CN104202998B - 乳制品和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及液体营养组合物、特别是架存稳定的液体营养组合物、包括包含非水解乳清蛋白的组合物，以及制备和使用这些组合物的方法。

Description

乳制品和方法
发明领域
本发明涉及高蛋白质液体营养食品及其制备方法和用途。
发明背景
对于不能通过进食正常食物获取所需营养或不能自主进食或在进食时需要帮助的老年人或康复期患者或其它患者而言，存在各种专用食品(替代餐和/或膳食增补剂)。用于归类这些食物的通用术语包括“医学食品”、“肠内食品”、“肠内营养物”、“医学液体”等，它们全体用于指在医学专业人员监督下食用的食品。在某些管辖区，医学食品/肠内营养物具有法律定义。在美国，如Orphan Drug Act的第5(b)节(21U.S.C.360ee(b)(3))中定义的术语医学食品为“被配制成在医师监督下经肠内食用或施用并且意欲用于疾病或病症的特殊膳食管理，对于所述疾病或病症，根据公认的科学原则、通过医学鉴定建立了各自的营养需要”。在某些管辖区，公众仅可通过处方获得这类食品，在其它管辖区，它们可以直接从柜台(OTC)获取。
肠内制剂通过口服和经由管摄入。当需要营养增补剂并且消化道和患者都能够进食它们时，口服摄入是有用的。对于需要增补剂但是不能经口服服用营养物的患者而言，管饲是必需的。
所有这些食品都具有非常严格的要求。它们需要高度热处理以提供无菌性和长架存期稳定性、高热密度(即高浓缩剂量的营养物)，但同时需要低粘度以便它们可以容易地施用于患者和容易食用。为了获得液体组合物的长架存期，灭菌是优选的热处理，特别是超高温(UHT)灭菌，其中将产品于135-150℃加热(间接利用加热线圈或直接利用流通蒸汽在压力下)并在该温度保持4-10秒，然后进行无菌包装。另一种可能性是所谓的干馏过程，其中将产品通过在罐中密封、然后于110-130℃在高压釜中加热10-20分钟进行灭菌。
健康个体也可使用液体营养食品作为替代餐或当需要快速可食用的食物时。液体营养食品通常适用于儿童、老人或运动员，对于这些食用者，产品的感官性质如粘度、口感、气味和颜色是非常重要的。
乳清蛋白被认为是治疗患有疾病或病症或者由于治疗疾病或病症、例如患有恶病质、少肌症(sarcopenia)的人的适宜蛋白质来源以及是健康人群如运动员和活跃老年人的有价值的营养物来源。作为在本发明中使用的乳清蛋白来源，可以使用任意市售可获得的乳清蛋白来源，即，通过本领域已知的任意乳清制备方法获得的乳清以及由此制备的乳清蛋白级分，或者构成乳清蛋白的大部分的蛋白质β-乳球蛋白、α-乳白蛋白和血清白蛋白，例如液体乳清或粉末形式的乳清如乳清蛋白分离物(WPI)或乳清蛋白浓缩物(WPC)。然而，应当理解：当在某些条件下加热时未经适宜加工的乳清蛋白或乳清蛋白级分通常将形成凝胶(在高于pH6.5时加热得到坚固的弹性凝胶；而在低于pH6.5时形成凝结物)，并且凝胶的形成对于热稳定液体营养组合物的配制而言是有害的。
据报道：乳清蛋白稳定的乳剂的热稳定性对于pH和离子强度是特别敏感的(Demetriades K&McClements D J(1998),Influence of pH and heating onphysicochemical properties of whey protein-stabilized emulsions containing anon-ionic surfactant.Journal of Agricultural and Food Chemistry,46,3936–3942；Demetriades K,Coupland J N&McClements D J(1997),Physical properties of wheyprotein stabilized emulsions as related to pH and NaCl.Journal of FoodScience,62,342-347；Hunt J A&Dalgleish D G(1995),Heat stability of oil-in-water emulsions containing milk proteins:effect of ionic strength andpH.Journal of Food Science,60,1120-1123)。在接近蛋白质的等电点(pI)的pH，含有蛋白质的液滴上的电荷是低的，因此有利于蛋白质-蛋白质相互作用并且快速出现蛋白质聚集。
然而，当调节pH远离pI时(主要乳清蛋白的加权平均为pH 5.0)，蛋白质分子上的电荷增加。对于发生聚集，必须克服更大的静电排斥力，因此聚集速率减慢。以前，为了产生具有长架存期的低粘度乳剂，只有当体系的pH非常远离乳清蛋白的等电点(即<pH 4或>pH6)时才能使用乳清蛋白，以避免形成高粘度液体、糊状物或凝胶。
还据报道：二价(即钙和镁)和/或一价(即钠、钾)阳离子的存在不利地影响蛋白质稳定乳剂的物理化学性质和稳定性(Keowmaneechai E&McClements D J(2002),Effect ofCaCl2and KCl on physiochemical properties of model nutritional beveragesbased on whey protein stabilized oil-in-water emulsions.Journal of FoodScience,67,665–671；Kulmyrzaev A A,&Schubert H(2004),Influence of KCl on thephysicochemical properties of whey protein stabilized emulsions.FoodHydrocolloids,18,13–19；Ye A&Singh H(2000),Influence of calcium chlorideaddition on the properties of emulsions stabilized by whey proteinconcentrate.Food Hydrocolloids,14,337–346)。通过加入矿物质来提高水相的离子强度可引起蛋白质上电荷的静电屏蔽，导致液滴之间的静电排斥降低，从而促进聚集。二价离子可具有比一价离子更显著的影响。如本领域技术人员将理解的那样，组合物中的蛋白质浓度越高，较低量的矿物质将足以产生副作用。
本领域熟知：高温处理可导致含乳清蛋白的乳剂如奶中产生硫异味(Steely J S(1994)Chemiluminescence detection of sulphur compounds in cooked milk.Sulfurcompounds in Foods,ACS Symposium Series 564)。已经证明pH对脱脂乳清的在加热至至少90℃期间出现的热活化巯基(-SH)有显著影响。当乳清的pH降低至低于pH 6.0时，硫化物出现的量减少。相反，高于6至约pH 9的pH增加伴随有热挥发性硫化物的量增加(Townley RC&Gould I A(1943),A quantitative study of the heat labile sulfides ofmilk.III.Influence of pH,added compounds,homogenization and sunlight Journalof Dairy Science,26,853-867)。尽管在pH低于6.0时具有有利的益处，但是在现有技术中熟知：组合物的pH降低至等电点周围将导致加工性受限，因为乳清蛋白在该pH范围易于聚集。
本发明的目的是克服这些困难，并提供具有预期的pH和热稳定性的高蛋白质液体营养组合物或提供给公众一种有用的选择。
发明简述
在一个方面，本发明提供了液体营养组合物，其包含：
a)约2％至约25％重量的蛋白质，所述蛋白质已经被加热至至少70℃，或者其中至少约55％的可热变性蛋白质被变性；
b)0至约30％重量的脂肪；
c)约0％至约45％重量的碳水化合物；
并且其中所述营养组合物具有约4至约6的pH，和
d)在20℃的温度和100s-1的剪切率下小于200cP的粘度，或
e)如通过体积加权平均粒度参数D[4,3]归类的小于20μm的平均粒度，或
f)基本上不显示出可观察到的胶凝或聚集，或
g)上述(d)至(f)中两者或更多者的任意组合。
在一个方面，本发明提供了架存稳定的液体营养组合物，其包含：
a)约2％至约25％重量的非水解乳清蛋白成分，所述成分已经被加热至至少70℃，或者其中至少约55％的可热变性蛋白质被预先变性；
b)0至约30％重量的脂肪；
c)约0％至约45％重量的碳水化合物；
并且其中所述营养组合物具有约4至约6的pH，和
d)在20℃的温度和100s-1的剪切率下小于200cP的粘度，或
