CN1319472C - 用于增加肌细胞内脂质含量的含有油酸脂肪酸和ω－6脂肪酸的脂质混合物及食品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及含有食用脂质的特定混合物的营养组合物，其适于特别地使肌肉组织中肌细胞内脂质的含量向着较高浓度或较低浓度变化。

Description

用于增加肌细胞内脂质含量的含有油酸脂肪酸和Ω-6脂肪酸的脂质混合物及食品
本发明涉及含有食用脂质的特定混合物的营养组合物，其适于特别地使肌肉组织中肌细胞内脂质的含量向着较高浓度或较低浓度变化。
哺乳动物的肌细胞的主要能量来源是碳水化合物(特别是糖原)和脂肪。
糖原是一种由多达120,000个葡萄糖单体组成的大分子，其贮存于肌肉和肝脏细胞的细胞质中分散的小颗粒内，这些小颗粒还含有合成或分解所述聚合物所需的酶。当有外来信号(例如当肌细胞需要高能量时或者当出现低血糖时)时肌肉和肝脏细胞中的糖原就会分解。
在体内，因为还可以在无氧的情况下分解葡萄糖，所以糖原主要用于快速提供能量。而且，除了可以使血液中的葡萄糖含量不变以外，已表明肌肉中糖原的浓度是决定耐力的重要因素之一。因此，对于运动员来说在进行运动之前摄取足量的碳水化合物以提高耐力是重要的。
脂肪除了可以提供必需的脂肪酸和用于维他命的溶剂体系之外，还是哺乳动物日常身体活动的主要能量来源。用于肌细胞中氧化反应的脂肪既可以从肌外源(extramuscular sources)(以循环脂质为例)获得又可以从肌内源(intramuscular sources)获得。
肌内源主要包括两个不同的脂质区室。一种肌内源由存在于肌肉纤维和指定的肌细胞外脂质(EMCL)之间的脂肪细胞组成。另一个脂质区室以与肌肉线粒体接触的分散的脂滴为代表，该脂质源被称为肌细胞内脂质(IMCL)。
根据工作负荷，肌肉的能量代谢采用不同比例的碳水化合物和脂质。最近，研究已表明在耐力运动过程中意外的高比例的脂质能量来自肌肉甘油三酯。
为此，人们已注意到长期的持久运动可以增加肌肉甘油三酯的贮存(Morgan等，Am.J.Physiol.216(1969)，82-86)以及脂肪酸的吸收和氧化(Turcotte等，Am.J.Physiol.262(1992)，E791-E799)，这一事实被认为是在次最大运动期间节约糖原的原因之一，并最终有助于提高身体状况。
另一方面，已知供给高碳水化合物的食物是运动前补充糖原的最佳方式，并且还可能导致减少肌肉中脂肪的贮存。此外，认为长期的持久运动实质上可导致IMCL的损耗(Oberholzer等，Schweiz Z.Sportmed.24(1976)，71-98)。因此目前认为可能存在这种运动状态，即仅由于本地贮存的脂质的可周性降低而限制运动量。
因此，本领域需要能够改变肌细胞中肌细胞内脂质含量的方法，以实现作为能量贮存的糖原和IMCL之间的最佳平衡状态。
因此本发明的目的在于提供这种方法。
现已通过含有一定量的特定脂质的脂质混合物解决了这个问题，这样就可以改变个体肌细胞中肌细胞内脂质的含量。
在附图中
图1显示了实验结果，其中肌细胞已经与各种脂肪酸接触。
用于促进IMCL贮存的本发明的脂质混合物包含50-70％油酸、20-35％n-6亚油酸、15-25％n-6亚麻酸或n-6系的具有更长链的脂肪酸、总量为0-15％的硬脂酸和棕榈酸以及1-10％n-3系的多不饱和脂肪酸，其中各自呈甘油酯的形式，并且全部都以营养制品中最终的脂肪含量为基准。
