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.
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Campo técnico de la invención
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.
Antecedentes de la invención
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.
Descripción de la invención
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.
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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.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 muestra la digestibilidad in vitro del eritritol de O-\alpha-D-glucopiranosilo obtenido según el ejemplo 3.
Descripción detallada de la invención
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.
Tetritoles de glucopiranosilo
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.
Liberación de energía sostenida
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.
Composiciones para alimentos, piensos y bebidas
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.
Procedimiento para la preparación de las composiciones de liberación sostenida de energía
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.
Ventajas de la invención
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.
Ejemplos Ejemplo 1 Síntesis del eritritol de O-\alpha-D-glucopiranosilo
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).
Ejemplo 2 Purificación del eritritol de O-\alpha-D-glucopiranosilo
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%.
Ejemplo 3 Digestibilidad in vitro del eritritol de O-\alpha-D-glucopiranosilo
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.
TABLA 1 Porcentaje de glucosa liberada durante la digestión in vitro
1
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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