CN102228239A - 基于纳米食品的营养素载运体系的构建方法 - Google Patents

Abstract

基于纳米食品的营养素载运体系的构建方法，其特征是：（1）按营养素与纳米食品质量比为1:4-200，将营养素与脂类含量12%以下、粒径分布峰值在400nm以下的纳米食品混匀；（2）在溶液体系中，以纳米食品质量计，调溶液浓度为0.5%-55%，再调节pH2.2-13，离子强度折合钠离子浓度为0.001mol/L至5mol/L，采取0-65W/cm²的超声振荡，温度为0-85℃，经1-48小时的集聚过程后，形成纳米食品团簇；或者，在固体状态下控制温度在0-230℃，压强在0.05-4MPa，相对湿度在0-100%，经2-80小时的集聚；（3）真空包装，常温或低温贮藏。本发明将营养素包裹在纳米食品团簇中，实现营养素的载运,稳定性提高了，可液态或固态存储，可减轻甚至避免营养素降解，后加工条件宽松；营养素纳米载运后，其生物利用率得到较大提高。

Description

基于纳米食品的营养素载运体系的构建方法

技术领域

本发明属食品加工领域。

背景技术

纳米载运体系的研究是纳米科学的研究热点之一，口服用纳米载药系统的研究，给食品科学利用纳米载体运输水不溶性营养物质，促进其口服吸收带来极大启发。纳米载体可以载运水不溶性的营养物质，提高其生物活性，促进这些营养物质的吸收利用。例如利用具壳聚糖涂层的纳米脂质体载运维生素E、维生素C，利用酪蛋白胶束载运维生素D等。

纳米载运体系载运营养物质，受到载体种类的制约。目前常用的纳米载运体系很多，主要包括无机纳米颗粒（如硅颗粒，纳米碳管），聚合物纳米颗粒（如聚苯乙烯球），纳米微囊，脂质体，脂胶束，树状聚合物（dendrimer）等。受到给药方式的限制，用于口服载运的纳米载体系统则要少得多。除利用磷酸钙纳米颗粒外，也有利用海藻酸等制备微胶囊来载运口服药物或营养。但口服载运体系主要还是来源于可食用脂质（疏水或两亲）大分子如聚氰基丙烯酸烷酯，聚甲基丙烯酸等形成的脂质体或胶束。这类纳米载体的制备过程比较复杂，存储条件也较为苛刻。

虽然数量众多的纳米载体所采用的材料多是经过美国食品与药品管理局（FDA）认证的无害材料，但口服摄入时，载体用量将远高于注射所需用量，且消化道内的吸收转运也更为复杂。即使其安全性有保障，食用者在心理上依然不容易接受大量人工合成的大分子物质。尤其在用于营养物载运时，因其摄入量大，且摄入者为健康人群，这些载体更加难以被接受。

用于口服载运的几种载体制备比较复杂，在药物或营养物的释放和利用却不甚理想。例如胶束，在其浓度发生较大变化（如稀释10倍）时，其浓度下降到临界浓度以下，则胶束发生解体，从而无法实现药物或营养载运。胶束和脂质体也无法固态存储，在食品营养强化时，胶束载运的营养物不能像普通添加剂那样被掺入。如果需要保证其浓度足够大，添加的数量就会非常大，而大量制备胶束载运营养物质还受到成本和技术的极大限制。

开发新的载运体系，必须克服载体制备困难，加工困难，消费者接受困难等问题。实现营养物的纳米载运，则可为食品营养强化提供新的思路，促进纳米技术在食品科学中的应用。

发明内容

本发明的目的在于构建一种新的营养素纳米载运体系，将营养素，尤其是水不溶性营养素和需要缓慢释放（延长吸收时间）的营养素结合到纳米载体上，使得营养素更加稳定易于加工，且生物利用率得到提高。具体的说，选用现有纳米食品，如纳米米粉，纳米面粉，纳米骨粉，纳米豆粕等作为原料，这些食品颗粒直径应在纳米尺度或至少亚微米尺度。将纳米食品颗粒与需载运的营养素混合，使得营养素吸附于食品颗粒表面。较充分的吸附有利于提高营养素的载运效率。通过控制纳米食品颗粒各种内外部条件，实现纳米食品颗粒可控聚集，形成纳米食品团簇，由此将营养素包裹载运其中。此后，即使纳米团簇发生破裂，营养素仍然被载运于团簇碎片中。

本发明构建基于纳米食品的营养素载运体系，采用优质食品原料，主要成分为蛋白质和多糖等，脂类含量12%以下。包括但不限于纳米豆粕，纳米米粉，纳米面粉，纳米骨粉等，粒径分布峰值在400nm以下即可直接使用。