e)如通过体积加权平均粒度参数D[4,3]归类的小于20μm的平均粒度，或
f)基本上不显示出可观察到的胶凝或聚集，或
g)上述(d)至(f)中两者或更多者的任意组合。
在另一方面，本发明提供了液体营养组合物，其包含：
a)约2％至约25％重量的非水解乳清蛋白，其中所述乳清蛋白包含至少约55％的以变性状态存在的可热变性蛋白质或者由包含至少约55％的以变性状态存在的可热变性蛋白质的成分提供，
b)0至约30％重量的脂肪，
c)约0％至约45％重量的碳水化合物，
并且其中所述营养组合物当处于4至6的pH时已经进行具有至少等同于90℃达40s的Fo-值的热处理，并且具有
d)当在20℃和100s-1的剪切率下测量时小于200cP的粘度，或
e)如通过体积加权平均粒度参数D[4,3]归类的小于20μm的平均粒度，或
f)基本上不显示出可观察到的胶凝或聚集，或
g)上述(d)至(f)中两者或更多者的任意组合。
在一项实施方案中，热处理至少等同于121℃达10分钟，例如至少等同于140℃达5s，以便提供微生物控制和架存稳定的产品。
在各项实施方案中，营养组合物是热稳定的，例如所述组合物为液态，其中在饮料中基本上观察不到胶凝或聚集，例如直接在热处理后或者在约20℃温度达例如至少3个月或优选至少6个月或12个月的延长储存后。
在一项实施方案中，本发明涉及液体营养组合物，其包含：
a)约2％至约25％重量的非水解乳清蛋白；
b)0至约30％重量的脂肪；
c)约0％至约45％重量的碳水化合物；
并且其中所述液体营养组合物当处于4至6的pH时已经进行具有至少等同于90℃达40s的Fo-值的热处理，并且其中所述液体营养组合物具有当在20℃和100s-1的剪切率下测量时小于200cP的粘度。
在一些实施方案中，营养液体组合物中的蛋白质由其中至少约55％的可热变性蛋白质被预先变性的成分如干成分所提供。
在另一方面，本发明提供了架存稳定的液体营养组合物，其包含：
a)约2％至约25％重量的非水解乳清蛋白成分，其中至少约55％的可热变性蛋白质被预先变性；
b)0至约30％重量的脂肪；
c)约0％至约45％重量的碳水化合物；
d)至少至如欧洲委员会特殊医学用途食品(European Commission Food ForSpecial Medical Purposes,FSMP)指南所推荐的水平的一价或二价阳离子矿物质，
并且其中所述营养组合物当处于4至6的pH时已经进行具有至少等同于90℃达40s、例如至少等同于121℃达10分钟或至少等同于140℃达5s的Fo-值的热处理。
在一项实施方案中，液体营养组合物包含：
a)约2％至约25％重量的非水解乳清蛋白，其中至少55％的热可变性乳清蛋白被变性；
b)0至约30％重量的脂肪；
c)约0％至约45％重量的碳水化合物；
并且其中所述液体营养组合物当处于4至6的pH时已经进行具有至少等同于90℃达40s的Fo-值的热处理，并且其中所述液体营养组合物具有当在20℃和100/s的剪切率下测量时小于200cP的粘度。
热处理可以优选地至少等同于121℃达10分钟或者最优选地至少等同于140℃达5s以提供架存稳定的产品，并且其中所述营养组合物是热稳定的，这意味着该制剂是液态，其中直接在热处理后或者在约20℃温度达例如至少3个月或优选至少6个月或12个月的延长储存后在饮料中基本上观察不到胶凝或聚集。
在另一方面，本发明涉及制备液体营养组合物的方法，该方法包括：a)将具有4至6的pH且包含约2％至约25％重量的非水解乳清蛋白的液体组合物进行热处理，其中所述乳清蛋白包含至少约55％的以变性状态存在的可热变性蛋白质或者由包含至少约55％的以变性状态存在的可热变性蛋白质的成分提供，并且其中热处理具有至少等同于90℃达40s的Fo值，和
b)回收所述液体组合物，
其中所述液体组合物具有
c)当在20℃和100s-1的剪切率下测量时小于200cP的粘度，或
d)如通过体积加权平均粒度参数D[4,3]归类的小于20μm的平均粒度，或
e)基本上不显示出可观察到的胶凝或聚集，或
f)上述(c)至(e)中两者或更多者的任意组合。
在一项实施方案中，所述液体组合物当进行热处理时具有大于4.5的pH。
在多项实施方案中，热处理是为了微生物控制，其中步骤(b)的回收得到无菌液体组合物。
在一项示例性的实施方案中，在包装或食用之前，液体组合物除步骤(a)的热处理之外未进行热处理。在一项示例性的实施方案中，在包装或食用之前，液体组合物未进行另外的灭菌。在一项示例性的实施方案中，在包装或食用之前，在液体组合物中未加入另外的成分，从而其组成未改变。
在一项实施方案中，液体组合物的回收包括无菌操作、装瓶或包装或其任意组合或者由它们组成。
在另一项实施方案中，本发明提供了制备液体营养组合物的方法，该方法包括：
a)提供具有4至6的pH且包含约2％至约25％重量的非水解乳清蛋白的液体组合物，其中所述乳清蛋白由含有至少约55％的以变性状态存在的可热变性蛋白质的成分提供，
b)将液体组合物采用具有至少等同于90℃达40s的Fo-值的热处理进行热处理，和
c)回收所述液体组合物，
其中，所回收的液体组合物具有
d)当在20℃和100s-1的剪切率下测量时小于200cP的粘度，或
e)如通过体积加权平均粒度参数D[4,3]归类的小于20μm的平均粒度，或
f)基本上不显示出可观察到的胶凝或聚集，或
g)上述(d)至(f)中两者或更多者的任意组合。
在一项实施方案中，本发明提供了制备液体营养组合物的方法，该方法包括：
a)提供具有4至6的pH且包含约2％至约25％重量的非水解乳清蛋白的液体组合物，其中所述乳清蛋白包含至少约55％的以变性状态存在的可热变性蛋白质或者由包含至少约55％的以变性状态存在的可热变性蛋白质的成分提供，
b)在未进行pH调节下，将液体组合物采用具有至少等同于90℃达40s的Fo-值的热处理进行热处理，和
c)回收所述液体组合物，
其中所述液体组合物具有
d)当在20℃和100s-1的剪切率下测量时小于200cP的粘度，或
e)如通过体积加权平均粒度参数D[4,3]归类的小于20μm的平均粒度，或
f)基本上不显示出可观察到的胶凝或聚集，或
g)上述(d)至(f)中两者或更多者的任意组合。
在另一项实施方案，本发明提供了制备架存稳定的液体营养组合物的方法，该方法包括：
a)提供具有4至6的pH且包含约2％至约25％重量的非水解可热变性乳清蛋白的液体组合物，其中至少55％的乳清蛋白被变性，
b)将所述液体组合物进行热处理以提供无菌性，
c)回收所述液体组合物，
其中所述液体组合物具有
d)当在20℃和100s-1的剪切率下测量时小于200cP的粘度，或
e)如通过体积加权平均粒度参数D[4,3]归类的小于20μm的平均粒度，或
f)基本上不显示出可观察到的胶凝或聚集，或
g)上述(d)至(f)中两者或更多者的任意组合。
示例性的热处理包括至少等同于121℃达10分钟的热处理，包括例如至少等同于140℃达5s的热处理。
在另一方面，本发明提供了粉末状营养组合物，其可分散在水中形成本发明的液体营养组合物。
在一项实施方案中，本发明提供了粉末状营养组合物，其可分散在水中形成包含下述成分的液体营养组合物：
a)约2％至约25％重量的非水解乳清蛋白，所述乳清蛋白已经被加热至至少70℃，或者其中至少约55％的可热变性蛋白质被变性；
b)0至约30％重量的脂肪；
c)约0％至约45％重量的碳水化合物。
本发明还涉及给需要其的人提供营养物的方法，该方法包括给所述人施用本发明的营养组合物的步骤。
本发明还涉及食品或食品产品，其包含本发明的液体营养组合物、基本上由本发明的液体营养组合物组成或者由本发明的液体营养组合物组成。用于给需要其的人提供营养物的本发明的食品或食品产品是特别关注的，正如本文所述的本发明的组合物在制备用于本文所述的任意治疗方法的药物中的用途那样。
下述实施方案可涉及本文所述的本发明的任一方面。
在多项实施方案中，例如当进行热处理时，液体营养组合物具有约4.0至约6.0的pH，或者
a)约4.5至约6.0的pH，或
b)约4.7至约6.0的pH，或
c)约4.8至约6.0的pH，或
d)约4.9至约6.0的pH，或
e)约5.0至约6.0的pH，或
f)约4.5至约5.7的pH，或
g)约4.5至约5.5的pH，或
h)约4.5至约5.3的pH，或
i)约4.5至约5.2的pH，或
j)约4.7至约5.5的pH，或
k)约4.7至约5.3的pH，或
l)约4.7至约5.2的pH，或
m)约4.8至约5.3的pH，或
n)约4.8至约5.2的pH，或
o)约5的pH，或
p)约4.2至约5.8的pH，或
q)约4.4至约5.8的pH，或
r)约4.6至约5.6的pH，或
s)约4.8至约5.4的pH，或
t)约4.9至约5.3的pH，或
u)约5.0至约5.2的pH，或
v)约5.1的pH，或
w)约4.3至约5.1的pH，或
x)约4.6至约5.1的pH，或
y)约4.8至约5.1的pH，或
