CN1029541C - 一种营养组合物的制备方法 - Google Patents

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Abstract

为制备具有长期稳定性的消毒营养组合物，在组合物中加入k-鹿角菜胶和黄原胶。

Description

本发明涉及一种营养组合物及其制备方法，该组合物的形式为水包油乳状液，可以进行消毒和肠道吸收。
例如，美国专利3，697，287涉及食品组合物的制备，这些组合物能提供人体所需的基本营养成分，它们含有氨基酸和/或氨基酸源（例如蛋白质）、糖类和脂类，以及乳化剂和可有可无的维生素及无机盐。虽然这些组合物有很高的营养价值，并且可以作为健康人食品的补充或代用品使用，但它们主要是供病人、甚至有消化问题的病人用于手术前和/或手术后的治疗。因为这些组合物一般是准备肠道施用，尤其是用鼻饲管服用，所以保持均匀和稳定的形式就很重要。这些组合物现在存在的一个主要问题是，即使借助乳化剂，它们也不能形成长期稳定的水基乳状液，尤其是在消毒之后。
美国专利4，497，800中提出了此问题的一种解决办法，该方法包括形成一种乳状液，该乳状液除了蛋白质源、脂类和糖类之外，还含有一种由二乙酰酒石酸酯、甘油单酯和二酯以及鹿角菜胶的特殊混合物构成的稳定剂。然后将这样形成的乳状液消毒，例如在90-140℃消毒约10秒钟。它能够长期保持其物理性质及营养品质。但是此方法的一个缺点是使用合成的稳定剂。
本发明所论述的问题是以工业规模制备一种组合物，它具有很高的营养价值，即使在消毒之后也能长期保持其物理和化学稳定性以及营养稳定性，而不必使用合成的稳定剂。所谓物理稳定性，是指组合 物具有表观上均匀的结构和质地，在环境温度下长期贮存后不分层、絮凝、沉降、凝集、产生清液或褪色。
因此，本发明涉及一种水包油型乳状液形式的营养组合物，每份组合物中含有至少0.6×10-3份的κ-鹿角菜胶和至少0.1×10-3份的黄原胶。
本发明还涉及制备这种营养组合物的方法，在该方法中制备一种水包油型的乳状液和一种含有氨基酸源和糖源的胶体溶液，在胶体溶液中加入κ-鹿角菜胶和黄原胶以得到每份中含有至少0.6×10-3份κ-鹿角菜胶和至少0.1×10-3份黄原胶的最终营养组合物，然后将乳状液与胶体溶液相混合。
最后，本发明涉及一种制备营养组合物的方法，在该方法中制备一种水包油型乳状液和一种含有氨基酸源与糖源的胶体溶液，将乳状液和胶体溶液相混合，在所得的混合物中加入κ-鹿角菜胶和黄原胶以得到每份中含至少0.6×10-3份κ-鹿角菜胶和至少0.1×10-3黄原胶的最终营养组合物。
这样制得的组合物可以消毒，在无菌条件下包装。也可以先将组合物包装，然后再消毒。乳状液和胶体溶液也可以在混合前分别消毒，然后在无菌条件下混合并包装。
本发明的特点及优越性在以下的叙述中将会变得显而易见，其中的份数及百分数均指重量。
为实施本发明的方法，制备一种由水相和脂相的混合物构成的水包油型乳状液。
脂相可以由植物来源的食用油（例如棕榈油、橄榄油和葵花子油）或动物来源的食用油（如奶油）或者它们的混合物形成，最好是用富 含多不饱和脂肪酸的油。在脂相中可以加入脂溶性维生素，例如维生素A、D、E和K，以及得自鸡蛋或大豆的卵磷脂。水相主要由水、最好是蒸馏水或软化水形成，其中可以加入糖类。已经发现，为了保持最终营养组合物有适当的稳定性，水包油型乳状液与胶体溶液的摩尔渗透压浓度最好很接近，以便使最终组合物的摩尔渗透压浓度在250至1000毫渗透压摩尔/千克（mOsm/kg）之间。在本发明的文本内，摩尔渗透压浓度应理解成每千克作为参考的产物（在这里是水）的具有渗透活性的摩尔数（单位Osm/kg水）。因此，最终营养组合物中所要求的总糖量是分布在乳状液的水相和胶体溶液之间，以保持这两种溶液的摩尔渗透压浓度相近，从而增强最终组合物的稳定性。糖类选自单糖或多糖（例如蔗糖、麦芽糖、果糖或葡萄糖）;右旋糖当量（DE）为10-50、最好是接近45的麦芽糖糊精;以及多元醇，例如甘油、山梨糖醇或木糖醇。