纳米载运体系构建具体包括如下步骤。

1、营养素的混合与吸附。

按营养素与纳米食品质量比为1:4-200的比例，将营养素与纳米食品充分混匀，使营养素吸附于纳米食品表面。

两者可以以溶液状态混合，即将纳米食品颗粒溶液与营养素溶液直接混合。也可以将两者以干粉状态混合，即将纳米食品颗粒直接与营养素干粉混合。也可以将两者以固/液状态混合，即将营养素溶液均匀喷洒在纳米食品颗粒上，或将营养素干粉直接混入纳米食品颗粒的溶液中。

2、纳米食品团簇的制备。

营养素充分吸附在纳米食品表面后，通过各种内外部条件的调节，实现纳米食品团簇的可控聚集，完成营养物的载运。

在溶液体系中，以纳米食品质量计，调溶液浓度为0.5%-55%，再调节溶液体系中pH2.2-13，离子强度折合钠离子浓度为0.001mol/L至5mol/L，采取0-65W/cm²的超声振荡，温度为0-85℃，经1-48小时的集聚过程后，使吸附有营养素的纳米食品颗粒形成纳米食品团簇。

在固体状态下控制温度在0-230℃，压强在0.05-4MPa，相对湿度在0-100%，经2-80小时的集聚后，形成吸附有营养素的纳米食品团簇。

3、基于纳米食品的营养素载运体系的包装与贮藏。

基于纳米食品的营养素载运体系，即纳米食品载运营养素形成的纳米食品团簇，可以以固体或液体的形式包装与贮藏。干粉制备的载运体系可直接采用现有工艺进行造粒，而后真空包装，常温或低温贮藏。溶液体系制备的纳米食品团簇可直接罐装，常温下短期贮藏，也可喷雾干燥后造粒，而后真空包装，常温或低温长期贮藏。

本发明所述的营养素可以是一种，或者两种以上。

本发明构建了一种基于纳米食品的营养素载运体系。直接将纳米或亚微米尺度的食品颗粒用作纳米载体，构建载运体系用于营养素的载运。具体地讲，就是利用食品颗粒的吸附性质和分散聚集性质，将营养物质包裹在纳米食品团簇中，以此实现营养素的载运。载运后的营养素稳定性提高，既可液态存储亦可固态存储，不仅可以有效减轻甚至避免营养素降解，对加工过程的要求也更加宽松。另一方面，纳米载运后，营养素的吸收途经增加，其生物利用率可得到较大提高。载运体系可只载运一种营养物，也可以同时载运2种或者更多的营养物。除用于食品营养强化外，本载运体系载运营养素后，也可制作各种小食品单独食用。

具体实施方式

下面通过以下实施例进一步说明本发明，但本发明并不受其限制。

实施例1：采用纳米豆粕载运β-胡萝卜素。

混合与吸附：以粒径峰值为90nm，且95%以上的纳米豆粕颗粒直径在140nm以下的纳米豆粕为载体。将纳米豆粕26g（溶于100mL，pH11的缓冲液体系中，阳离子强度0.7mol/L）与β-胡萝卜素6g（溶于乙醇中，浓度0.5g/mL）快速搅拌25分钟混合均匀。

纳米食品团簇制备：加热溶液至50℃，保温30分钟，再缓慢搅拌溶液体系4小时。

包装与贮藏：该溶液体系较稳定，加盖室温静置短期内不发生明显变化。该溶液体系经喷雾干燥、造粒后真空包装，室温或低温保存，保质期在3个月以上。

取上述溶液1mL，用截流分子量1000Da的半透膜透析30分钟，经高效液相色谱检测，仅17%的β-胡萝卜素出现在透析袋外，即83%的β-胡萝卜素是结合在纳米食品团簇上的。由此可计算得到纳米豆粕的载运容量为19%。

实施例2：采用纳米面粉颗粒载运维生素E。

混合与吸附：取径峰值300nm的纳米面粉粒5g（溶于0.05mol/L的醋酸溶液30ml中），搅拌均匀，逐滴加入溶于3mL精炼大豆油的0.2g维生素E（含微量蔗糖酯），强烈搅拌混匀。

纳米食品团簇制备： 加入0.05mol/L的醋酸溶液约20ml至溶液体系较为均匀透明，调节溶液体系pH值至5，静置24小时后，纳米食品团簇粒形成，径峰值在1340nm附近。

包装与贮藏：溶液短期静置不出现明显沉淀。溶液体系可经喷雾干燥、造粒后真空包装。室温或低温保存，保质期在3个月以上。

实施例3：采用纳米骨粉载运维生素D。

混合与吸附：取径峰值400nm的纳米骨粉1g（浓度至0.5%，pH9），直接加入维生素D粉末0.25g混合均匀。

纳米食品团簇制备：加热至85℃，5分钟后降温至40℃，溶液体系静置1小时后，到达平衡状态。

包装与贮藏：冷却至室温短期静置溶液不出现明显沉淀。溶液体系可经喷雾干燥、造粒后真空包装。室温或低温保存，保质期在3个月以上。

实施例4：采用纳米骨颗粒干法载运维生素D。

混合与吸附：取径峰值400nm的纳米骨粉干粉100g与维生素D粉末5g混合，震荡后混匀。

纳米食品团簇制备：体系置于密闭压力容器，常压下加热至230℃，而后迅速密闭容器减压至0.05Mp（即0.5atm），此时体系中的相对湿度为0%，保持2小时后即可。