z)约5.1至约6.0的pH，或
aa)约5.1至约5.8的pH，或
bb)约5.1至约5.6的pH，或
cc)约5.1至约5.4的pH。
在某些实施方案中，例如当进行热处理时，所述营养组合物具有
a)在所存在蛋白质的平均pI的约1之内的pH，或
b)在所存在蛋白质的平均pI的约0.5之内的pH，或
c)在所存在蛋白质的平均pI的约0.3之内的pH，或
d)在所存在蛋白质的平均pI的约0.1之内的pH，或
e)约处于所存在蛋白质的平均pI的pH。
在多项实施方案中，例如本发明的方法中，热处理在所存在蛋白质的平均pI的约1之内的pH下、例如在所存在乳清蛋白的平均pI的约0.5之内的pH下进行。在其它实施方案中，热处理在蛋白质的平均pI的约0.3之内的pH下或在蛋白质的平均pI的约0.1之内的pH下或在蛋白质的平均pI左右的pH下进行。
在多项实施方案中，在已经进行具有至少等同于90℃达40s或至少等同于100℃达15s的Fo-值的热处理之后，本发明的液体营养组合物具有当在20℃和100s-1的剪切率下测量时小于200cP的粘度。在一个实例中，在已经进行具有至少等同于121℃达10分钟的Fo-值的热处理之后，液体营养组合物具有当在20℃和100s-1的剪切率下测量时小于150cP的粘度并且粒度没有可辨别的变化。这提供了没有沉降和乳液分层的可容易饮用的产品。
在多项实施方案中，在已经进行具有至少等同于121℃达10分钟的热处理之后，液体营养组合物具有当在20℃和100s-1的剪切率下测量时小于200cP的粘度。在一个实例中，在已经进行具有至少等同于140℃达5s的Fo-值的超热处理(UHT)之后，液体营养组合物具有当在20℃和100s-1的剪切率下测量时小于200cP的粘度并且粒度没有可辨别的变化。这提供了没有沉降和乳液分层的可容易饮用的产品。
在多项实施方案中，在已经进行当处于约4至约6的pH下具有至少等同于90℃达40s或优选至少等同于121℃达10分钟或最优选至少等同于140℃达5s的Fo-值的热处理之后，液体营养组合物具有当在20℃和100s-1的剪切率下测量时小于150cP或小于100cP或小于50cP或小于25cP的粘度。
在某些实施方案中，以乳清蛋白来源如乳清蛋白浓缩物(WPC)、乳清蛋白分离物(WPI)或乳清蛋白来源的共混物(包括WPC或WPI或两者的共混物)存在的蛋白质包含非水解乳清蛋白、基本上由非水解乳清蛋白组成或者由非水解乳清蛋白组成。在一项示例性的实施方案中，以WPC或WPI存在的蛋白质包含至少约65％的非水解蛋白质、至少约70％的非水解蛋白质、至少约75％的非水解蛋白质、至少约80％的非水解蛋白质、至少约85％的非水解蛋白质、至少约90％的非水解蛋白质、至少约95％的非水解蛋白质或至少约99％的非水解蛋白质。在一项实施方案中，WPC或WPI基本上不含水解蛋白质。
在一项实施方案中，乳清蛋白由包含基于成分干物质计算35％至95％重量的蛋白质含量的成分所提供。
在某些实施方案中，变性WPC包含至少约35％的蛋白质、至少约50％的蛋白质、至少约65％的蛋白质、至少约70％的蛋白质、至少约75％的蛋白质或至少约80％的蛋白质。在某些实施方案中，采用了较高蛋白质含量的组合物，例如变性WPC或WPI包含至少约85％的蛋白质、至少约90％的蛋白质或至少约95％的蛋白质。
在多项实施方案中，乳清蛋白包含至少约55％的以变性状态存在的可热变性蛋白质或者由包含至少约55％的以变性状态存在的可热变性蛋白质的成分提供。在某些实施方案中，乳清蛋白包含至少约65％的以变性状态存在的可热变性蛋白质、至少约70％的以变性状态存在的可热变性蛋白质、至少约75％的以变性状态存在的可热变性蛋白质、至少约80％的以变性状态存在的可热变性蛋白质、至少约85％的以变性状态存在的可热变性蛋白质、至少约95％的以变性状态存在的可热变性蛋白质，基本上由它们组成，或者由它们组成。
在一项实施方案中，蛋白质提供了组合物总能量含量的约10％至约40％。在液体组合物的另一项实施方案中，蛋白质提供了组合物总能量含量的约10％至约30％。
在某些实施方案中，液体组合物不含添加的稳定剂、不含添加的乳化剂、不含添加的矿物质或不含添加的稳定剂、添加的矿物质或添加的乳化剂中的两种或多种的任意组合。
在一项实施方案中，液体营养组合物具有约0.5kcal/mL至约3.5kcal/mL的能量密度。在多项实施方案中，液体营养组合物具有约0.6kcal/mL至约3.0kcal/mL、约0.8kcal/mL至约3.0kcal/mL、约1kcal/mL至约2.5kcal、约1.5kcal/mL至约2.5kcal或约2kcal/mL的能量密度。在液体组合物的示例性实施方案中，能量密度为至少约1kcal/mL、至少约1.5kcal/mL或至少约2kcal/mL。
在一项实施方案中，液体营养组合物包含约10％w/w至约25％w/w的蛋白质或约10％w/w至约20％w/w的蛋白质。在液体组合物的示例性实施方案中，所述组合物包含约10％w/w至约15％w/w的蛋白质或约10％w/w至约14％w/w的蛋白质。
在一项实施方案中，所述液体营养组合物包含约10％w/w至约40％w/w的碳水化合物。在液体组合物的示例性实施方案中，所述组合物包含约10％w/w至约35％w/w的碳水化合物、约10％w/w至约30％w/w的碳水化合物、约15％w/w至约35％w/w的碳水化合物或约15％w/w至约30％w/w的碳水化合物。
在一项实施方案中，液体营养组合物包含约3％w/w至约20％w/w的脂肪。在液体组合物的示例性实施方案中，该组合物包含约5％w/w至约20％w/w的脂肪、约5％w/w至约18％w/w的脂肪、约5％w/w至约16％w/w的脂肪或约5％w/w至约15％w/w的脂肪。
在某些实施方案中，液体营养组合物中存在的超过约55％的可热变性蛋白质被变性，或者液体营养组合物中存在的超过约65％的可热变性蛋白质被变性。在一个实例中，液体营养组合物中存在的超过约70％的可热变性蛋白质被变性，或者液体营养组合物中存在的超过约75％的可热变性蛋白质被变性。例如，在本发明的液体营养组合物的某些实施方案中，该组合物中存在的超过约80％、超过约85％、超过约90％、超过约95％的可热变性蛋白质被变性。
在一项实施方案中，可以将适用于本发明的经热处理的基本上变性的乳清蛋白如WPC或WPI与至少一种其它蛋白质来源混合，得到具有至少55％变性水平的共混物。在某些实施方案中，所述共混物是干共混物。有用的共混物包括经热处理的基本上变性的乳清蛋白与例如乳清蛋白浓缩物(WPC)或分离物(WPI)的共混物。
在某些实施方案中，可以加入至多另外10％的水解蛋白质。在一个实例中，加入小于约8％的水解蛋白质、小于约5％的水解蛋白质、小于约2.5％的水解蛋白质或小于约1％的水解蛋白质。例如，在本发明的液体营养组合物的某些实施方案中，液体营养组合物中存在小于约10％、小于约8％、小于约5％、小于约2.5％或小于约1％的水解蛋白质。如将理解的那样，在某些实施方案中，使用100％重量的经热处理的或基本上变性的蛋白质是特别有利的，例如其允许单一容易地处理所用的蛋白质来源。
在一项实施方案中，制备液体营养组合物的方法包括：
a)提供非水解可热变性乳清蛋白，其中至少55％的乳清蛋白被预先变性，
b)将乳清蛋白与液体如水或另外包含消泡剂(任选)的水混合，
c)任选地，将一种或多种选自稳定剂、矿物质、痕量元素、表面活性剂或油的成分混合，
d)使混合物匀化，
e)调节液体混合物的pH至约4至6，
f)将液体组合物采用具有至少等同于90℃达40s、例如至少等同于121℃达10分钟、包括例如至少等同于140℃达5s的Fo-值的热处理进行热处理，以提供微生物控制，
g)回收所述液体组合物，
其中所述营养组合物保持液体形式，其中在已经进行了热处理之后没有观察到胶凝或聚集，并且所述液体组合物具有当在20℃和100s-1的剪切率下测量时小于200cP的粘度并且粒度没有可辨别的变化。
在多项实施方案中，将液体在与乳清蛋白混合之前加热至约50℃或更高。
在多项实施方案中，当加入时，将在步骤c)中混合的一种或多种成分在混合前加热例如至至少50℃或至少60℃或至少70℃或至少80℃或更高。
在多项实施方案中，当进行时，均化在约50℃或约60℃或更高的温度下进行。
在多项实施方案中，后匀化步骤可以在热处理之后进行。
在一项实施方案中，制备液体营养组合物的方法基本上如本文所述，例如参照图1。
在多项实施方案中，需要营养物的人可以患有或易感染疾病或病症，或者可以处于疾病或病症的治疗中或已经进行了治疗，他们是老年人、正从疾病或病症中恢复的人或营养不良的人。在其它实施方案中，所述人还可以是健康人如运动员或活跃的老年人，包括有特定营养需求的人。
可以预期：对本文公开数值范围的提及(例如1至10)也包括对该范围内所有有理数(例如1、1.1、2、3、3.9、4、5、6、6.5、7、8、9和10)以及该范围内有理数的任意范围(例如2至8、1.5至5.5和3.1至4.7)的提及，因此，由此明确公开了本文所明确公开的所有范围的所有亚范围。这些仅仅是具体预期的实例，在所列举的最低值和最高值之间的数值的所有可能组合均被认为以类似的方式明确记载在本申请中。