使用的多不饱和脂肪酸的实例有n-3亚油酸、n-3亚麻酸、二十碳三烯酸(C20:3n-6顺式)、双同-γ-亚麻酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸(C20:5n-3顺式)和二十二碳六烯酸(C22:6n-3顺式)。
本混合物中硬脂酸和棕榈酸的重要作用主要在于为生产者减轻混合该混合物的烦恼。
脂质混合物可以照这样使用，例如用作食用油，但是同样可以作为脂肪包含于含碳水化合物的食物中，且提供不少于30％，优选30-70％的能量。可提供0-20％能量的胰岛素产生的蛋白质(insulinogenic proteins)例如来自乳清部分或水解产物，以及氨基酸例如亮氨酸(提供0-5％能量)和/或精氨酸(提供0-5％能量)也可以包含于本组合物中。
根据替换实施方案，本发明还提供了一种用于减少个体中IMCL积累的脂质混合物。该混合物包含40-65％中链甘油三酯(C6-C12脂肪酸)、20-50％具有优选在甘油分子的1位和/或3位被酯化的长链(≥C14链长)饱和脂肪酸的甘油三酯，以及0-30％具有优选在结合了长链脂肪酸的同一甘油分子的2位被酯化的单不饱和脂肪酸或多不饱和脂肪酸。
C6-C12脂肪酸的实例有己酸、辛酸、癸酸和十二烷酸，长链脂肪酸的实例有棕榈酸、棕榈油酸、硬脂酸和油酸，而本发明的混合物使用的多不饱和脂肪酸的实例有亚油酸、亚麻酸、二十碳三烯酸(C20:3n-6顺式)、双同-γ-亚麻酸、花生四烯酸和二十碳五烯酸(C20:5n-3顺式)。
单不饱和脂肪酸或多不饱和脂肪酸的作用主要是提供在胃肠道中更易水解的分子。
可以原样使用该脂质混合物。然而，含有如上所述的脂质混合物的组合物还可以包含可可油和/或棕榈仁油(作为中链甘油三酯部分的成分)、甘油一酯和甘油二酯和其他的甘油三酯，以及甘油三乙酸酯(0-10％脂肪)。
最终组合物也可以包括矿物，特别是作为盐的钙或镁(0.5-2.0％单位重量)。这种特征可以使部分脂肪不能被消化，并因此无法为身体所用。
可以向该组合物添加其他组分，以增加或抑制IMCL沉积的例如肉碱和肌酸，或者以提高营养价值的例如维他命或其他必要的脂肪酸，或者以确保适当保存期的例如食品级的抗氧化剂。
最终的营养配方既可呈液态食品形式又可呈固态食品形式。原则上，可以原样使用本发明的脂质混合物或者将其添加到任何食物中，条件是主要通过本发明的脂质混合物来实现个体对脂肪的摄入，以达到期望的目的，即增加或降低IMCL的含量。这种食物的实例有乳品、酸奶酪、凝乳、干酪、发酵乳、基于乳品的发酵制品、冰淇淋、基于发酵谷类的制品、基于乳品的粉末、婴儿食品、能量棒、液体食品、临床滋养肠的食物、能量饮品和宠物食品。
本发明的特定的脂质混合品还可以相同的方式作为食用油、配料(例如在色拉味调料中或用于烘烤蛋糕)或者煎炸油。
可以理解本发明还包括两种脂质混合物的混合体，其可以使IMCL的含量略微地增加或减少或者保持恒定。可以将该脂质混合物与生活方式方面的因素(诸如先前的锻炼、普通的身体运动、限制卡路里或按时的过量食用卡路里)相结合的方式来达到预期的效果。
根据本发明，现可以使用含有食用脂质的特定混合物并可以包含其他组分的营养组合物或食品组合物，使肌细胞内脂质(IMCL)的积累向着较高浓度或较低浓度变化，以调节机能。IMCL的较多积累将最终为耐力运动员提供额外的本地脂质能量的来源，以提高他们的身体状况。减少IMCL的积累将有助于改善例如久坐个体和具有一定程度的葡萄糖不耐受性和胰岛素抗性的久坐个体中的代谢控制，从而促进更好的健康状况。