包装与贮藏：干粉保持干燥，真空包装，4℃低温保存，保质期在3个月以上。

实施例5：采用纳米面粉颗粒载运核黄素。

混合与吸附：取径峰值300nm的纳米面粉粒55g（加水45g，搅拌均匀），逐滴加入核黄素3g（溶于0.0 5mol/L醋酸中，质量比浓度10%），强烈搅拌成糊状

纳米食品团簇制备：加入0.5mol/L的醋酸溶液调节pH2.2，65W/m²超声震荡2小时后，静置24小时到达平衡状态。

包装与贮藏：经减压干燥、重新破碎后真空包装。室温或低温保存，保质期在3个月以上。

实施例6：采用纳米豆粕载运三氯化铁，烟酸，叶酸。

混合与吸附：取径峰值150nm左右的纳米豆粕干粉50g，平铺在敞口器皿中，厚度约1mm，均匀再其上方喷洒三氯化铁，烟酸，叶酸混合溶液，其中含将8g的三氯化铁，1g烟酸，0.5g叶酸。

纳米食品团簇制备：将混合体系转移到密闭容器中，室温加压至4MPa，震荡30min。减压至常压，降温至0℃，此时体系相对湿度为100%，保持80hr后减压干燥即可

包装与贮藏：造粒后真空包装。室温或低温保存，保质期在3个月以上。

实施例7：采用纳米豆粕颗粒载运葡萄糖酸锌。

混合与吸附：取径峰值150nm左右的纳米豆粕干粉50g，平铺在敞口器皿中，厚度约1mm，均匀再其上方喷洒浓度为20%的葡萄糖酸锌乙醇溶液，将0.25g葡萄糖酸锌与纳米豆粕均匀混合。

纳米食品团簇制备：减压至0.05MPa，使乙醇挥发后，保持低压静置24hr。

包装与贮藏：所得纳米豆粕载运的葡萄糖酸锌造粒后真空包装。室温或低温保存，保质期在3个月以上。

实施例8：采用纳米豆粕载运碘化钾。

混合与吸附：取径峰值90nm的纳米豆粕50g，加入纯水100ml，一边搅拌，一边逐滴加入碘化钾3g（溶于15mL水中）。

纳米食品团簇制备：再继续加入NaCl固体至终浓度5mol/L，室温下缓慢搅拌过夜，再静置24小时。

包装与贮藏：溶液体系可经喷雾干燥、造粒后真空包装。室温或低温保存，保质期在3个月以上。

实施例9：采用纳米面粉颗粒载运亚硒酸钠，维生素E。

混合与吸附：取径峰值160nm的纳米面粉粒5g（溶于30ml纯水中），一边搅拌，一边逐滴加入溶于5mL亚硒酸钠溶液（含亚硒酸钠0.3g），加入维生素E（1滴，约15mg），强烈搅拌，混合均匀。

纳米食品团簇制备：加热溶液至60℃，保温24小时，冷却至0℃，静置24小时。

包装与贮藏：溶液体系可经喷雾干燥、造粒后真空包装。室温或低温保存，保质期在3个月以上。

实施例10：采用纳米面粉颗粒载运维生素C。

混合与吸附：取径峰值250nm的纳米面粉粒30g（溶于纯水70ml），逐滴加入维生素C 3g（溶于25mL水中）。

纳米食品团簇制备：将体系置于0℃的冰水混合物中，缓慢搅拌48hr。

包装与贮藏：溶液体系可经喷雾干燥、造粒后真空包装。室温或低温保存，保质期在3个月以上。

Claims (5)

1.基于纳米食品的营养素载运体系的构建方法，其特征是：

（1）按营养素与纳米食品质量比为1:4-200的比例，将营养素与脂类含量12%以下、粒径分布峰值在400nm以下的纳米食品充分混匀；

（2）在溶液体系中，以纳米食品质量计，调溶液浓度为0.5%-55%，再调节溶液体系中pH2.2-13，离子强度折合钠离子浓度为0.001mol/L至5mol/L，采取0-65W/cm²的超声振荡，温度为0-85℃，经1-48小时的集聚过程后，形成纳米食品团簇；

或者，在固体状态下控制温度在0-230℃，压强在0.05-4MPa，相对湿度在0-100%，经2-80小时的集聚后，形成纳米食品团簇；

（3）真空包装，常温或低温贮藏。

2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征是步骤（1）中所述的营养素，可以是一种或者两种以上。

3.根据权利要求1所述的构建方法，其特征是步骤（1）中，将营养素与纳米食品两者以溶液状态混合。

4.根据权利要求1所述的构建方法，其特征是步骤（1）中，将营养素与纳米食品两者以干粉状态混合。

5.根据权利要求1所述的构建方法，其特征是步骤（1）中，将营养素与纳米食品两者以固/液状态混合。