为制备水包油乳状液并改进其物理化学稳定性，可以将水相与脂相在连续搅拌下分别加热至40-55℃，最好是在惰性气氛（例如氮）下加热以避免可能的污染或脂肪被氧化。然后可将两相混合，例如将10-45份脂相加到100份水相中，混合时同样伴以连续搅拌，温度为40-55℃。
为改进所得乳状液的稳定性，脂相的液滴大小可以通过例如均化处理来减小。为此，可以将乳状液在15-25巴的压力下预均化，得到量级在1.5-2.5微米的平均液滴大小，然后在200至800巴的高压下在均化器中均化。这个特定步骤可以重复几次，以使乳状液脂相的液滴平均大小为0.15-0.35微米。均化处理最好是在40-55℃进行。然后在惰性气体（例如氮）中连续搅拌均化过的 乳状液。在均化处理之后，令乳状液冷至环境温度，然后加入例如氢氧化钠，将其中和到pH为7-7.4。
在制备乳状液的同时，可以制备一个含氨基酸源和糖源的胶体溶液。在一项具体的实施例中，制备含氨基酸源的第一份水溶液、含糖源的第二份水溶液和可有可无的含维生素和无机盐的第三份水溶液，将这样制得的各溶液混合。此胶体溶液于是含有氨基酸源，最好是溶解在蒸馏水或软化水中的氨基酸源。氨基酸源可以由氨基酸、肽、变性或水解蛋白或这些不同化合物的混合物构成。胶体溶液中还含有一种糖源。这些糖类可以是单糖或多糖（例如蔗糖、麦芽糖、果糖或葡萄糖）;右旋糖当量为10-50、最好是45左右的麦芽糖糊精;多元醇;或是这些不同化合物的混合物。如上所述，加到胶体溶液中的糖量取决于乳状液中的糖含量。然后可以将无机盐、维生素和/或稀少组分（最好是以水溶液形式）加到胶体溶液中。胶体溶液中还可以加入风味剂。
本发明的营养组合物的特色尤其在于它含有每份至少0.6×10-3份κ-鹿角菜胶和至少0.1×10-3份黄原胶。
鹿角菜胶是一种多糖，由包括κ-鹿角菜胶在内的复杂的聚合物混合物构成，对应于以下化学式：
Figure 911095640_IMG1
黄原胶是一种由纤维素链组成的多糖，纤维素链上连有低聚糖，其相应的化学式如下：
已经发现，在水包油乳状液形式的组合物中这些组分的存在使组合物具有良好的物理稳定性，即使组合物中含有大量的氨基酸和/或组合物随后进行消毒时也是如此。在本发明的情况下，将这些组分加到胶体溶液中或是加到乳状液与胶体溶液的混合物中，能使最终组合物具有非牛顿性和流动流体化的行为，从而改进其物理稳定性。这些 特殊组分可能通过将脂滴捕集在由肽链和κ-鹿角菜胶和黄原胶等多糖分子构成的网状结构中而提高组合物的空间稳定性。因此，加入κ-鹿角菜胶和黄原胶得到的最终组合物中，每份含有至少0.6×10-3份κ-鹿角菜胶和至少0.1×10-3份黄原胶。在一项优选的实施方案中，每份最终组合物中加入的各组分不多于1×10-3份，以便使最终组合物具有合适的粘度。这些组分最好是以水溶液形式一起或一个接一个地加入。例如，可以在胶体溶液与乳状液混合之前将它们加到胶体溶液中。也可以将它们加在由乳状液与胶体溶液形成的混合物中。
混合物最好含10-45%pH7-7.4的水包油乳状液和55-90%pH6.7-8.7的胶体溶液。这样得到的组合物具有生理上可接受的pH值和使组合物得以流动和适于服用的适当粘度，粘度最好为30-50毫帕·秒（切变速度50秒-1）。在一项制备消毒组合物的具体实施方案中，可以先将乳状液和含κ-鹿角菜胶与黄原胶的胶体溶液相混合，例如在惰性气体中加热到40-50℃，然后连续搅拌所得的混合物约30分钟以使形成的组合物均化。然后可将组合物消毒，例如利用超高温处理，在无菌条件下包装到罐、纸盒或瓶中。也可以先将组合物包装在罐、纸盒或瓶中，然后用适当方法消毒。在另一项制备本发明组合物的具体实施方案中，先将胶体溶液和乳状液分别消毒，例如用超高温处理，接着在无菌条件下混合，最后无菌包装或半无菌包装，后者需要再对罐、纸盒或瓶进行消毒。
营养组合物最好是水包油乳状液的形式，其中每含一份氨基酸源就含有0.5-7.5份糖源和0.4-1.2份脂源，其干物质含量为12-38%，它还含有每份中至少0.6×10-3份κ-鹿角菜胶 和至少0.1×10-3份黄原胶。
下列的实施例更详细地说明了本发明，其中的测量如下进行：
1）粘度的测量
用VOR    Bohlin流变仪在以下条件下测量粘度：
测量系统    C·14转筒
扭力棒    0.24克·厘米和19.8克·厘米
