Что такое CCD и при чём здесь кукуруза

На длинной велопоездке или пробежке бывает обидный момент: силы ещё нужны, а пить сладкий спортивный напиток уже не хочется. В желудке тяжесть, жидкость плещется, очередной глоток приходится делать через силу. Между тем работающим мышцам необходимы углеводы, а организму — вода.

Как совместить эти задачи в одной бутылке? Японская компания Glico предложила решение на уровне самой молекулы углевода. Её циклический кластерный декстрин — CCD — позволяет создавать напитки с заметным количеством энергии и низкой осмотической нагрузкой. Именно это сочетание делает его интересным для бега, велосипеда, плавания и других продолжительных нагрузок.

Чтобы разобраться в этой технологии, полезно проследить весь путь напитка: что находится в бутылке, как состав влияет на прохождение желудка и каким образом углеводы становятся доступными работающим мышцам. Тогда становятся понятнее и результаты исследований: почему учёные измеряют время опорожнения желудка, спрашивают об ощущении нагрузки и проверяют способность продолжать работу после длительного усилия.

Главный вопрос — как совместить достаточное количество углеводов с напитком, который удобно пить во время движения. У CCD есть особенности молекулярной структуры, позволяющие решать эту задачу при разработке спортивных формул. Ниже разберём их по порядку.

Что такое CCD и при чём здесь кукуруза

CCD получают из кукурузного крахмала. Его исходная основа — амилопектин: крупная молекула, в которой множество глюкозных звеньев соединено в разветвлённые цепи. Glico использует разветвляющий энзим, который перестраивает связи и образует более компактные структуры с циклическими участками, сохраняя характерные для амилопектина кластеры.

Так получается хорошо растворимый углевод с крупными молекулами и достаточно однородным распределением их размеров. Его научное название — высокоразветвлённый циклический декстрин, или HBCD. В спортивном питании используется сокращение CCD (Cyclic Cluster Dextrin), а Glico выпускает ингредиент под названием Cluster Dextrin.

Это технология с историей: в Японии ингредиент используется в пищевых продуктах с 2002 года. Его свойства пригодились и в спортивном питании, и в производстве порошковых продуктов.

Красная кривая — Cluster Dextrin; зелёная — декстрин DE3, жёлтая — DE9, чёрная — DE16. По горизонтали показана молярная масса на логарифмической шкале, по вертикали — распределение массовой доли. Узкий пик CCD отражает более однородное распределение молекулярной массы. Источник: Glico.

Почему граммы углеводов — ещё не вся история

Представим две бутылки с одинаковым количеством воды и углеводов. В одной — глюкоза, в другой — CCD. По запасу углеводной энергии они сопоставимы, но на уровне растворённых частиц устроены совершенно по-разному.

Глюкоза растворяется в виде множества отдельных маленьких молекул. У CCD большое число глюкозных звеньев собрано в одну крупную молекулу. Поэтому при одинаковой массе углеводов отдельных частиц в растворе существенно меньше.

Это важно для осмотического давления — свойства раствора, связанного с количеством растворённых частиц и движением воды. Для наглядности можно представить людей, которые едут по одному в автомобилях или вместе в автобусах: пассажиров столько же, а отдельных транспортных средств на дороге намного меньше. CCD похож на такой «автобус» для глюкозных звеньев.

В результате можно положить в напиток достаточное количество углеводов, не увеличивая осмотическую нагрузку так сильно, как при добавлении того же количества глюкозы. Крупная молекула при этом остаётся хорошо растворимой — сочетание, которым и интересен Cluster Dextrin. Glico: свойства и применение

Что означает «гипотонический напиток»

У гипотонического напитка концентрация осмотически активных частиц ниже, чем в плазме крови. У изотонического она примерно сопоставима, у гипертонического — выше.

Слово «гипотонический» поэтому не означает, что в напитке обязательно мало углеводов. Имеет значение, в какие молекулы они собраны. CCD позволяет совместить углеводное питание с гипотонической формулой.

Наглядный пример дали исследования спортивных напитков: формула на основе CCD имела осмотическую концентрацию около 150 мОсм, на основе обычного декстрина DE16 — 269 мОсм, а на основе глюкозы — 787 мОсм. Основного углевода во всех трёх было по 10%; напитки также содержали одинаковые дополнительные ингредиенты, включая фруктозу и соли. Разница возникла благодаря выбору углеводной основы. Takii и соавт., 2004

Гипотоничность — характеристика готового раствора. Поэтому порошок важно разводить в указанном производителем объёме воды: итоговые свойства зависят от всей рецептуры, включая углеводы, электролиты и другие компоненты.

Здесь легко спутать два значения слова «концентрация». Десять процентов углеводов описывают их количество в растворе, а осмотическая концентрация — количество растворённых частиц. Большая углеводная молекула содержит много глюкозных звеньев, но до расщепления остаётся одной молекулой. Поэтому одинаковая масса разных углеводов не означает одинаковую осмотическую концентрацию.

