CN105142422A - 基本上不含表面活性剂的亚微米分散体以及利用其的食品增强 - Google Patents

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Abstract

本文提供了用于增强食品性质的组合物及其制备和使用方法。例如，在一个实施方案中，提供了增强食品，其包含与可食用疏水剂颗粒在含水流体中的基本上不含表面活性剂的亚微米分散体接触过的食品，其中所述分散体的平均粒径为100nm至999nm，并且其中所述分散体的可食用疏水剂构成所述分散体的约0.01重量％至约70重量％。

Description

基本上不含表面活性剂的亚微米分散体以及利用其的食品增强
技术领域
本发明的实施方案一般地涉及用于增强食品(包括饮料)的基本上不含表面活性剂的亚微米可食用疏水性分散体。
背景技术
目前将疏水性材料(例如液体、半固体或固体)与亲水性液体组合的实践需要添加改变疏水性材料和亲水性液体两者的天然性质以使得它们的性质彼此更加相似的试剂。由于添加剂使得两相的性质趋同，它们具有更大的倾向在商业上可行的周期内保持稳定。可以用于这些疏水相/亲水相组合的一类重要的添加剂是表面活性试剂(surface-activeagent)，其通常被称为“表面活性剂(surfactant)”。这些材料是两亲的，同时具有疏水性和亲水性。
当将一种或更多种这些试剂掺入疏水相或亲水相中，试剂本身将会排列在疏水相-亲水相界面或者组合物与周围空气之间的界面处。存在于疏水相-亲水相处的力(“界面张力”)降低，使得两相能够更顺利地共存。同样地，存在于空气-组合物界面处的力(“表面张力”)也降低。“表面活性剂”的一个特殊的子类被称为乳化剂。当仔细选择时，这样的乳化剂具有多种表面活性性能。这些材料不仅降低疏水相/亲水相界面处的界面张力，而且，随着剪切能量的输入，它们使得一个相在另一个相中形成稳定的微滴。所得产物称之为乳液。在许多情况下，这样的乳液通过将疏水相和亲水相加热至70℃或更高的温度然后将两相合并来制备。加热相的目的是确保所使用的所有半固体和固体疏水材料熔化，并且两相具有足够低的粘度以便两相可以自由混合。通常将疏水相和亲水相混合在一起直到它们达到均匀的外观。此后，将其冷却以确保形成具有适当尺寸的液滴，这些液滴通常在3微米至10微米的范围内。由于其粒径，这样的乳液通常具有均匀的、不透明的白色外观。
尽管在食品行业中使用表面活性剂已经提供了很多益处，但本发明人已经观察到在食品行业中使用表面活性剂也可能有许多不足之处。例如，虽然许多不同类型的表面活性剂已经产生了大量的具有所期望性能的食品和饮料，但是本发明人也已经观察到与它们的使用相关联的一些不期望的问题。这些问题可以产生热力学不稳定的、不可再现的和难以规模化的乳液。
开发传统的基于乳化剂的产品所需要的时间是漫长的。当由于例如供应的问题或消费者偏好变化对水相或油相作出改变时，通常必须对先前有效的乳化剂共混物作出改变。这样的改变可能不期望地导致一种或多种美学、性能或保健特性的变化。结果，组合物的直接稳定性常常受到损害，并且更糟的是，导致的不稳定性可能直到加速稳定性测试的第二或第三个月才能被认识到。这可能会损害产品的长期保存期。修正需要对配方进行复杂的通常依靠经验的再平衡。
使这些生产和稳定性问题复杂化是加工对批次结果可能产生的影响。乳液稳定性取决于各种参数，例如用于实现产品期望流变学特性的成分的水结合活性、ζ电势、粒径和晶体形成。这些参数依赖于油相和水相被加热到的温度、加热速率、当在升高的温度下结合时两相的混合方法和速率以及冷却速率。大多数乳液需要加热以确保所有较高熔点的材料(如蜡类和黄油)在适当的相中完全熔化、溶解或分散，或以加速淀粉和其它增稠剂的水化。
一些乳液的制备不需要加热，但是这些系统排除使用能为最终产品的口头审美添加丰富性的较高熔点的材料。此外，如果混合速率高，就有机会使得空气可被包载在乳液中。这种现象导致产品比重不期望的降低以及产品粘度的增加。加工中的任何可变性可能导致一系列不期望的流变特性和质地特性。即使配方没有修改，这个问题也可能出现。通常，如果两个或更多个配方设计师制备相同的产品，所得到的组合物可能差异很大。即使每个人都使用相同批次的原材料，这种令人惊奇的变化也可能发生。这个令人不安的现象的发生是因为准确地再现所有的用于制备乳液的加工参数也许是非常难的。如果加工变量以小的、难以追踪的方式变化，可能出现意想不到的粒径变化，或者乳液的结晶性能可能受到损害。