广义而言，本发明也可以包括分别或组合地在本申请的说明书中记载或指示的部分、要素和特征以及任意两种或更多种所述部分、要素或特征的任意或所有组合，其中当本文提及具体整体时，其具有本发明所属领域的已知等同物，这类已知的等同物被认为包括在本文中，如同单独阐述的那样。
附图简述
现在，将仅以举例的方式且参照附图描述本发明，其中：
图1显示了制备本发明的液体营养组合物的加工流程。
图2显示了在pH范围下、在140℃油浴中加热的本发明的示例性液体制剂的热稳定性。
图3描绘了在pH值范围下干馏后本发明的液体营养制剂。
图4显示了在UHT/直接蒸汽注入(DSI)热处理后立即和在该热处理后在环境温度下储存6周后本发明的液体营养制剂的粘度、体积平均粒度、乳液分层和沉淀。
图5描绘了在于pH 5.0在121℃干馏10分钟的热处理后包含不同乳清蛋白来源的本发明的液体营养制剂。
图6显示了在pH 5.4下包含10％和13.8％重量的蛋白质的营养制剂的贮存稳定性。
图7描绘了思慕雪(smoothie)形式的本发明的液体营养制剂：a)在30℃储存的粘度；b)于30℃达3个月后的沉淀物。
发明详述
以前在制备高蛋白质营养液体组合物中所遇到的主要问题之一是蛋白质组分的有限的加工性和热敏性以及由此而来的液体组合物整体的有限的加工性和热敏性。对营养组合物给予热处理以提供微生物控制，意味着蛋白质被加热至高于其变性温度，导致蛋白质变性和聚合成聚集物或凝胶。结果，以前的经热处理的液体组合物显示出不想要的感觉特性如白垩质、沙质、团块和高粘性。由于在生产后很快形成沉淀物和/或膏状物层，这种产品的架存期受到限制。高温处理也可以导致营养液体组合物中产生硫异味。在具有高蛋白质含量、特别是高乳清蛋白含量的组合物中，这些问题加剧，导致含有不想要的聚集物的产品以及生产装置如UHT加热设备产生大量污垢和结块的风险。
相反，本发明中所用的营养液体组合物具有良好的感觉特性和可加工性，特别适合应用于高蛋白质医学食品和液体营养组合物。
本发明提供了高蛋白质液体营养组合物，包括在约4.0至约6.0的pH下和任选地在显著量的一价和二价阳离子的存在下具有良好的热稳定性、良好的架存稳定性和低粘度的营养液体。
术语“液体营养组合物”指经口或其它方式、通常通过管饲施用于患者的胃或肠的水性组合物。这类其它方式包括鼻-胃喂食、胃喂食、空肠喂食、鼻-十二指肠和鼻-空肠喂食以及十二指肠喂食。液体营养组合物包括“医学食品”、“肠内营养物”、“特殊医学用途食品”、液体替代餐和增补剂。本发明的液体营养组合物提供了显著量的蛋白质和碳水化合物以及通常还有脂肪。它们也可以包括维生素和矿物质。在示例性实施方案中，它们提供了平衡膳食。
本发明提供了具有良好热稳定性、特别是在位于或接近组合物中存在的蛋白质的pI的pH下具有良好热稳定性的高蛋白质液体营养组合物。可以有利地应用液体营养组合物的代表性实例中使用的示例性WPC成分，其中经热处理的或至少基本上变性的WPC在4至6的pH和高温下赋予了令人惊奇的稳定性益处。可以合理地预期：现有技术中存在的非热变性方法可产生类似的作用。变性WPC成分由于给经口服或肠内施用的医学食品提供了良好的热稳定性和低粘度而是尤其有用的，因为液体营养组合物可以容易地通过流过管或通过嘴进行递送。
良好的热稳定性在本文中当用于液体营养组合物时关注了保留低粘度的液体状态的组合物，包括例如其中基本上观察不到胶凝或聚集的液体组合物，例如直接在热处理后或者在约20℃温度达例如至少3个月或优选至少6个月或12个月的延长储存后。加热时小粒度或粒度几乎没有或没有明显增加是热稳定液体营养组合物如本发明的液体营养组合物的其它标志。
如本说明书中所用的术语“包含”指“至少部分地由...组成”。当说明本说明书中包括术语“包含”的每种情形时，也可以存在术语前序部分以外的特征。相关术语例如“包括”以相同的方式解释。
如本文所用的“非水解”当用于含蛋白质的组合物如液体营养组合物、粉末、WPC、WPI等时指组合物中所存在的蛋白质有小于2％经历水解，在某些实施方案中，组合物中所存在的蛋白质有小于1％经历水解。
对于本说明书的目的，粘度是于20℃采用流变仪如Anton Paar仪器、采用杯锤组件在100s-1的剪切率下进行测量的，另有指示除外。可以理解，其它测量或估计粘度的方法是本领域熟知的，并且当适宜时可以使用。
对于本说明书的目的，能量密度是通过采用食品组成的标准热值进行计算而测定的。同样，可以理解，其它测量或估计能量密度的方法是本领域熟知的，并且当适宜时可以使用。
对于本说明书的目的，平均粒度(通过D[4,3]或D[3,2]表征)是采用MalvernMastersizer 2000(Malvern Instruments Ltd,Worcs,UK)测定的，折射率对于基于乳剂的饮料的颗粒而言为1.46，对于混悬液中的粉末而言为1.52，对于溶剂而言为1.33。
对于本说明书的目的，重构粉末的主要聚集物尺寸是通过在中性pH下匀化(150/50巴)10％总固体(TS)混悬液和采用Malvern Mastersizer 2000(Malvern InstrumentsLtd,Worcs,UK)测定平均粒度(通过D[4,3]表征)而测定的，折射率对于颗粒而言为1.52，对于溶剂而言为1.33，如上文所述。
加热后主要聚集物生长是通过获取10％TS蛋白质混悬液和在120℃高压釜中加热15分钟和如上所述测量D[4,3]而测定的。
用于评价蛋白质浓度的方法是本领域熟知的，例如如通过凯氏法测量蛋白质氮。该方法基于氮测定，并且通过总氮结果乘以乳蛋白的转换因子6.38计算出蛋白质浓度。
测定蛋白重变性程度的方法是本领域熟知的。本文所用的一种示例性方法依赖于HPLC(Elgar等人(2000)J Chromatography A,878,183-196)；适用的其它方法包括依赖于Agilent 2100Bioanalyzer(Agilent Technologies,Inc.2000,2001-2007,Waldbronn,德国)和微流控芯片和利用Agilent 2100Expert软件(例如Anema,(2009)InternationalDairy J,19,198-204)以及聚丙烯酰胺凝胶电泳(例如Patel等人,(2007)Le Lait,87,251-268)的方法。
按照下式，通过测定残余的可变性蛋白质作为总蛋白质的比例(TN x 6.38)，可以对粉末进行表征：
其中采用如上所述的反相HPLC(Elgar等人,2000)测定可溶性乳清蛋白，并表示为克蛋白质/100克粉末。
可变性乳清蛋白测量为Σ(牛血清白蛋白+α-乳白蛋白+β-乳球蛋白+乳铁蛋白+免疫球蛋白)。
对于已经小心制备的乳酪WPC80，上述组分的总和通常为TN的60-63％，从而可以根据下式估计已经变性的可变性蛋白质的比例：
液体营养食品通常是热量密集的，因为它们含有营养物如脂肪、蛋白质和碳水化合物的水平及其组合以获得至少0.5kcal/g或至少0.5kcal/mL的热值。在医学或肠内食品中，已知至多3kcal/g或甚至更高的热密度。这种高热密度难以用高浓度的乳清蛋白并且在没有对加热的任何副作用、即胶凝或污垢的情况下获得。
在本发明的某些实施方案中，液体营养组合物包含5-20％的蛋白质、例如5-15％。在某些实施方案中，液体营养组合物包含4-25％的蛋白质、例如4-20％的经热处理的或基本上变性的WPC。
在本发明的某些实施方案中，脂肪含量为1-30％重量、例如5-20％或5％至15％。例如，在液体营养组合物的示例性的低脂肪实施方案中，脂肪含量为0％重量至约15％重量或0％重量至约10％重量或0％至约5％重量。在其它示例性的实施方案、例如较高脂肪组合物中，脂肪含量为约15％重量至约35％重量。
在本发明的某些实施方案中，碳水化合物含量为0-45％、例如10-35％或20-30％。例如，在液体营养组合物的示例性的低碳水化合物实施方案中，碳水化合物含量为0％重量至约15％重量或0％重量至约10％重量或0％至约5％重量。在其它示例性的实施方案、例如较高碳水化合物组合物中，碳水化合物含量为约15％重量至约35％重量。
液体营养食品的配制物也可以含有在营养上长期供养患者所需的各种维生素和矿物质以及微量组分如抗化氧剂、调味剂和着色剂。在某些实施方案中所用的维生素和矿物质的量是本领域技术人员已知的替代餐产品的典型用量。各群体亚组的微营养需求也是已知的。维生素和矿物质的推荐日需要量可以针对各群体亚组来规定。参见例如DietaryReference Intakes：RDA and AI For vitamins and elements,美国国立科学院医学研究所食品与营养委员会(2010),0-6个月和6-12个月婴儿、1-3岁和4-8岁儿童、成年男性(6个年龄级别)、女性(6个年龄级别)、妊娠(3个年龄级别)和授乳(3个年龄级别)的推荐摄入量表。对于特定亚组或医学病症或应用可以以示范的供应量定制液体营养组合物中必需营养素的浓度，以便可以同时满足营养和容易递送的要求。