初始保持时间    60秒
测量时间    在恒定形变下20秒
积分时间    10秒
切变速度 50秒-1或150秒-1
2）摩尔渗透压浓度的测量
用Roebling渗透计，以纯水为参比通过测定溶液的冰点下降测量摩尔渗透压浓度。
3）脂肪含量的测定
组合物的脂肪含量用以下测量脂量的方法测定：
取出准确重量的10-20克欲分析的液体;
将该液体用20毫升10%NaCl水溶液稀释;
加入0.1N    HCl水溶液将pH调节到3;
用含3份正己烷和2份异丙醇的50毫升溶液萃取脂类4次;
将所得的有机相用30毫升10%NaCl洗涤，所得水相用30毫升正己烷洗涤;
将有机相合并，用无水硫酸钠干燥，然后过滤。
然后在减压下蒸发有机溶剂，称重得出脂的重量。将所称得的脂的重量与最初取出的液体重量相比，得到以%表示的脂肪含量T。
4）物理稳定性的测定
为了定量鉴定所制备的营养组合物的物理稳定性，如下测定其稳定性指数（SI）：
取所得组合物的第一份样品，测定其脂肪含量T1;
取第二份样品，在25℃于1000转/分下离心15分钟;
通常会分离成多少有差别的两相;测定离心样品中下部的脂肪含量T2;
由比例 (T2×100)/(T1) 得到稳定性指数SI（%）。
实施例1
将含有溶在100毫升软化水中的20克蔗糖的水相和含6.5克玉米油、9.5克乳脂、16克中链甘油三酯和2.0克大豆卵磷脂的脂相混合，制成水包油乳状液。将两相预热到45-50℃，在氮气下连续搅拌混合。
将这样形成的乳状液在一个适当的装置内于20巴的压力和50℃的温度下预均化约30分钟，得到平均大小为1.5-2.5微米的脂相液滴。然后将预均化的乳状液加到一个二级均化器中，均化器内总压力约为500巴，温度为50℃。
可以重复此步骤几次，直到脂相液滴的平均大小为0.2-0.3微米。
然后加入0.5N    NaOH水溶液，将乳状液中和到pH7.4。
与此同时，制备一个含47克麦芽糖糊精（DE    11）、比例如下所示的稳定剂κ-鹿角菜胶和黄原胶、以及270毫升软化水的第 一份溶液。
还制备含30克变性乳清蛋白和470毫升软化水的第二份溶液。此溶液可以加热几分钟至50-80℃，以促进蛋白质的溶解。
最后，制备第三份溶液，该溶液在25毫升软化水中含有约4.0克无机盐平衡混合物，无机盐中含有钙、镁、钠和钾离子。将这样制得的三份溶液在氮气下混合，以恒定速度继续搅动，同时将形成的胶体溶液温和地加热30分钟，使温度达到约45℃，以使稳定剂能充分发挥作用。
将乳状液预热至45℃，其摩尔渗透压浓度为605毫渗透压摩尔/千克（mOsm/kg），然后在氮气下加到摩尔渗透压浓度为243mOsm/kg、pH为6.7的胶体溶液中，在750转/分下于45℃搅拌30分钟。
所得营养组合物的干物质含量为13-14%，接着在140-145℃超高温处理3-5秒进行消毒，然后在无菌条件下包装于瓶中。
在消毒组合物制备15小时之后，在20℃测得以下的粘度、摩尔渗透压浓度和pH值，这些数值与最终组合物中的κ-鹿角菜胶和黄原胶的含量有关：
κ-鹿角菜胶（克）    0.25    0.50    0.60    0.75    1.0
黄原胶（克）    0.75    0.50    0.40    0.25    1.0
50秒-1下的粘度（毫帕·秒） 32 15 55 55 116
150秒-1下的粘度（毫帕·秒） 18 9.5 33 28 55
pH    6.1    6.1    6.6    6.1    6.3
摩尔渗透压浓度（mOsm/kg）    320    312    293    301    304
这样制得的营养组合物在环境温度（22-25℃）下贮存15小时之后保持稳定，没有相分离的迹象。
类似地制备了含以下成分的营养组合物以供比较：
组合物A：1.0克黄原胶
0克κ-鹿角菜胶
组合物B：0克黄原胶
1.0克κ-鹿角菜胶
组合物C：1.0克黄原胶
1.0克ι-、λ-、μ-和γ-鹿角菜胶
在组合物制备之后和消毒之前，观察到上述三种组合物A、B和C发生水相和脂相的相分离。
因此，如果营养组合物甚至在消毒之后还要保持稳定至少15小时，它必须含有至少一种黄原胶和一种κ-鹿角菜胶。
