липидная смесь, пищевой продукт, содержащий ее, и способ его получения

Формула изобретения

1. Липидная смесь для повышения уровня внутриклеточных липидов в миоцитах, содержащая: олеиновую кислоту в количестве 50-70%, линолевую кислоту п-6 в количестве 20-35%, линоленовую кислоту п-6 или жирные кислоты семейства п-6 с большей длиной цепи 15-25%, стеариновую и пальмитиновую кислоты в общем количестве 0-15%, полиненасыщенные жирные кислоты семейства п-3 в количестве 1-10%.

2. Пищевой продукт, содержащий липидную смесь по п.1.

3. Пищевой продукт по п.2, содержащий углеводы.

4. Пищевой продукт по п.3, дополнительно содержащий инсулиногенные белки и необязательно свободные аминокислоты.

5. Пищевой продукт по п.4, дополнительно содержащий свободные аминокислоты.

6. Пищевой продукт по любому из пп.3-5, который выбран из молока, йогурта, творога, сыра, молочно-кислых продуктов, мороженого, ферментированных злаков, сухого молока, детского питания, изделий типа плитки шоколада, жидких продуктов, медицинских смесей для парентерального питания, различных напитков, корма для домашних животных.

7. Применение липидной смеси по п.1 для получения пищевого продукта.

8. Применение по п.7, в котором пищевой продукт выбран из молока, йогурта, творога, сыра, молочно-кислых продуктов, мороженого, ферментированных злаков, сухого молока, детского питания, изделий типа плитки шоколада, жидких продуктов, медицинских смесей для парентерального питания, различных напитков, корма для домашних животных.

9. Способ получения пищевого продукта, предназначенного для повышения уровня внутриклеточных липидов в миоцитах у отдельных лиц, который включает стадии смешивания липидной смеси по п.1 с употребимым в пищу носителем.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к пищевой промышленности и, в частности, касается пищевых композиций, содержащих определенные смеси пищевых липидов, предназначенных для того, чтобы специфически воздействовать на содержание липидов в миоцитах мышечной ткани в сторону либо повышения, либо понижения их концентраций.

Уровень техники

Основным источником энергии для мышечных клеток млекопитающих служат углеводы, в частности гликоген, и жиры.

Гликоген - это макромолекула, включающая до 120000 мономеров глюкозы, которая хранится в особых гранулах в цитоплазме мышечных и печеночных клеток, причем эти гранулы также содержат ферменты, необходимые для синтеза или распада данного полимера. Распад гликогена в мышечных и печеночных клетках происходит под влиянием внешнего сигнала, например, высокой энергетической потребности мышечных клеток или низкого уровня глюкозы в крови.

В организме гликоген используется главным образом для быстрой выработки энергии, так как глюкоза может подвергаться и анаэробному расщеплению. Более того, помимо обеспечения постоянного уровня глюкозы в крови, концентрация гликогена, как оказалось, является одним из главных факторов, определяющих выносливость. Вследствие этого спортсменам нужно поглощать адекватное количество углеводов перед спортивными мероприятиями, чтобы повысить выносливость.

Жиры, наряду с поставкой незаменимых жирных кислот и системы растворителей для витаминов, также представляют собой основной источник "горючего" для ежедневной физической деятельности млекопитающих. Они поступают для окисления в мышечные клетки как из внемышечных источников, представленных липидами крови, так и внутримышечных источников.

Внутримышечные источники в основном представлены двумя отдельными липидными компартментами. Один из них составляют адипоциты, находящиеся между мышечными волокнами, и их называют внеклеточными липидами миоцитов (EMCL). Другой компартмент запасания липидов представлен особыми капельками липидов, находящихся в контакте с мышечными митохондриями, и этот источник липидов называют внутриклеточными липидами миоцитов (IMCL).

В зависимости от нагрузки, энергетический метаболизм в мышцах потребляет различные пропорции углеводов и липидов. Совсем недавно исследования показали, что неожиданно высокая доля липидной энергии при тренировке на выносливость происходит из мышечных триглицеридов.

При этом отмечалось, что продолжительные непрерывные тренировки увеличивают запасы триглицеридов в мышцах (Morgan et al., Am.J.Physiol. 216 (1969), 82-86), a также поступление и окисление жирных кислот (Turcotte et al., Am.J.Physiol. 262 (1992), E791-E799), и это, как полагают, является одной из причин того, что гликоген сберегается во время субмаксимальной тренировки и впоследствии способствует повышению физических результатов.

С другой стороны, потребление пищи с высоким содержанием углеводов, что, как известно, оптимально для запасания гликогена перед проявлением активности, может также вести к снижению запаса жира в мышцах. Кроме того, считается, что продолжительные непрерывные тренировки в основном приводят к истощению IMCL (Oberholzer et al., Schweiz Z. Sportmed. 24 (1976), 71-98). Поэтому в настоящее время полагают, что могут существовать такие условия тренировки, которые ограничивают выносливость просто вследствие уменьшения доступности запасенных липидов.