例如，可以基于欧洲委员会特殊医学用途食品(FSMP)指南选择所添加的矿物质的水平。人们可以出于特殊营养原因而选择加入较高水平。本文给出了在约4至6的pH下和在各种量的矿物质的存在下具有非常好的热稳定性的本发明的组合物的实例，包括尽管在高水平的矿物质下仍具有非常好的热稳定性的那些。
通常，将干燥的非脂肪成分分散于水中，使其水合，混合，然后与脂肪强力混合。在一项实施方案中，将糖(碳水化合物)和蛋白质混合以帮助蛋白质分散和溶解。虽然蛋白质和糖(碳水化合物)混合料是分散和溶解的示例性方法，但是蛋白质和脂肪混合料也可以用于改善分散和溶解。
本发明的组合物的组分通常被均化以减小脂肪/油滴尺寸和形成水包油型乳液，然后进行热处理。
用于形成稳定食品组合物的均化步骤包括应用剪切力来减小液滴或颗粒尺寸。对于某些实施方案，可以使用高剪切搅拌，例如在叶片式搅拌机(例如Ultra Turrax或Waringblender)中。在某些实施方案中，液体营养组合物的再结合基质具有如通过体积加权平均粒度参数D[4,3]归类的小于20μm的平均粒度，例如小于10μm，甚至例如小于2μm，或者在某些实施方案中小于1μm。
在一项实施方案中，营养组合物的均化可以在最终热处理之前进行，或者可以作为热处理的一部分进行，包括例如在初始加热、部分加热、预加热或后期加热步骤期间进行。在某些实施方案中，例如液体营养组合物的某些实施方案中，所述组合物在加热后和任选在混合或均化后具有约0.3μm至约2μm或约0.5μm至约1.5μm的平均体积加权粒度D[4,3]。例如，所述组合物具有约1μm的平均粒度。
在各种示例性的实施方案中，当加热时，例如当采用具有至少等同于90℃达40s的Fo-值的热处理进行加热时，例如当在大于140℃下加热5s时，液体组合物的平均粒度基本不增加。例如，当在大于140℃加热5s时，所述组合物的平均粒度增加不超过4倍，在某些实例中，当采用具有至少等同于140℃达5s的Fo-值的热处理进行加热时增加不超过3倍、不超过2倍。
在一项示例性的实施方案中，当采用至少等同于90℃达40s的Fo-值进行加热时，液体组合物的平均粒度没有增加。
用于制备适用于本发明的WPC的示例性方法在PCT国际申请PCT/NZ2007/000059(公布为WO 2007/108709)和PCT/NZ2010/000072(公布为WO 2010/120199，整体引入本文作为参考)中有提供。
蛋白质如WPC或WPI成分可以由WPC的混合物或蛋白质的混合物制备。在某些实施方案中，蛋白质为乳清蛋白或包含乳清蛋白。在多项实施方案中，蛋白质为乳清蛋白浓缩物(WPC)或乳清蛋白分离物(WPI)，或者包含乳清蛋白浓缩物(WPC)或乳清蛋白分离物(WPI)。
在蛋白质如WPC的制备中应用热处理以赋予预期的变性和确保其可混悬。乳清蛋白包含高水平的在变性状态下对聚集敏感的球状蛋白质。β-乳球蛋白的变性温度是pH-依赖性的，当蛋白质被加热高于65℃时在pH6.7下发生不可逆变性。据信该变性暴露了游离硫醇基，据报道其引发蛋白质之间的二硫键形成，引起聚合，从而导致聚集物形成。其它二硫键和半胱氨酸残基被认为在聚合反应中起作用。α-乳白蛋白也具有约65℃的变性温度。
蛋白质聚集物的尺寸、形状和密度受许多环境和处理参数的影响，所述参数包括温度、加热速率、压力、剪切、pH和离子强度。根据这些参数的组合，聚集物可以形成凝胶、原纤维或紧凑的微粒。例如，在特定的离子强度和剪切力条件下可以形成微粒化乳清。这些颗粒具有致密结构、低特性粘度和低比容。而且，已知对于在剪切条件下生产的微粒化乳清而言在聚集物尺寸和加热温度之间存在关联。
在某些实施方案中，乳清蛋白成分是按照如下述文件所述的方法制备的：US 6,767,575(Huss&Spiegel)、US2006/0204643(Merrill等人)、US4,734,827(Singer等人)、US5,494,696(Holst等人)、PCT/NZ2010/000072(公开为WO 2010/120199)、EP0412590和EP0347237(Unilever)或Robinson等人(1976)NZ J Dairy Science&Technology,11,114-126。制备乳清蛋白成分的方法各自将赋予不同的性质，因此使用本发明的任何人应当选择最适合他们的方法的蛋白质成分。
在已经制备了液体营养组合物后将其进行热处理，主要是为了增加产品的架存期和使食物腐败和致病微生物生长的可能性最小化。
如本领域技术人员将理解的那样，高温对微生物的致死效应取决于温度和操作时间两者，杀死相同数目微生物所需的时间随温度升高而减少是熟知的。在指定温度下使初始微生物数目减少特定量所花费的时间通常称为“F值”。如在Mullan,W.M.A.(2007)(Mullan,W.M.A.,Calculator for determining the F value of a thermal process.[联网].可获自：www.dairyscience.info/calculators-models/134-f-value-thermal-process.html)及参考文献中所述，热过程的F值可以通过将致死率针对操作时间绘图来计算，其中致死率可以采用下述等式计算(Stobo,1973)：
致死率＝10(T-Tr)/z
其中T为计算致死率所处于的温度，Tr为比较等效致死效应所处于的参比温度，z为目标微生物或孢子的热死亡曲线斜率的倒数(所有数值的单位均为摄氏度)。如Mullan所声称的那样，在对低酸性食品进行Fo计算中经常使用10℃的z值。
因此，F值可用于描述输入特定过程的热量。如本文讨论的那样，本发明的液体营养组合物通常经历具有至少等同于90℃达40s的Fo-值的热处理步骤，同时显示出有用的热稳定性，例如没有形成凝胶。
可以使用液体营养组合物的各种热处理。超高温(UHT)处理是示例性的。典型的UHT条件为140至150℃达2至18秒，但是更长的持续时间是可能的，例如10秒、15秒、20秒或更长。用于确保无菌的另一种方法是干馏热处理——通常120-130℃达10至20分钟。这种热处理的实例可以具有远超过最小阈值的F0值。等效热处理的其它组合是已知的，可用于本发明，得到了微生物稳定性和无菌要求的适当粘附。其它已知的技术非热方法可以与热处理组合使用以抑制液体营养组合物中的微生物活性。本领域技术人员可以通过采用z值计算在不同温度下的等效热处理时间，如下表所显示的那样。
液体组合物的热稳定性包括直接在热处理后或者在约20℃温度达例如至少3个月或优选至少6个月或12个月的延长储存后没有胶凝或聚集。
液体营养组合物的胶凝被认为是从液体到软至硬固体的状态变化。胶凝可以目测和通过触觉来评价。如果在加热后溶液不再流动，则被认为已经胶凝。
为了获得所需的无菌并同时保持流动性，蛋白质必须对热处理条件稳定。已经发现所述营养组合物对在pH4至6范围的所需热处理是令人惊奇地稳定的。
评价乳的热稳定性的示例性方法是本领域熟知的。热凝固时间(HCT)方法包括将乳样品(1-2mL)在玻璃管中密封、将其夹在平台上并放入具有规定摇动速率的恒温控制在140℃的硅油浴中。将容器放置在油浴中和开始形成可见聚集物之间经过的时间长度定义为HCT(Singh H&Creamer LK(1992),Determination of heat stability,Advanced DairyChemistry,Fox PF Elsevier)。不希望受缚于任何理论并且基于他们的经验、包括本文所述的那些，申请人相信：热凝固时间小于65s的任何液体营养组合物都具有UHT加热设备产生大量污垢和结块的高风险，而具有65-80s HCT的任何液体组合物都具有产生污垢的潜在风险。如本文所述，热凝固时间高于80s的液体营养组合物对于在140℃达5s的UHT热处理是稳定的。
在一项实施方案中，采用天然WPC(392)制备的具有约4至约6的pH的示例性液体组合物具有40s的平均凝固时间。在相同实施方案中，采用其中至少约55％的可热变性蛋白质被变性的非水解乳清蛋白制备的并且具有约4至约6的pH的本发明的示例性液体组合物当在140℃加热时具有大于约180s的平均凝固时间(≥对照的4倍)。例如，具有约4至约6的pH的本发明的液体组合物当在140℃加热时根据蛋白质成分的制备方法具有大于约400s、大于约800s、大于约16min、大于约30min的平均凝固时间。本领域技术人员应当理解，这些热稳定性改善的任一种都可极大地提高了加工容易性。