为了定量表示所制得的组合物的物理稳定性，测定了它们的稳定性指数SI。得到的结果如下：
κ-鹿角菜胶（克）    0.25    0.50    0.60    0.75    1.0
黄原胶（克）    0.75    0.50    0.40    0.25    1.0
SI（%）    10    13    7    96    100
另外，头三种组合物在消毒之后观察到水相和脂相分离，而后两种则保持稳定。这后两种组合物在22-25℃贮存27周的期间，无相分离的迹象，从而证实了它们的物理稳定性。
实施例2
与实施例1类似地制备两种含有0.75克κ-鹿角菜胶和0.25克黄原胶的组合物。为制备第一种组合物（A），κ-鹿角菜胶和黄原胶以水溶液形式加到胶体溶液中，然后将胶体溶液和乳状液混合。为制备第二种组合物（B），将κ-鹿角菜胶和黄原胶以水溶液形式加到乳状液中，然后将乳状液和胶体溶液混合。得到的结果如下：
组合物
A    B
50秒-1下的粘度（毫帕·秒） 55 48
150秒-1下的粘度（毫帕·秒） 28 29
pH    6.1    6.6
摩尔渗透压浓度（mOsm/kg）    301    303
稳定性指数（%）    96    5
对于组合物B，观察到水相和脂相不可逆的分离，而组合物A即使在消毒之后仍保持稳定至少15小时。
实施例3
将含15克中链甘油三酯、5.0克菜籽油、1.0克大豆卵磷脂和约0.03克脂溶性维生素A、D、E和K的脂相，与75ml含20克蔗糖的软化水在氮气氛下于45℃混合，制成乳状液。
将此乳状液按与实施例1相同的方式均化，然后中和到pH7.4。随后用超高温处理法在140-145℃将乳状液消毒3-5秒。
与此同时，将45℃的第一种溶液与第二种溶液混合，制得胶体溶液。第一种溶液中含有42克必需氨基酸（主要是亮氨酸、异亮氨 酸、缬氨酸、赖氨酸和精氨酸）、1.0克维生素（包括维生素C和PP）和300毫升软化水。第二种溶液含有275克麦芽糖糊精（DE    50）、数量如下所示的κ-鹿角菜胶和黄原胶、15克含有Ca、Mg、K、Na和P离子的无机盐和250毫升软化水。
在45℃下恒速搅拌所形成的胶体溶液30分钟，然后在140-145℃超高温处理消毒3-5秒。
消过毒的胶体溶液的pH为8.6，摩尔渗透压浓度为1500mOsm/kg，在无菌条件和N2气下将其加到摩尔渗透压浓度为605mOsm/kg的消过毒的乳状液中，以750转/分的转速搅拌30分钟，温度为45℃。
所得到的稳定和消毒过的营养组合物的干物质含量为37-38%，消毒过的组合物在环境温度下贮存15小时以后于20℃测得其特性如下：
κ-鹿角菜胶（克）    0.25    0.50    0.75    1.0
黄原胶（克）    0.75    0.50    0.25    1.0
50秒-1下的粘度（毫帕·秒） 40 47 58 144
150秒-1下的粘度（毫帕·秒） 25 30 35 76
pH    8.8    8.7    8.8    8.8
摩尔渗透压浓度（mOsm/kg）    960    960    960    960
可以看出，这种情况下最终组合物的摩尔渗透压浓度相当高，在960mOsm/kg的量级，这是由于组合物含有大量的渗透活性粒子。
测定这样制得的组合物的稳定性指数，得到以下结果：
κ-鹿角菜胶（克）    0.25    0.50    0.75    1.0
黄原胶（克）    0.75    0.50    0.25    1.0
SI（%）    45    24    16    88
实施例4
将含35克麦芽糖糊精（DE    11）和250毫升软化水的水相与含15克棕榈油、椰子油和葵花子油的混合物及1.0克大豆卵磷脂的脂相混合，制成乳状液。将乳状液象实施例1一样均化，然后中和至pH7.4。随后在140-145℃将乳状液用超高温处理法消毒3至5秒。
与此同时，将60克水解乳清蛋白渗透物、2.0克无机盐、数量如下所示的κ-鹿角菜胶和黄原胶、以及640毫升软化水混合，制成胶体溶液。在45℃搅拌胶体溶液30分钟，然后在140-145℃超高温处理消毒3-5秒。