Добавленные соли, сахара и другие растворимые компоненты также участвуют в формировании свойств напитка. Поэтому характеристика «гипотонический» относится к определённой готовой рецептуре и разведению. Само наличие CCD в составе ещё не описывает все свойства раствора.

Как напиток становится энергией

Между глотком из бутылки и работой мышц есть несколько этапов. Сначала напиток проходит из желудка в тонкий кишечник. Затем пищеварительные энзимы расщепляют углеводы, а образовавшаяся глюкоза всасывается и поступает в кровоток. Мышцы могут использовать её для получения энергии.

CCD удобен тем, что сочетает низкую осмотическую нагрузку исходного раствора с доступностью для пищеварения. Его большая молекула служит формой доставки глюкозы, которую затем высвобождают энзимы. Glico сообщает о полном расщеплении CCD до глюкозы в лабораторной модели пищеварения со скоростью, сопоставимой с обычным декстрином.

При длительной нагрузке такая подпитка помогает обеспечивать работающие мышцы углеводами. Для спортсмена имеет значение весь путь: насколько легко выпить напиток, как быстро он покидает желудок и насколько хорошо переносится во время движения.

Три этапа, которые важно различать

Прохождение желудка определяет, как быстро напиток поступает дальше по пищеварительному тракту. Расщепление углеводов делает отдельные глюкозные звенья доступными для всасывания. Использование энергии мышцами происходит уже после её поступления в организм. Эти процессы связаны, но измерение одного из них не заменяет измерение остальных.

Именно поэтому в исследованиях CCD используют разные подходы: УЗИ для наблюдения за желудком, опросники для оценки самочувствия и нагрузочные тесты для проверки работоспособности. Вместе они дают более полное представление о продукте, чем один показатель или одно обещание «быстрой энергии».

Что показали исследования

Быстрее проходит через желудок

В работе 2005 года десять здоровых добровольцев пили разные углеводные растворы, а исследователи с помощью УЗИ наблюдали за опорожнением желудка.

Спортивный напиток на основе 10% CCD, осмотическую концентрацию которого довели до 150 мОсм добавлением минералов, витаминов и органических кислот, покидал желудок статистически значимо быстрее, чем напиток на основе 10% обычного декстрина DE16.

Интересная деталь: эта формула проходила через желудок быстрее и простого 10%-го раствора CCD. Результат показывает, насколько важна работа над напитком целиком: сочетание углеводной основы и остальных компонентов позволяет одновременно доставлять энергию, жидкость и минералы. Takii и соавт., 2005

По горизонтали — осмотическая концентрация, по вертикали — время опорожнения желудка: чем ниже точка, тем быстрее раствор покидает желудок. Красный квадрат обозначает напиток на основе Cluster Dextrin, красный круг — раствор самого ингредиента. На графике также сохранены глюкоза, мальтоза, сахароза, декстрин DE16, напиток на его основе и два спортивных напитка A и B. График показывает, что результат зависит от состава готового напитка. Источник: Glico.

Меньше дискомфорта во время велосипедной нагрузки

В исследовании 2004 года семь здоровых нетренированных мужчин пробовали воду и напитки на основе CCD, глюкозы и обычного декстрина. После разминки и приёма напитка они отдыхали десять минут, затем выполняли получасовую нагрузку на велоэргометре.

Напиток с CCD быстрее покидал желудок по сравнению с глюкозным. Участники отмечали меньшее ощущение распирания, а отрыжка возникала статистически значимо реже, чем после напитков с глюкозой и обычным декстрином.

Это преимущество легко понять без лабораторных терминов: когда животу комфортнее, легче продолжать пить и поддерживать питание во время движения. Takii и соавт., 2004

В этом исследовании лабораторное измерение дополнили ощущениями самих участников. Скорость прохождения желудка и комфорт — связанные, но разные результаты: первый получают с помощью прибора, второй описывает человек. Для спортивного напитка ценность имеет сочетание обоих показателей, поскольку питанием приходится пользоваться непосредственно во время работы.

Нагрузка ощущается легче

В двойном слепом перекрёстном исследовании 2014 года сравнили приём 15 г CCD и такого же количества мальтодекстрина во время нагрузки на выносливость. Перекрёстный формат означает, что участники пробовали оба варианта в разные дни.

Ощущение усилия оценивали по шкале RPE: человек отмечал, насколько тяжело ему выполнять работу. Через 30 и 60 минут после приёма CCD рост этой оценки был статистически значимо меньше, чем после мальтодекстрина. Иными словами, по мере продолжения нагрузки усилие субъективно нарастало не так сильно.

Для длинной тренировки это понятный и практически интересный результат: важно не только выполнить работу, но и то, насколько тяжёлой она ощущается. Furuyashiki и соавт., 2014

Красная линия с треугольниками — Cluster Dextrin, синяя с квадратами — мальтодекстрин DE19. По горизонтали — время после приёма, по вертикали — изменение оценки воспринимаемого усилия (RPE). Показаны средние значения ± SE (n = 24); ** p < 0,01, * p < 0,05. При CCD оценка усилия нарастала меньше. Источник: Glico.