在一项实施方案中，本发明的示例性液体组合物当在组合物中所存在蛋白质的平均等电点(pI)的0.5之内的pH下于140℃加热时具有大于约150s的平均凝固时间。例如，液体组合物当在组合物中所存在蛋白质的平均pI的0.5之内的pH下于140℃加热时具有大于约170s、大于约200s、大于约300s、大于约330s、大于约360s或大于约400s的平均凝固时间。在相同实施方案中，液体组合物当在大于6.0的pH下于140℃加热时具有小于约80s的平均凝固时间。
在某些实施方案中，将经热处理的基本上变性的乳清蛋白如WPC或WPI干燥，然后在组合物中或在其含水组分中再水合。在某些实施方案中，经热处理的基本上变性的WPC具有至少35％、至少55％(基于不含水分和脂肪计)、例如至少70％的蛋白质和在某些实施方案中至少80％的蛋白质。
经热处理的基本上变性的液体WPC(未干燥)也可以以如对于干燥成分所定义的相同蛋白质浓度特性使用。
可以用酶处理所述经热处理的基本上变性的WPC或液体营养组合物以进一步减小乳糖浓度，例如通过β-半乳糖苷酶-处理。
在某些实施方案中，将经热处理的基本上变性的乳清蛋白如WPC或WPI干燥至水分含量小于5％或有助于干成分储存数月而没有过度变质的水分活度水平。
用于本发明的示例性蛋白质包括乳清蛋白，例如乳清蛋白浓缩物和乳清蛋白分离物。乳清蛋白由于其优良的氨基酸特性(其提供了所有必需氨基酸、高半胱氨酸含量、高亮氨酸含量、易于消化)和提供与生物活性相关的蛋白质如乳球蛋白、免疫球蛋白和乳铁蛋白而被认为是完全蛋白质。
WPC富含乳清蛋白，但是还含有其它组分如脂肪、乳糖，并且在基于干酪乳清的WPC的情形中还含有糖巨肽(glycomacropeptide,GMP)，糖巨肽是不可变性的酪蛋白相关非球状蛋白质)。制备乳清蛋白浓缩物的典型方法利用了膜过滤，本文记载了制备特别适用于本发明的WPC的供选方法。
因此，如本文所用的“WPC”是乳清的级分，从其中至少部分地除去了乳糖以使蛋白含量提高至至少20％(w/w)。在某些实施方案中，WPC具有至少35％、至少40％、至少55％(w/w)、至少65％和在某些实施方案中至少80％的总固体(TS)作为乳清蛋白。在某些实例中，乳清蛋白的比例相对于WPC来源于其的乳清的比例基本上不变。在一项实施方案中，WPC为蒸发的乳清蛋白渗余物。对于本说明书的目的，当上下文允许时，术语“WPC”包括WPI。
特别关注的WPI包括具有至少90％TS的乳清蛋白的WPI和WPC。
WPI主要由具有可忽略的脂肪和乳糖含量的乳清蛋白组成。因此，WPI的制备通常需要更严格的分离方法，例如微滤和超滤或离子交换色谱的组合。通常认为WPI指其中至少90重量％的固体是乳清蛋白的组合物。
乳清蛋白可以来源于任意哺乳动物种属，例如牛、绵羊、山羊、马、水牛和骆驼。优选地，乳清蛋白为牛类动物的。
在某些示例性实施方案中，乳清蛋白来源是作为粉末获得的，优选地，乳清蛋白来源为WPC或WPI。
在某些实施方案、例如液体营养组合物的实施方案中，经热处理的或变性的蛋白质如WPC包含小于90％重量的蛋白质。例如，经热处理的或变性的蛋白质包含至少51％重量的蛋白质、在某些实施方案中至少70％、在某些实施方案中至少80％的蛋白质，其中总可变性蛋白质的至少55％处于变性状态。
可以包括在液体营养组合物中的其它蛋白质包括乳蛋白质的混合物，在某些实施方案中乳蛋白质的混合物由乳蛋白质浓缩物、酪蛋白、酪蛋白盐等提供，条件是其不影响营养组合物的热稳定性，其中至少50％或在某些实施方案中至少80％的总固体作为蛋白质。
在一个实例中，本发明涉及制备液体营养组合物的方法，该方法包括：
a)提供处于4.7-8.5的pH的具有15-50％(w/v)蛋白质浓度的WPC或WPI水溶液；
b)将溶液热处理至高于50℃达允许发生蛋白质变性的时间；所述热处理包括将溶液进行加热，同时处于湍流下，例如具有至少500的雷诺数；
c)在热处理结束时，将经热处理的WPC或WPI与其它成分合并，得到具有4至6的pH且包含约2％至约25％重量的来自经热处理的WPC或WPI的蛋白质的液体组合物，
d)用具有至少等同于90℃达40s的Fo-值的热处理对液体组合物进行热处理，和
e)回收所述液体组合物，
其中所述液体组合物具有
f)当在20℃和100s-1的剪切率下测量时小于200cP的粘度，或
g)如通过体积加权平均粒度参数D[4,3]归类的小于20μm的平均粒度，或
h)基本上不显示出可观察到的胶凝或聚集。
所用脂肪可以是植物脂肪或动物脂肪，包括乳脂和鱼油。植物油通常是示例的，因为它们易于配制且饱和脂肪酸含量较低。
示例性的植物油包括卡诺拉油(菜籽油)、玉米油、葵花油、橄榄油或大豆油。
除WPC外，液体营养组合物通常不要求乳化剂，但是也可以包含乳化剂，所述乳化剂例如有大豆磷脂或磷脂等。
所用的碳水化合物通常包含可消化碳水化合物作为碳水化合物的75-100％。所述碳水化合物可以包括单糖、二糖、寡糖和多糖及其混合物。通常使用葡萄糖的寡糖。许多这些碳水化合物是市售可获得的，如麦芽糖糊精合剂(3-20DE)或对于较长链碳水化合物而言玉米糖浆(＞20DE)。也可以包括不可消化的碳水化合物，例如低聚果糖、菊糖和低聚半乳糖。它们通常以组合物的0.2-5％的量存在。也可以包括纤维、包括不溶性纤维。
在示例性实施方案中，液体营养组合物是用于早餐或一天的其它时间的完全营养组合物或高能量液体或粉末。
实施例
下述实施例进一步阐述了本发明的实施。
实施例1：用不同变性水平的乳清蛋白制备的示例性液体营养制剂的热稳定性
该实施例证实了在pH 5.4下制备的包含基本上变性的乳清蛋白的各种示例性液体营养组合物的热稳定性以确定它们用于本发明的配制的适宜性。
方法
采用表2详细列出的变性WPC粉末(粉末A至I)或天然乳清(WPC392)、按照表1制备了示例性营养制剂。营养制剂的制备方法描述在图1中。在于90℃油浴中加热之前，将各制剂的pH调节至pH 5.4。测定各职级在90℃的可见聚集的时间。
表1：示例性液体营养制剂的组成
*加入蛋白质粉末以获得在最终制剂中4％重量的蛋白质
表2：变性粉末的组成
表3：示例性液体营养制剂的热凝固时间
结果
如表3所示，在pH 5.4下，包含变性WPC的制剂(粉末A至F)与天然WPC(392)相比显示出更优的热稳定性。采用不同制备方法制备的粉末的热稳定性差异证明，生产者对于用于做出该创造性工作的成分有广泛的选择。使用本发明的人员应当选择最适合他们的方法的蛋白质成分。
这些结果表明：本发明的液体营养制剂在pH 4至6下在用于控制微生物生长的热处理之后是热稳定的。
实施例2：跨越pH值范围的示例性液体营养制剂(10g蛋白质/100ml)的热稳定性
该实施例描述了包含基本上变性的WPC的示例性热稳定性液体营养制剂的制备以及它们跨越pH值范围的热稳定性评价。
方法
按照图1的方法，如表4所示制得包含10％的粉末A形式的蛋白质的1.6kcal/mL的液体营养制剂。
表4：示例性高蛋白质液体营养制剂
10％蛋白质
％w/w
水 68.16
蛋白质粉末A 11.7
蔗糖 5.75
麦芽糖糊精合剂Maltrin M180 8.44
柠檬酸三钠二水合物 0.10
磷酸二钠 0.12
氯化钾 0.17
柠檬酸镁 0.12
磷酸三钙 0.19
Seakem 614(角叉菜胶) 0.06
Novagel GP2180(微晶纤维素) 0.20
卵磷脂 0.13
玉米油 5.00
消泡剂 0.005
总批量 100
将制剂的pH调节在pH 5.1-7.1范围内，所有样品在140℃油浴中进行加热或在121℃干馏加热10分钟。处于pH 5.1和6.8的制剂也经历经由UHT/直接蒸汽注入(DSI)装置在140℃达5秒的热处理。
记录在140℃油浴中加热后的热凝固时间，目测评价干馏罐中聚集物、凝胶形成或团块的存在。如本文所述，在140℃达5秒的UHT/DSI热处理之后立即和在UHT/DSI处理后于环境温度(20℃)储存1个月和3个月之后评价处于pH5.1和pH6.8的制剂的粘度、粒度、乳液分层和沉淀。进行制剂的感官性质的感官描述分析。给在这些饮料的描述分析中受过训练的十二个小组成员呈现编码的冷冻样品，并指示采用150分数量表对它们的香味和味道属性进行评分，其中1＝没有，150＝强。
结果
制剂显示出在pH递减时热稳定性递增。图2显示：制剂的热凝固时间在较低pH下、特别是在pH 5.1-5.6的范围内增加。图3显示：在较低pH下，制剂在干馏后没有胶凝，并且在pH范围、特别是pH 5.1-5.7保持低粘度液体，而当pH＞6.0时观察到凝胶形成和团块。
图4显示：与pH 6.8相比，在pH 5.1应用热处理以提供微生物控制后制剂的粘度和粒度减小。表5显示：与在pH 6.8处理的制剂相比，在pH 5.1热处理后制剂具有的蛋香味和味道减少并且酸味增加。在pH 5.1时，制剂具有较低的粘度且粉末化较少。
表5：在pH5.1和pH6.8的示例性高蛋白质液体营养制剂的感官描述分析平均得分
这些结果表明：本发明的液体营养制剂是热稳定的，在较低pH下热处理后显示出有利的感官特性。这也使得饮料生产商能够将产品不同地进行调味。
实施例3：具有不同蛋白质来源的示例性液体营养制剂的热稳定性