接着将摩尔渗透压浓度为357mOsm/kg的乳状液在无菌条件下加到pH为6.9、摩尔渗透压浓度为294mOsm/kg的胶体溶液中，在45℃下以750转/分的速度搅拌30分钟。
可以将营养组合物在半无菌条件下包装，然后可将瓶子在120-122℃进行后消毒处理约1分钟。
所得的稳定和消毒的营养组合物的干物质含量为12-13%，在消毒组合物于环境温度下贮存15小时之后在20℃测得其特性如下：
κ-鹿角菜胶（克）    0.25    0.50    0.75    1.0
黄原胶（克）    0.75    0.50    0.25    1.0
50秒-1下的粘度（毫帕·秒） 20 35 58 120
150秒-1下的粘度（毫帕·秒） 12 19 30 56
pH    6.2    6.1    6.0    6.3
摩尔渗透压浓度（mOsm/kg）    329    358    360    334
SI（%）    5    5    45    97
在消毒之后，前两种组合物显示出水相与脂相分离，而后两种组合物在消毒后于22-25℃下保持稳定至少27周。
实施例5
用与实施例4相同的方式制备5种组合物，κ-鹿角菜胶和黄原胶按以下方式加入：
组合物A：0.75克κ-鹿角菜胶和0.25克黄原胶以水溶液形式加到胶体溶液中。
组合物B：0.75克κ-鹿角菜胶和0.25克黄原胶以水溶液形式加到由胶体溶液和乳状液形成的混合物中。
组合物C：1.0克κ-鹿角菜胶和1.0克黄原胶以水溶液形式加到胶体溶液中。
组合物D：1.0克κ-鹿角菜胶和1.0克黄原胶以水溶液形式加到由胶体溶液和乳状液形成的混合物中。
组合物E：1.0克κ-鹿角菜胶和1.0克黄原胶以固体形式加到由胶体溶液和乳状液形成的混合物中。
将这些组合物在121℃消毒30分钟。某些组合物观察到水相 和脂相轻微的分离现象，但是如果在组合物制备之后轻轻搅动则分离现象消失。在环境温度下贮存15小时后于20℃测得其特性如下：
组合物
黄原胶（克）    A    B    C    D    E
在50秒-1下的粘度（毫帕·秒） 58 50 120 101 -
在150秒-1下的粘度（毫帕·秒） 30 30 56 54 -
pH    6.0    6.7    6.3    6.7    6.6
摩尔渗透压浓度（mOsm/kg）    360    330    334    333    340
SI（%）    45    94    97    100    17
可以看出，κ-鹿角菜胶和黄原胶可以加到胶体溶液中或是加到胶体溶液和乳状液的混合物中。另外，κ-鹿角菜胶和黄原胶最好是以水溶液的形式加入。
因此，上述各实施例表明，在每份组合物中加入至少0.6×10-3份κ-鹿角菜胶和至少0.1×10-3份黄原胶，有可能得到具有合格的粘度、pH和摩尔渗透压浓度的消毒和稳定的营养组合物，这适用于各种类型的组合物。

Claims (6)

1、一种制备营养组合物的方法，在该方法中制备一种水包油乳状液和一种含有氨基酸源及糖源的胶体溶液，在胶体溶液中加入k-鹿角菜胶和黄原胶以得到每份中含至少0.6×10-3份k-鹿角菜胶和至少0.1×10-3份黄原胶的最终营养组合物，然后将乳状液和胶体溶液混合。
2、如权利要求1所述的方法，其中将乳状液和胶体溶液混合得到组合物，将组合物消毒，然后在无菌条件下包装。
3、如权利要求1所述的方法，其中乳状液和胶体溶液在混合前分别消毒，然后在无菌条件下混合并包装。
4、一种制备营养组合物的方法，在该方法中制备一种水包油乳状液和一种含有氨基酸源及糖源的胶体溶液，将乳状液和胶体溶液混合，在所得的混合物中加入κ-鹿角菜胶和黄原胶，得到每份中含至少0.6×10-3份κ-鹿角菜胶和至少0.1×10-3份黄原胶的最终的营养组合物。
5、如权利要求4所述的方法，其中将乳状液和胶体溶液混合得到组合物，将组合物消毒，然后在无菌条件下包装。
6、如权利要求4所述的方法，其中乳状液和胶体溶液混合前分别消毒，然后在无菌条件下混合并包装。
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