当具有适当设计的脂质混合物的本发明的食品组合物作为日常食物的一部分被消化时，该食品组合物可促进IMCL的贮存。在用于增加IMCL的处理中，本发明提供了这一优点，即可以预期地增加耐力运动员的IMCL贮存，以最大限度地增加其状况。因此，本发明提供的优点在于当希望最大限度地增加作为IMCL的肌肉能量贮存时，耐力运动员可以在赛事的饮食准备过程中，或者在赛事之后以可控制的方式增加或减少他们的IMCL含量。
决定状况的关键所在是填充特定的脂质燃料库，而不是诱导长期的代谢适应，这样就允许更短时间的脂肪供给，通过理解这些就可以明白本发明的基本思想。这成为优点是因为运动员对在连续训练的过程中食用大量脂肪感到非常困难和厌倦。除了作为饮食策略，本发明还可用于促进肌肉糖原的贮存，以使恢复或填充(甚至过度补偿)状况所必须的肌细胞内能量燃烧物IMCL和糖原达到最优化。包含在本发明的组合物中的碳水化合物成分有助于引导饮食脂质的贮存，而不是氧化。
在用于防止IMCL积累的处理中，本发明提供了如下优点，即可以预期地减少久坐人群的IMCL贮存，以改善胰岛素敏感性，从而有益于他们的全面健康。本发明的一个优点是因为代表性的观察显示在于在非运动个体中胰岛素抗性独立地与IMCL正相关。用于阻止IMCL的特定的脂质混合物的优点在以下观察结果中得到证实，即不同的脂肪酸以不同的程度在体外积累于肌细胞内，并且该优点以存在分子联系为依据，即在增加的饱和脂肪酸的可利用性与骨骼肌肉内胰岛素抗性的形成之间存在分子联系。使用中链甘油酯是因为观察到相对于长链甘油酯，这些脂质能更快地被氧化，并以更低的效率贮存在体内。在组合物中包含矿物是因为观察到使饱和的长链脂肪酸(特别是当它们位于甘油分子的1位或3位上的时候)皂化，并将其作为钙盐(或镁盐)未被消化地排泄在排泄物中，结果它们中的一部分甚至无法到达血液。
现通过非定性的实施例来描述本发明。
实施例1
用于增加或减少IMCL贮存的营养组合物的制备
用人体骨骼肌细胞作为模型，检测不同脂肪酸(作为前体)可能对肌肉甘油三酯的贮存程度产生的影响。
原代培养物是从没有肌肉疾病的病人体内得到的一群肌肉活检组织的卫星细胞。建立单层的无神经的肌肉培养物，然后使它们在DMEM-M-199介质(3∶1)中生长，并向其中加入10％胎牛血清、10μg/ml胰岛素、2mM谷酰胺、25ng/ml成纤维细胞生长因子和10ng/ml表皮生长因子，这些补充物与介质的比例是1∶3。成肌细胞合成后立即在Hank’s平衡盐溶液中清洗细胞，并加入一种无FGF、EGF和谷酰胺的介质。将该肌肉培养物在这种介质中保持最多四星期。
在37℃下使用DMEM+葡萄糖(25mM)+与清蛋白结合的0.5mMFFA盐(在对每种FFA的独立实验中)培养细胞24小时。作为举例，混合物1(促进IMCL贮存)中使用的脂肪酸有油酸酯(C18:1顺式)、亚油酸酯(C18:2顺式/顺式)、n-6亚油酸酯和n-3亚油酸酯。
作为举例，混合物2(抑制IMCL贮存)中使用的脂肪酸有辛酸酯(C8:0)、棕榈酸酯(C16:0)和硬脂酸酯(C18:0)。