Вследствие этого в данной области существует потребность в средствах для воздействия на внутриклеточный уровень липидов в мышечных клетках с тем, чтобы обеспечить оптимальный баланс между гликогеном и IMCL как источниками энергии.

Сущность изобретения

Цель настоящего изобретения, таким образом, заключается в обеспечении такого средства.

Эта проблема решается при помощи липидной смеси, содержащей определенные липиды в таком количестве, которое воздействует на содержание внутриклеточных липидов в мышечных клетках у соответствующих лиц.

На чертеже представлены результаты экспериментов, в которых мышечные клетки подвергали воздействию различных жирных кислот.

Подробное раскрытие изобретения

Липидная смесь по настоящему изобретению, предназначенная для усиления запасания IMCL, содержит олеиновую кислоту в количестве 50-70%, линолевую кислоту n-6 в количестве 20-35%, линоленовую кислоту n-6 или жирные кислоты семейства n-6 с большей длиной цепи в количестве 15-25%, стеариновую и пальмитиновую кислоту в общем количестве 0-15%, полиненасыщенные жирные кислоты семейства n-3 в количестве 1-10%, все в форме глицеридов и в пересчете на окончательное содержание жира в пищевом продукте.

Примерами используемых полиненасыщенных жирных кислот являются линолевая n-3, линоленовая n-3, эйкозатриеновая (С20:2, n-6, цис), дигомо- -линоленовая, арахидоновая, эйкозапентаеновая (С20:5, n-3, цис) и докозагексаеновая (С22:6, n-3, цис) кислота.

Главное назначение стеариновой и пальмитиновой кислот в данной смеси заключается, прежде всего, в облегчении перемешивания смеси при изготовлении.

Липидная смесь может применяться как таковая, то есть в виде пищевого масла, но может и входить в состав содержащих углеводы продуктов питания, при содержании не менее 30%, предпочтительно 30-70%, энергии в виде жира. Инсулиногенные белки, к примеру, из молочной сыворотки или гидролизата, обеспечивающие 0-20% энергии, и свободные аминокислоты, такие как лейцин (0-5% энергии) и аргинин (0-5% энергии), также могут входить в состав композиции.

В соответствии с альтернативным воплощением, настоящее изобретение также предусматривает липидную смесь, предназначенную для уменьшения накопления IMCL у отдельных лиц. Данная смесь содержит среднецепочечные триглицериды (жирные кислоты С₆-С ₁₂) в количестве 40-65%, триглицериды с длинноцепочечными (длина цепи С₁₄) насыщенными жирными кислотами, предпочтительно этерифицированными в положении 1 и/или 3 молекулы глицерина, в количестве 20-50%, и мононенасыщенные или полиненасыщенные жирные кислоты, предпочтительно этерифицированные в положении 2 все той же молекулы глицерина, с которой связаны длинноцепочечные жирные кислоты, в количестве 0-30%.

Примерами жирных кислот С₆-С₁₂ являются гексановая, декановая и додекановая кислота, а примерами длинноцепочечных жирных кислот - пальмитиновая, пальмитоолеиновая, стеариновая и олеиновая кислота, тогда как примерами полиненасыщенных жирных кислот для применения в данной смеси являются линолевая, линоленовая, эйкозатриеновая (С20:2, n-6, цис), дигомо- -линоленовая, арахидоновая и эйкозапентаеновая (С20:5, n-3, цис) кислота.

Роль моно- или полиненасыщенных жирных кислот заключается прежде всего в том, чтобы молекула стала более подверженной гидролизу в желудочно-кишечном тракте.

Липидная смесь может применяться как таковая. Однако композиции, содержащие такие смеси липидов, как описано выше, могут также содержать масло какао и/или косточковое пальмовое масло (в качестве компонентов фракции среднецепочечных триглицеридов), моно-, ди- и остальные триглицериды, и триацетин (0-10% от всего жира).

Окончательная композиция также может включать минералы, в частности кальций или магний (0,5-2,0% по весу) в виде солей. Это способствует тому, что часть жира не будет усваиваться и станет недоступной для организма.

В композицию можно добавлять и другие компоненты, такие как карнитин и креатин, чтобы усилить или подавить отложение IMCL, либо витамины или другие незаменимые жирные кислоты, чтобы улучшить пищевую ценность, или антиоксиданты для пищевых продуктов, чтобы обеспечить надлежащий срок годности.