Дольше сохраняется способность к интенсивной работе

В исследовании 2015 года семь пловцов высокого уровня выполняли один и тот же протокол после CCD, глюкозы или воды. Углеводная доза составляла 1,5 г на килограмм массы тела.

Сначала шли десять циклов: пять минут плавания при интенсивности 75% VO₂max и три минуты отдыха. Затем спортсмены переходили к заключительному отрезку при 90% VO₂max и плыли до утомления. VO₂max характеризует максимальную способность организма потреблять кислород; работа на уровне 90% от этого показателя — уже очень интенсивная.

На заключительном отрезке среднее время составило:

Разница была статистически значимой. После предшествующих 80 минут чередования плавания и отдыха спортсмены с CCD дольше выдерживали финальное интенсивное усилие. Это конкретный пример того, как выбор углеводного напитка может повлиять на выносливость к концу продолжительной нагрузки. Shiraki и соавт., 2015

Чёрный столбец — вода, синий — глюкоза, красный — Cluster Dextrin. По вертикали — секунды плавания до утомления на заключительном интенсивном этапе. Полосы погрешности и скобки сохранены по оригиналу; звёздочки обозначают статистически значимые различия CCD с водой и глюкозой (p < 0,05). Источник: Glico.

Есть интересные данные о реакции организма на нагрузку

В другом исследовании семь триатлетов участвовали в двух дуатлонах: 5 км бега, 40 км велосипеда и ещё 5 км бега. На одном старте они получали напиток с CCD, на другом — с глюкозой.

После CCD уровни нескольких сигнальных белков иммунной системы — IL-8, IL-10 и IL-12p40 — в моче были ниже. Авторы рассматривают полученные данные как указание на возможное смягчение стрессовой реакции организма на истощающую нагрузку. Это дополняет исследования пищеварительного комфорта и работоспособности ещё одним направлением: как организм реагирует на продолжительное усилие. Suzuki и соавт., 2014

Такое измерение помогает изучать биологическую реакцию на нагрузку, но не даёт прямого ответа, через сколько часов спортсмен восстановится или насколько лучше выполнит следующую тренировку. В статье это отдельное направление исследований, дополняющее более наглядные результаты по пищеварительному комфорту и продолжительности работы.

Преимущества, которые ощущаются в обычной тренировке

У CCD есть и вполне бытовые достоинства. Он хорошо растворяется и сам по себе обладает слабой сладостью. Поэтому углеводный напиток может содержать заметное количество энергии без приторного вкуса. Конкретный вкус, конечно, зависит от готовой формулы.

Это особенно удобно на длинной дистанции, когда от сладких гелей и напитков устаёшь раньше, чем заканчивается потребность в питании. Жидкая форма также позволяет получать углеводы небольшими порциями, не останавливаясь для еды.

Для бегуна интерес представляет комфорт во время движения. Для велосипедиста — возможность пить и получать энергию на протяжении нескольких часов. Для любителя плавания и триатлона — сочетание углеводной подпитки с результатами исследований выносливости.

Что дают свойства CCD во время нагрузки

Главное преимущество CCD — возможность совместить углеводное питание с низкой осмотической концентрацией напитка. В рассмотренных исследованиях это сочетание проявлялось в более быстром прохождении желудка и меньшем пищеварительном дискомфорте по сравнению с отдельными формулами на основе глюкозы или обычного декстрина. В нагрузочных испытаниях также наблюдали меньшее нарастание ощущения тяжести работы и более продолжительное выполнение заключительного интенсивного отрезка.

Для длительной тренировки эти результаты связаны общей задачей: продолжать получать энергию и жидкость, сохраняя комфорт во время движения. При этом исследование опорожнения желудка показало особенно важную деталь: готовая спортивная формула с CCD проходила желудок быстрее простого раствора самого ингредиента. Именно сочетание углеводной основы и остальных компонентов определяет свойства напитка.

Как Glico использует CCD в готовом напитке

Разработчик Cluster Dextrin выпускает на его основе Glico Power Production Extra Hypotonic Drink CCD — гипотонический углеводный напиток для восполнения энергии и жидкости во время нагрузки.

Порция порошка 45 г рассчитана на 500 мл воды и содержит:

В состав также входят семь витаминов группы B: B1, B2, B6, B12, ниацин, пантотеновая и фолиевая кислоты. Углеводная основа дополнена глюкозой, солями и лимонной кислотой. Производитель описывает вкус как лёгкий, подходящий для питья во время движения.

В одной бутылке объёмом 500 мл — 42,5 г углеводов и 170 ккал, при этом напиток имеет гипотоническую формулу. Здесь и проявляется практический смысл технологии: заметное количество углеводов сочетается с осмотической концентрацией ниже, чем у жидкостей организма. Glico разработала этот напиток для одновременного восполнения энергии, воды и натрия во время нагрузки.