该实施例证实了与其它乳清蛋白来源相比在低pH的包含粉末A的液体营养制剂的热稳定性。
方法
基于表4所示的处方，制备包含10％的粉末A、乳清蛋白水解物(WPH7080)、天然乳清(WPC392)或乳清蛋白分离物(WPI895)形式的蛋白质的1.6kcal/mL的液体营养制剂。图1显示了方法流程图。
在应用热处理以提供微生物控制之前，将制剂的pH调节为pH5.0。所有样品在旋转干馏罐中于121℃加热10分钟。目测评价干馏罐中聚集物、凝胶形成或团块的存在。
结果
包含粉末A的制剂在热处理后没有胶凝，而包含天然WPC和WPI的制剂胶凝，如图5所示。包含乳清蛋白水解物的制剂没有胶凝，但是除了过度褐变外还显示出严重的油相相分离，使得产品对于食用者而言是不期望的。该结果表明，本发明的液体营养制剂在pH4-6下热处理之后是热稳定的和感官上有利的。
实施例4：示例性液体营养制剂对UHT条件的稳固性
该实施例描述了包含粉末A的示例性液体营养制剂的制备及其跨越UHT条件范围下在pH5.4和pH6.8的热稳定性评价。
方法
基于表4所示的处方，制得包含10％的粉末A形式的蛋白质的1.6kcal/mL的液体营养制剂。图1显示了该方法的流程图。
在应用热处理以提供微生物控制之前，将制剂的pH调节至pH5.4或pH6.8。在138-148℃范围的温度下达5-20秒的处理时间进行UHT/间接蒸汽注入后和在随后以150/50巴均化后，评价制剂的粘度、粒度、乳液分层和沉淀。
结果
在pH6.8，制剂在任意加热条件、包括最低的时间/温度条件(138℃达5秒)下都不稳定，并且由于对UHT装置产生大量污垢和团块而不能在UHT/间接下处理。但是，在pH5.4，制剂在表6所示的所有温度和所有保留时间下均没有胶凝和沉淀，乳液分层、粘度和沉淀都保持是有利的。在4.0-6.0的pH范围下，液体组合物对更宽的时间/温度加热条件更稳固。
表6：示例性高蛋白质液体营养制剂的热稳定性
该结果表明本发明的液体营养制剂在pH4-6热处理后是热稳定的。
实施例5：示例性液体营养制剂(13.8g蛋白质/100ml)的热稳定性
该实施例描述了包含粉末A的示例性液体营养制剂的制备及其跨越UHT条件范围下在pH5.4和pH6.8的热稳定性评价。
方法
基于表7所示的处方，制得包含13.8％的粉末A形式的蛋白质的2.4kcal/mL的液体营养制剂。图1显示了该方法的流程图。
表7：示例性高蛋白质液体营养制剂
在应用热处理以提供微生物控制之前，将制剂的pH调节至pH5.4或pH6.8。在140℃的温度下达15秒通过DSI的UHT处理或间接蒸汽后和在随后均化后测定处于pH5.4的制剂的粘度、粒度、乳液分层和沉淀。
结果
在pH6.8，制剂由于装置产生污垢和团块而不能通过给定的热处理(140℃达15秒)进行处理。在pH5.4，在热处理和随后均化之后，该制剂没有胶凝；乳液分层、粘度和沉淀仍然可接受(表8)。
该实施例的包含13.8％蛋白质的制剂和实施例2的包含10％蛋白质的制剂在热处理后储存6个月之后保持其粘度，如图6所示。
表8：示例性高蛋白质液体营养制剂的热稳定性
该结果表明，本发明的液体营养制剂在于pH4-6应用热处理以提供微生物控制后是热稳定的，并且历经长期储存是稳定的。
实施例6：具有高矿物质含量的示例性液体营养制剂的热稳定性
该实施例证实了具有递增矿物质含量的示例性液体营养组合物在pH4-6的热稳定性。
方法
采用如表9所示的不同矿物质含量，制备包含10％的粉末A形式的蛋白质的1.6kcal/mL的液体营养制剂。根据欧洲委员会特殊医学用途食品(FSMP)指南选择矿物质(钠、钾、钙、磷、镁、氯)的水平。对于每种矿物质，根据推荐水平使用最小浓度和最大浓度，并且计算中间点。
表9：示例性高蛋白质液体营养制剂的矿物质含量
将每种制剂的pH调节至pH4.8、5.1、5.4和7.0范围的pH。在于140℃油浴中加热期间评价了制剂的凝固时间。
结果
在pH4.8、5.1和5.4，所有制剂都具有长凝固时间，如表10所示。
表10：具有添加的矿物质的示例性高蛋白质液体营养制剂在140℃的凝固时间(秒)
基于热凝固时间(s)的制剂在UHT下的预示行为
这些结果表明：与中性pH相比，具有高矿物质含量的本发明的液体营养制剂在pH4-6热处理后是热稳定的。这给医学食品生产者提供了调整他们的营养组合物组成的相当大的灵活性。一些营养组合物可能需要含有高浓度的离子以实现特定营养益处(骨健康、水合等)。
实施例7：具有高蛋白质含量(20g蛋白质/100mL)的示例性液体营养制剂的热稳定性
该实施例研究了具有高蛋白质含量的示例性液体营养制剂在pH4-6的热稳定性。
方法
基于表11所示的处方，制备了包含20％的粉末A形式的蛋白质的2.4kcal/mL的液体营养制剂。图1显示了方法流程图。
表11：示例性高蛋白质液体营养制剂
将制剂的pH调节至pH5.0，使该制剂在装有用于间接加热的平板式热交换器的迷你巴氏消毒器(minipasteuriser)中进行90℃达30秒的热处理。操作条件如下：流速为30升/小时，预热温度为70℃；热处理为90℃达30s，填充温度为4℃。在填充之前使装置运行5分钟，以确保从该系统中排出所有的水。将产品填充到200ml PET罐中，在环境温度下储存备用。在热处理之前和之后测量制剂的粘度和粒度。
结果
制剂被成功地热处理，而没有使迷你巴氏消毒器产生污垢。该制剂在热处理后没有胶凝，粘度或粒度没有显著变化，如表12所示，表明该制剂经得住热处理且其物理性质没有任何变化。
表12：示例性高蛋白质液体营养制剂的热稳定性
处于100s-1的粘度(cP) d43(μm) d32(μm)
重调配基质 193 0.74 0.29
在90℃加热30s 157 0.78 0.29
这些结果表明，具有高蛋白质含量的本发明的液体营养制剂在pH4-6热处理之后是热稳定的。
实施例8：思慕雪(smoothie)形式的示例性液体营养制剂
该实施例描述了思慕雪形式的示例性液体营养制剂的制备。
方法
制备包含5％的粉末A、WPI895或WPC392形式的蛋白质、1％果胶、10％蔗糖且没有添加脂肪的思慕雪。
将蔗糖分成两份：将第一份蔗糖与果胶以1份胶:5份蔗糖的比例干混合，将其余蔗糖与蛋白质成分干混合。将蛋白质/蔗糖共混物再混入等于约约45％最终重量的环境反渗水中，再搅拌60分钟以完全水合。将果胶/蔗糖共混物在恒定搅拌下加入到60-70℃的RO水中(约35％的最终重量)，再搅拌30分钟以完全水合。然后，将果胶混合料加入到蛋白质混合料中，混合5分钟。然后快速加入50％柠檬酸和50％乳酸的1:1共混物，同时搅拌以使pH降低至4.0。用RO水将该混合物调节至最终重量，然后在APVRannie匀化器中以150/50巴进行均化。
将思慕雪在装有用于间接加热的平板式热交换器的迷你巴氏消毒器中进行热处理。操作条件如下：流速为30升/小时，预热温度为70℃；热处理为90℃达30s，填充温度为4℃。在填充之前使装置运行5分钟，以确保从该系统中排出所有的水。将产品填充到200mlPET罐中，在环境温度下储存备用。
在零时和在30℃储存3个月之后，评价了样品的分离、沉淀和粘度。
结果
图7A显示了思慕雪历经3个月的粘度。在30℃储存时，包含WPI 895的思慕雪显示非常快的分离和沉淀，因此没有测定粘度。包含WPC392的思慕雪没有分离，但是随时间推移形成颗粒(图7B)，并且在第二个月后粘度也开始增加，这降低了产品的口感。包含变性蛋白质(粉末A)的思慕雪保持低粘度且没有分离。产品的粘度随时间推移而降低，但是在三个月之后显示稳定。
思慕雪的非正式感官分析显示：包含粉末A的制剂具有比包含WPI 895和WPC 392的思慕雪更优的感官特性。在5％蛋白质时，WPI 895是更收敛的(astringent)，而WPC 392具有高收敛性和湿羊毛调(wet wool notes)两者。
这些结果证实：思慕雪形式的本发明的液体营养制剂在pH4热处理后是更稳定的，并且在储存后保持了最佳的粘度和感官性质。
实施例9：包含55％变性蛋白质共混物的示例性液体营养制剂
该实施例研究了包含55％变性蛋白质的液体制剂在pH5.4的热稳定性。所述制剂包括变性和未变性或水解蛋白质的蛋白质共混物。
方法
按照图1制备了表13的液体营养制剂。为了获得标称55％的变性水平，将粉末A(包含75％的变性蛋白质)与其它蛋白质来源以75:25的比例混合。例如，为了制备4％的蛋白质制剂，3％的蛋白质由粉末A提供，而1％从其它蛋白质来源(乳清蛋白分离物(WPI)、乳清蛋白水解物(WPH)、乳清蛋白浓缩物(WPC)或大豆蛋白质分离物(SPI))获得。通过在121℃干馏10分钟进行热稳定性测试。在干馏后，记录每个样品的视觉外观。如果任一个样品在干馏后仍然是液体并且没有观察到可见的聚集物，则测试它们的粘度和粒度。
表13：包含55％蛋白变性的蛋白质共混物的液体营养制剂
结果
表14显示了制剂在干馏处理后的目测评价、粘度和粒度。结果显示：当粉末A与其它蛋白质混合以获得标称55％的变性乳清蛋白水平时，在pH5.4下所述共混物具有比WPC392显著更长的热凝固时间。
