5.5g低聚糖1.0～1.20g氯化钠0.1～0.90g食用香精 适量制法将溶液混合，0.22μm～0.45μm滤膜无菌过滤，不需添加任何其它防腐剂和抗氧化剂。
储存置于阴凉干燥处，避免阳光直接照射，保质期12月本实施例口感清凉，香味在喉部和食道等可长久保留。加入葡萄、柑桔、柠檬等类型的香精可制成不同香型的饮料，适合运动员以及体育爱好者挑选，便于在体育场所如赛场、健身房等地销售。主要适合那些利用运动来减肥的人群，包括专业运动员、体育运动爱好者，旅游爱好者和瘦身爱好者等。
实施例三丙酮酸运动型饮料的制备(高温环境运动饮料)将丙酮酸及其盐类经含量测定后配成200g/L，pH5.5～7.4的水溶液，0.22μm～0.45μm滤膜无菌过滤，无菌容器中储存于低温(例如4℃)，用以下配方和方法饮料。丙酮酸及其盐类也可以直接加入。
配方(质量或％)。
蒸馏水或其他洁净水 补充到100ml蔗糖/葡萄糖 2.8～3.3g低聚糖 0.6～1.2g丙酮酸酸-丙酮酸钙溶液0.5～2ml氯化钠 0.06～0.20g氯化钾 0.06～0.20g磷酸二氢钠 0.05～0.1g磷酸二氢钾 0.05～0.1g肌醇 0～120mg烟酰胺 0.0～2.5mg维生素B120～0.3μg维生素B6 50～1000μg维生素C 40～60mg牛磺酸 5～20mg加有适量柠檬香精则为柠檬香型本实施例不需添加防腐剂；储存置于阴凉干燥处，避免阳光直接照射保质期12月本实施例还可适用于夏季天热出汗较多的人群，冶炼、登山、旅游等需要高体力并大量出汗的人群，以及急慢性腹泻人群，用以补充电解质和维生素等，不适合久坐缺少运动和出汗的人群，饮用本品后宜用无糖清水漱口，以防蛀齿。
实施例四丙酮酸运动型饮料的制备(低温环境运动员饮料)将丙酮酸及其盐类经含量测定后配成200g/L，pH5.5～7.4的水溶液，0.22μm～0.45μm滤膜无菌过滤，无菌容器中储存于低温(例如4℃)，用以下配方和方法饮料。丙酮酸及其盐类也可以直接加入。
配方(质量或％)。
蔗糖/葡萄糖 4～5.5g低聚糖0.8～2.0g丙酮酸及其盐类溶液0.5～5ml氯化钠0.05～0.7g氯化钾0.06～0.12g磷酸二氢钠0.005～0.012g磷酸二氢钾0.005～0.012肌醇 0～120mg烟酰胺0.0～2.5mg维生素B12 0～0.3μg维生素B6 50～1000μ维生素C 40～68mg蒸馏水或其他洁净水补充到100ml香精 适量在本实施例中的香精如果是丙酮酸乙酯(0～330mg)，则本饮料具有非常柔和的香味，类似苹果味和奶香味以及柚子等水果的味道的混合体，同时还具有一定的抗炎所用。
实施例五丙酮酸运动型饮料强化型的制备(适合高度竞技性或高强度体力消耗性场所)将丙酮酸及其盐类经含量测定后配成200g/L，pH5.5～7.4的水溶液，0.22μm～0.45μm滤膜无菌过滤，无菌容器中储存于低温(例如4℃)，用以下配方和方法饮料。丙酮酸及其盐类也可以直接加入。
配方(质量或％)。
蔗糖/葡萄糖4.5～5.5g低聚糖 0.8～1.0g丙酮酸-丙酮酸钙及其盐类溶液1.5～5ml氯化钠 0.05～0.7g氯化钾 0.06～0.12g磷酸二氢钠 0.005～0.012磷酸二氢钾 0.005～0.012g肌醇 0～120mg烟酰胺 0.0～2.5mg维生素B12 0.6～1.0μg维生素B6 200～1000μ维生素C40～68mg维生素E2～12mg维生素B2 0.063～3.3mg肉碱 30～650mg牛磺酸 50～400mg蒸馏水或其他洁净水 补充到100ml注本实施例五不宜长期饮用。
权利要求
1.本专利特征在于将丙酮酸及其盐类(Pyruvate)添加到运动饮料中，起到增强耐力和肌体运动性能、消除疲劳感，减肥等作用。
2.丙酮酸及其盐类(Pyruvate)添加到运动饮料中是为了起到增强耐力和消除疲劳感以及减肥等作用。
3.本发明的丙酮酸及丙酮酸盐为发酵法、生物转化法或化学法生产。
4.丙酮酸及其盐类在饮料中的加入比例为0.1％～4％。
5.本专利适用于任何加有丙酮酸及其盐类的运动饮料。
6.本发明所涉及的运动饮料配比如下，根据实施例和环境不同等可以删减某些成分如维生素E等蔗糖/葡萄糖2.8～5.5g低聚糖 0.6～1.2g丙酮酸-丙酮酸钙及其盐类溶液0.1～5ml氯化钠 0.05～0.7g氯化钾 0.06～0.12g磷酸二氢钠 0.005～0.012g磷酸二氢钾 0.005～0.012g肌醇 0～120mg烟酰胺 0.0～2.5mg维生素B120.6～1.0μg维生素B650～1000μg维生素C40～68mg维生素E2～12mg维生素B20.063～3.3mg肉碱 30～650mg牛磺酸 50～400mg蒸馏水或其他洁净水 补充到100ml。
7.本发明所用水包括蒸馏水、反渗透水、超滤水、纯净水，回收的循环水以及符合国家标准的矿物质水等。
全文摘要
本发明“含丙酮酸及其盐类的运动型饮料”属于轻工业类的食品饮料类，本发明解决了如何利用丙酮酸及其盐类配制一种运动饮料，该饮料清凉爽口，闻之清香有淡淡酸味，饮后回香可保留3分钟以上。本发明包括添加丙酮酸及其盐类的普通型、低气温环境、高气温环境以及高强度竞技下的运动饮料，主要用于增强肌体运动耐力，补充体能，帮助肌体快速恢复以及消除疲劳感，同时保护肌体。丙酮酸及其盐类在饮料中同时还具有多种功能，酸味剂、抗氧化剂、香味剂等效能。本发明中还包含一些维生素如VB
文档编号A23L1/302GK101057699SQ20071006796
公开日2007年10月24日 申请日期2007年4月6日 优先权日2007年4月6日
发明者袁辉, 方杨丽, 李校堃 申请人:温州医学院, 温州汉升生物技术开发有限公司