В окончательном виде пищевая композиция может находиться в жидкой либо твердой форме. В принципе липидные смеси по настоящему изобретению могут применяться как таковые либо включаться в состав любых продуктов питания при условии, что жир будет поступать в организм главным образом из липидной смеси по настоящему изобретению так, чтобы выполнялась поставленная цель, а именно, повышение или снижение уровня IMCL. Примеры таких продуктов питания - молоко, йогурт, творог, сыр, молочно-кислые продукты, мороженое, ферментированные злаки, сухое молоко, детское питание, изделия типа плитки шоколада, жидкие продукты, медицинские смеси для парентерального питания, различные напитки, корма для домашних животных.

Определенные липидные смеси по изобретению также могут применяться и как пищевые масла, как ингредиенты (к примеру, для заправки салатов или для тортов), либо как масло для жарки.

Следует иметь в виду, что также и смеси из двух липидных смесей охватываются настоящим изобретением, вследствие чего уровень IMCL может слегка повышаться или понижаться либо оставаться неизменным. В сочетании с жидкими смесями можно использовать и такие факторы образа жизни, как предварительные физические упражнения, обычная физическая нагрузка, ограничения в потреблении калорий или пунктуальный перебор калорий для достижения требуемого эффекта.

В соответствии с настоящим изобретением возникает возможность влиять на накопление внутриклеточных липидов в миоцитах (IMCL) в сторону либо повышения, либо понижения концентрации, используя пищевые композиции, содержащие специфические смеси пищевых липидов и необязательно другие компоненты, с целью модулирования функций. Большее накопление IMCL в конечном счете обеспечит дополнительный источник локальной липидной энергии для спортсменов, тренируемых на выносливость, улучшая их физические результаты. Меньшее накопление будет способствовать улучшению контроля над метаболизмом, к примеру, у лиц, ведущих сидячий образ жизни, и лиц с определенной степенью непереносимости глюкозы и устойчивости к инсулину, тем самым способствуя улучшению здоровья.

При потреблении в составе ежедневного рациона пищевая композиция настоящего изобретения с правильно подобранной смесью липидов будет способствовать накоплению IMCL. При применении с целью повышения уровня IMCL изобретение обладает тем преимуществом, что запасы IMCL у спортсменов, тренируемых на выносливость, можно повысить предсказуемым образом так, чтобы добиться максимальных результатов. Таким образом, преимущество настоящего изобретения заключается в том, что тренируемые на выносливость спортсмены могут повышать или понижать свой уровень IMCL контролируемым образом во время диетической подготовки к соревнованию или после него, если они желают довести до максимума энергетические резервы мышц в виде IMCL.

Основная концепция настоящего изобретения состоит в понимании того, что для достижения указанных выше результатов решающее значение имеет "заправка" специфическим липидным "горючим", а не хроническая адаптация метаболизма, так как именно такой подход способствует значительному сокращению периода потребления жира. Это является достоинством, так как сильное потребление жира при продолжительных тренировках спортсмены считают особенно трудным и утомительным. Изобретение применяется, наряду с диетическими подходами, для усиления запасания гликогена в мышцах с тем, чтобы оптимизировать восстановление или пополнение (и даже переполнение) обоих видов внутримышечного "топлива", необходимого для достижения результатов, то есть IMCL и гликогена. Углеводный компонент, содержащийся в композиции по настоящему изобретению, способствует направлению поступающих с пищей липидов в сторону накопления, а не окисления.

При применении с целью предупреждения накопления IMCL изобретение обладает тем преимуществом, что запасы IMCL у лиц, ведущих сидячий образ жизни, можно уменьшить предсказуемым образом с тем, чтобы улучшить чувствительность к инсулину, что благотворно скажется на общем состоянии здоровья. Одно из достоинств настоящего изобретения вытекает из перекрестных наблюдений о том, что устойчивость к инсулину положительно и независимо коррелирует с IMCL у лиц, не являющихся спортсменами. Преимущество данных липидных смесей, применяемых для предупреждения IMCL, подтверждается наблюдениями о том, что различные жирные кислоты накапливаются в мышечных клетках in vitro в различной степени, и оно основывается на данных о существовании молекулярной связи между возрастанием доступности насыщенных жирных кислот и возникновением устойчивости к инсулину в скелетных мышцах. Применение среднецепочечных глицеридов подкрепляется тем фактом, что эти липиды окисляются быстрее и запасаются в организме с меньшей эффективностью, чем длинноцепочечные глицериды. Включение минералов в композицию подкрепляется тем, что насыщенные длинноцепочечные жирные кислоты (особенно, когда они находятся в положении 1 или 3 молекулы глицерина) подвергаются омылению и выводятся в виде солей кальция (или магния) нерасщепленными вместе с калом, вследствие чего часть из них даже не поступает в кровь.

Далее изобретение иллюстрируется неограничивающими примерами.

Пример 1

Получение пищевых композиций для повышения или снижения накопления IMCL

Использовали мышечные клетки из скелетных мышц человека в качестве модели для тестирования эффекта различных жирных кислот (в виде предшественников) на степень накопления триглицеридов в мышцах.