经培养后，按照Bligh-Dyer法(Can.J.Biochem Physiol 37：911-917，1959)萃取细胞脂质。为了确定IMCL含量，通过在包含50mM Tris、100mM KCl、20mM KF、0.5mM EDTA和0.05％Lubrol PX的pH值为7.9的缓冲液中刮出细胞单层来制备萃取物，并且对它们进行三次5秒钟的超声处理。然后使匀浆在11,000g速率下离心分离15分钟，收集得到的上层清液。以再次悬浮在萃取缓冲液中的甘油三油酸酯为标准，使用具有GPO-Trinder工具包的Cobas-Bio自动分析仪测定总的甘油三酯(即IMCL)。通过使用70％乙醇中的Sudan III进行组织化学着色来显示甘油三酯的肌细胞内性质。
如图1所示，在与中链FA辛酸酯接触的细胞内没有观察到IMCL的积累(对比无FA酸的对比介质)，然而在用长链FA培养后出现了大量积累。饱和的FA棕榈酸酯和硬脂酸酯引发了适度合成，且二者之间没有明显差别。相反，相对于饱和的FA，不饱和的FA-油酸酯和亚油酸酯引发了明显较高的合成(高出2.5-4倍)。
该实施例证实，与不同脂肪酸接触的肌细胞积累它们的程度不同，从而导致较高或较低的IMCL含量。
实施例2
通过饮食调节人体内IMCL的能力
采用质子NMR光谱法研究饮食对人体内IMCL贮存的影响。让六位受耐力训练的研究对象进行2个小时的运动(目的是降低肌肉内IMCL的贮存)，然后他们食用低脂肪(脂质提供15％能量)的食物一天半。
另一种情况是他们在运动后食用富含脂肪(脂质提供55％能量)的食物。提供其中脂肪酸超过50％的高脂肪食物作为具有用于促进IMCL贮存的脂肪酸分布图的食品，在该例中是59％油酸、26％亚油酸、5％棕榈酸和3％硬脂酸。这些食物是等热量的。
根据Boesch等，Magn.Reson.Med(1997)27：484-493，在饮食之前和饮食之后测定右腿的胫骨前肌内的IMCL含量。
  IMCL含量mmol/kg湿肌肉   低脂肪的食物   高脂肪的食物
  饮食前   2.53±1.13   2.53±1.55
  饮食后   2.73±1.15   4.25±1.99
食用低脂肪食物之后IMCL含量的变化不异于0。食用高脂肪食物之后，IMCL含量增加了68％(P＜0.001)。
该实施例证实，人在食用能够提供脂质(其具有用于促进贮存的脂肪酸)的制品后会积累IMCL。

Claims (8)

1.一种用于增加个体内肌细胞内脂质含量的脂质混合物，其特征在于其包含
50-70％油酸，
20-35％n-6亚油酸，
15-25％n-6亚麻酸或n-6系中更长链的脂肪酸，
总含量为0-15％硬脂酸和棕榈酸，和
1-10％n-3系的多不饱和脂肪酸。
2.一种食品，其特征在于其包含根据权利要求1的脂质混合物。
3.根据权利要求2的食品，其特征在于其包含碳水化合物。
4.根据权利要求3的食品，其特征在于其还包含胰岛素产生的蛋白质。
5.根据权利要求4的食品，其特征在于其还包含氨基酸。
6.根据权利要求3-5中任一项的食品，其选自乳品、基于乳品的发酵制品、冰淇淋、基于发酵谷类的制品、基于乳品的粉末、婴儿食品、能量棒、液体食品、临床滋养肠的食物、能量饮品和宠物食品。
7.根据权利要求1的脂质混合物的用途，其特征在于将它用于制备食品。
8.根据权利要求7的用途，其中所述的食品选自乳品、基于乳品的发酵制品、冰淇淋、基于发酵谷类的制品、基于乳品的粉末、婴儿食品、能量棒、液体食品、临床滋养肠的食物、能量饮品和宠物食品。
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