结果表明：提供标称55％变性乳清蛋白的共混物对于干馏过程是热稳定的，样品在121℃加热10分钟后没有胶凝，除了包含粉末A+SPI(配方5)的制剂，其在pH5.4干馏后不稳定。
表14：包含蛋白质共混物的液体营养制剂在121℃干馏10分钟后的评价
这些结果证实：与天然WPC相比，包含不同蛋白质粉末以获得最小55％蛋白质变性水平的共混物的液体营养制剂对于在pH5.4加热而言显示出改善的稳定性。本领域技术人员应当知晓，如果粉末具有不同变性水平，则调节混合比例。
实施例10：具有不同蛋白质浓度的包含变性WPC成分的示例性液体营养制剂的热稳定性
该实施例描述了不同蛋白质浓度的包含变性WPC成分的示例性液体营养制剂的制备。
方法
制备蛋白质含量为28％、51％、67％和81％重量的四种变性乳清蛋白粉末(表2中的粉末J-M)。按照图1的方法，根据表15制备了包含所述粉末的液体营养制剂。每种制剂包含4％重量的最终蛋白质浓度。将制剂以250/50巴均化两次，在热处理前将每种饮料的pH调节为4.3至5.8。
表15：包含不同蛋白质含量的粉末的液体营养制剂
通过在90℃、120℃和140℃油浴中加热进行热稳定性测试，如表16所示。测试所有样品在121℃达10分钟的干馏稳定性。在干馏后，评价每种样品的目测外观。对仍然为液体形式的没有可见聚集物的样品的粘度和粒度进行了测试(表17)。
结果
如在90℃、120℃和140℃油浴中的热凝固测试所示(表16)，与天然WPC(392)相比，所有的变性乳清蛋白粉末都显示出显著的热稳定性。在所有粉末中，粉末J的热稳定性最低，其在所有温度都具有最短的热凝固时间。然而，该粉末具有低于55％的乳清蛋白变性水平(46％，表2)。
作为干馏的结果，对在pH5.4热加工稳定的制剂显示出平均粒度和粘度增加最小，被认为是商业可接受的。总之，与天然WPC(392)相比，具有类似乳清蛋白变性水平的包含51％至81％蛋白质含量的变性WPC粉末提供了较好的热稳定性。结果证实：WPC的蛋白质含量必须高于28％，同时变性水平高于55％。
表16：在90℃、120℃和140℃热处理期间包含不同蛋白质含量的粉末的液体营养制剂的凝固时间
表17：在120℃干馏10分钟后包含不同蛋白质含量的变性WPC粉末的液体营养制剂的目测评价
在其中参考了专利说明书、其它外部文件或其它信息来源的本说明书中，这通常用于给讨论本发明的特征提供背景的目的。除非另有特别说明，否则参考这类外部文件不能看作是承认任意管辖范围内的该文献或这类信息来源是现有技术或构成本领域公知常识的一部分。
其不意味着将本发明的范围限制到仅仅上述实施例。如本领域技术人员应当理解的那样，在不背离本发明范围的情况下，多种变化都是可能的。例如，WPC的蛋白质百分比和热处理可以变化，如同营养组合物的其它组分的性质和比例可以变化那样。

Claims (21)

1.制备液体营养组合物的方法，该方法包括：
a)将具有4至6的pH且包含2％至25％重量的非水解乳清蛋白的液体组合物进行热处理，其中所述乳清蛋白包含至少55％的以变性状态存在的可热变性蛋白质或者由包含至少55％的以变性状态存在的可热变性蛋白质的成分提供，并且其中热处理具有至少等同于90℃达40s的F0-值，和
b)回收所述液体组合物，
其中所回收的液体组合物具有
c)当在20℃和100s-1的剪切率下测量时小于200cP的粘度，或
d)如通过体积加权平均粒度参数D[4,3]归类的小于20μm的平均粒度，或
e)不显示出可观察到的胶凝或聚集，或
f)上述(c)至(e)中两者或更多者的任意组合。
2.液体营养组合物，包含：
a)2％至25％重量的非水解乳清蛋白，其中所述乳清蛋白包含至少55％的以变性状态存在的可热变性蛋白质或者由包含至少55％的以变性状态存在的可热变性蛋白质的成分提供，
b)0至30％重量的脂肪，
c)0％至45％重量的碳水化合物，
并且其中所述营养组合物当在4至6的pH下时已经进行具有至少等同于90℃达40s的F0-值的热处理，和具有
d)当在20℃和100s-1的剪切率下测量时小于200cP的粘度，或
e)如通过体积加权平均粒度参数D[4,3]归类的小于20μm的平均粒度，或
f)不显示出可观察到的胶凝或聚集，或
g)上述(d)至(f)中两者或更多者的任意组合。
3.权利要求2的液体营养组合物，其中所述营养组合物具有4至6的pH和在20℃的温度和100s-1的剪切率下小于200cP的粘度，并且不显示出胶凝或聚集。
4.权利要求1的方法或权利要求2或3的液体营养组合物，其中热处理为至少等同于121℃达10分钟。
5.权利要求4的方法或权利要求4的液体营养组合物，其中所述热处理为至少等同于140℃达5s。
6.权利要求1的方法或权利要求2或3的液体营养组合物，其中所述液体营养组合物在室温储存至少3个月后没有显示出可观察到的胶凝或可观察到的聚集或两者。
7.权利要求1的方法或权利要求2或3的液体营养组合物，其中所述液体营养组合物包含至少如欧洲委员会特殊医学用途食品(FSMP)指南所推荐的量的矿物质。
8.权利要求1的方法或权利要求2或3的液体营养组合物，其中所述液体营养组合物当进行热处理时具有
a)4.7至6.0的pH，或
b)4.8至6.0的pH，或
c)4.9至6.0的pH，或
d)5.0至6.0的pH，或
e)4.5至5.7的pH，或
f)4.5至5.5的pH，或
g)4.5至5.3的pH，或
h)4.5至5.2的pH，或
i)4.7至5.5的pH，或
j)4.7至5.3的pH，或
k)4.7至5.2的pH，或
l)4.8至5.3的pH，或
m)4.8至5.2的pH，或
n)5的pH，或
o)4.2至5.8的pH，或
p)4.4至5.8的pH，或
q)4.6至5.6的pH，或
r)4.8至5.4的pH，或
s)4.9至5.3的pH，或
t)5.0至5.2的pH，或
u)4.6至5.1的pH，或
v)4.8至5.1的pH。
9.权利要求1的方法或权利要求2或3的液体营养组合物，其中所述液体营养组合物当进行热处理时具有
a)4.1至5.1的pH，或
b)4.3至5.1的pH，或
c)4.5至5.1的pH，或
d)4.7至5.1的pH，或
e)4.9至5.1的pH，或
f)5.1至6.0的pH，或
g)5.1至5.8的pH，或
h)5.1至5.6的pH，或
i)5.1至5.4的pH，或
j)5.1至5.2的pH。
10.权利要求1的方法或权利要求2或3的液体营养组合物，其中所述液体营养组合物当进行热处理时具有5.4的pH。
11.权利要求1的方法或权利要求2或3的液体营养组合物，其中所述液体营养组合物当进行热处理时具有5.1的pH。
12.权利要求2或3的液体营养组合物，其中所述液体营养组合物具有在20℃的温度和100s-1的剪切率下小于150cP的粘度。
13.权利要求2或3的液体营养组合物，其中所述液体营养组合物具有在20℃的温度和100s-1的剪切率下小于50cP的粘度。
14.权利要求1的方法或权利要求2或3的液体营养组合物，其中所述液体营养组合物当进行热处理时具有在所述蛋白质的平均pI的0.5之内的pH，或
a)在所述蛋白质的平均pI的0.3之内的pH，或
b)在所述蛋白质的平均pI的0.1之内的pH，或
c)处于所述蛋白质的平均pI的pH。
15.权利要求2或3的液体营养组合物，其具有
a)在所述蛋白质的平均pI的0.5之内的pH，或
b)在所述蛋白质的平均pI的0.3之内的pH，或
c)在所述蛋白质的平均pI的0.1之内的pH，或
d)处于所述蛋白质的平均pI的pH。
16.权利要求1的方法或权利要求2或3的液体营养组合物，其中所述非水解乳清蛋白由包含基于成分干物质计算35％至95％重量的蛋白质含量的干成分所提供。
17.粉末状营养组合物，其可分散在水中形成权利要求2至16任一项的液体营养组合物。
18.制备液体营养组合物的方法，该方法包括：
a)提供具有4至6的pH和包含2％至25％重量的非水解乳清蛋白的液体组合物，其中所述乳清蛋白由包含至少55％的以变性状态存在的可热变性蛋白质的干成分提供，
b)采用具有至少等同于90℃达40s的F0-值热处理将所述液体组合物进行热处理，和
c)回收所述液体组合物，
其中所述液体组合物具有
d)当在20℃和100s-1的剪切率下测量时小于200cP的粘度，或
e)如通过体积加权平均粒度参数D[4,3]归类的小于20μm的平均粒度，或
f)不显示出可观察到的胶凝或聚集，或
g)上述(d)至(f)中两者或更多者的任意组合。
19.权利要求17的粉末状营养组合物在制备用于给需要其的人提供营养物的药物中的用途。
20.食品，其由权利要求2至16任一项的液体营养组合物组成。
21.权利要求2至16任一项的液体组合物在制备给需要其的个体提供营养物的药物中的用途。
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