Первичные культуры получали из банка клеток-сателлитов, полученных путем мышечных биопсий от пациентов без мышечных заболеваний. Сначала получали безнервные мышечные культуры в монослое, а затем их культивировали в среде DMEM-М-199, 3:1, с добавлением 10% эмбриональной телячьей сыворотки, 10 мкг/мл инсулина, 2 мМ глутамина, 25 нг/мл фактора роста фибробластов (FGF) и 10 нг/мл эпидермального фактора роста (EGF). Сразу после слияния миобластов клетки промывали сбалансированным солевым раствором Хэнкса и добавляли среду, лишенную FGF, EGF и глутамина. Мышечные культуры поддерживали в этой среде вплоть до 4 недель.

Клетки инкубировали в среде DMEM + глюкоза (25 мМ) +0,5 мМ соли свободной жирной кислоты (FFA), связанной с альбумином (в независимых опытах по каждой FFA), в течение 24 ч при 37°С. Вот пример жирных кислот, используемых в смеси 1 (усиливающей накопление IMCL): олеат (С18:1, цис), линолеат (С18:2, цис/цис), линолеат n-6 и линолеат n-3.

Вот пример жирных кислот, используемых в смеси 2 (угнетающей накопление IMCL): октаноат (С8:0), пальмитат (С16:0) и стеарат (С18:0).

После инкубации клеточные липиды экстрагировали по методу Bligh and Dyer (Can. J.Biochem. Physiol. 37: 911-917, 1959). Для определения содержания IMCL экстракты получали соскобом монослоев клеток в буфере, состоящем из 50 мМ трис, 100 мМ KCl, 20 мМ KF, 0,5 мМ ЭДТА и 0,05% Lubrol PX, pH 7,9, и обрабатывали ультразвуком 3 раза по 5 секунд. Гомогенаты центрифугировали 15 мин при 11000×g и отбирали супернатанты. Общее содержание триацилглицерина (то есть IMCL) определяли на аутоанализаторе Cobas-Bio с помощью набора GPO-Trinder, используя в качестве стандарта триолеин, ресуспендированный в буфере для экстракции. Внутриклеточную природу триглицеридов в миоцитах подтверждали гистохимическим окрашиванием с помощью Sudan III в 70% этаноле.

Как следует из чертежа, не наблюдалось накопления IMCL в клетках, подвергавшихся воздействию среднецепочечной жирной кислоты октаноата (сравнимо с контрольной средой без этой жирной кислоты), тогда как значительное накопление наблюдалось при инкубации с длинноцепочечной жирной кислотой. Насыщенные жирные кислоты пальмитат и стеарат вызывали умеренный синтез без особых различий между ними. Напротив, заметно более высокий синтез наблюдался при использовании ненасыщенных жирных кислот олеата и линолеата по сравнению с насыщенными жирными кислотами (в 2,5-4 раза выше).

Этот пример показывает, что мышечные клетки, подвергавшиеся воздействию различных жирных кислот, накапливают их в разной степени, что выражается либо в повышении, либо в понижении уровня IMCL.

Пример 2

Способность к модуляции IMCL у человека посредством диеты

С помощью протонной ЯМР-спектрометрии исследовали влияние диеты на накопление IMCL у человека. Шесть испытуемых, тренированных на выносливость, подвергали упражнениям на 2 часа (что должно уменьшить запасы IMCL в мышцах), после чего они соблюдали диету с низким содержанием жира (15% энергии в виде липидов) в течение полутора дней.

В другом случае они соблюдали диету, обогащенную жиром (55% энергии в виде липидов), после упражнений. Более 50% жирных кислот в диете с высоким содержанием жира поступало в виде продукта питания с жирнокислотным профилем, выбранным для усиления накопления IMCL, в данном случае: 59% олеиновой кислоты, 26% линолевой кислоты, 5% пальмитиновой кислоты и 3% стеариновой кислоты. Эти диеты были изокалорическими.

Содержание IMCL измеряли до и после соблюдения диеты в мышце tibialis anterior правой ноги согласно Boesch et al., Magn. Reson. Med. (1997) 27:484-493.

Содержание IMCL, нмоль/кг сырого веса мышц	Диета с низким содержанием жира	Диета с высоким содержанием жира
перед диетой	2,53±1,13	2,53±1,55
после диеты	2,73±1,15	4,25±1,99

Изменение уровня IMCL после диеты с низким содержанием жира не отличалось от нуля. После диеты с высоким содержанием жира уровень IMCL возрастал на 68% (р<0,001).

Этот пример показывает, что у лиц, подвергавшихся воздействию продукта, содержащего липиды с жирными кислотами, выбранными для усиления накопления, происходит накопление IMCL.