考虑到这些问题，一个典型的500克至2000克的实验室制备不可以直接转变为生产环境。此外，用于实验室的设备一般不能很好地模拟工厂使用的设备。通常需要在放大期间促进这种转变的中间开发阶段。将用于这种中间阶段的一些设备只在一部分尺寸上进行改造以模拟工厂条件。即便如此，放大的问题大量存在。为了处理放大导致的难以预测的变化，产品可以经过多种加工变化，以便优化制备条件。通常对在每个放大级别下制备的产品进行加速稳定性测试，以确保产品在其预期的保存期内的完整性。这些问题增加了将新产品投入生产的时间和成本。因此，大多数配方设计师倾向于停留在过去的某些行之有效的方法，从而最大限度地减少独特性和独创性。
传统的乳液系统在制备中也造成困难。需要加热和冷却系统、专门的混合设备以及各种附加的处理装置使得乳液系统的制备成为资本密集型。此外，设备规格和能源需求将因国而异。这种情况会导致加工变量的改变，从而使得几乎不可能具有真正的“全球性”的制备协议。加工这类产品所需要的能量可能是昂贵的。同样，通常需要长的批处理时间。完成乳液的加工可能需要5到24小时或更长，这取决于批量大小和所需的亚阶段(sub-phase)数目。这种事实需要密集的劳动力，从而增加成本。
在表面活性剂介导的过程中，需要高温水或蒸汽来加热批次的各个阶段，这可能对热敏性疏水剂造成破坏。某些材料的长时间加热可加速疏水剂与乳液中的其它组分或与空气的反应。例如，不饱和烃(例如植物油)可以氧化，从而导致酸败或不期望的颜色变化。长时间加热可能降低疏水性营养化合物(例如维生素和抗氧化剂)的效力，以及改变提供香味的分子。在目前的市场上，消费者不太接受采用非天然的稳定剂(例如，防腐剂、人工香精或香料、螯合剂和合成的抗氧化剂)来解决这些问题。
表面活性剂、防腐剂、螯合剂和其它合成添加剂的存在提高了消费者对安全和健康的关注。这些材料被认为是人工的和非天然的。它们的纳入产生了加工食品，这些食品已经与肥胖、糖尿病、致癌性、致畸、关节炎、高血压、动脉硬化和免疫系统受损相关联。由于这些问题，监管压力和来自消费者积极分子的从供人类消费的组合物去除这类人工试剂的压力不断上升。
食品中存在的乳化剂以及它们形成的超微米粒径的胶束也可能导致次佳的味觉和有限的质地变化从而产生不太愉快的进食或饮用体验。
表面活性剂胶束、纳米球、纳米颗粒、纳米乳液、纳米螺旋体(nanocochleate)、脂质体、纳米脂质体和其它封装递送系统已被用来解决上述的某些问题。Mozafari等描述了制备脂质体和纳米脂质体的各种方法(2008，Journal0fLiposomalResearch18：309-327)，这些脂质体和纳米脂质体是含水环境中的主要由磷脂双分子层构成的封闭、连续的多孔结构。然而，这些系统包含特定的双层结构或其它封装技术(例如，环糊精包埋或交联聚碳水化合物封装)。更进一步地，表面活性剂胶束、纳米球、纳米颗粒和纳米乳液含有使它们达到最终尺寸的乳化剂。此外，这些系统按照惯例和多个管理机构的定义(小于100nm)都被认为是纳米技术，从而产生监管问题。关于在食品中应用纳米技术存在越来越多的健康和安全担忧。
因此，本发明人认为所需要的是基本上不含表面活性剂的疏水剂颗粒的基本上不含表面活性剂的亚微米分散体。还需要的是具有直径通常超过100nm的粒径的亚微米分散体。另外需要的是当在含水流体中稀释时保持稳定，并且因此更加灵活地用于食品制备过程中的这样的分散体。所需要的是可以由最终用户在实验室制备或者商业放大制备中以相同方式使用的分散体浓缩物。所需要的是可以容易地用于饮料中的基本上不含表面活性剂的亚微米分散体浓缩物。所需要的是疏水剂颗粒的基本上不含表面活性剂的亚微米分散体，所述疏水剂颗粒如果由疏水剂的给定混合物形成某种尺寸规格是可重现和可重复使用的。还需要的是可以在最有限的加热下制备的基本上不含表面活性剂的亚微米分散体。所需要的是与疏水剂的基本上不含表面活性剂的亚微米分散体结合的食品，包括具有改良的质地、味道、营养价值、气味、外观、易于制备或生产成本的那些。
因此，本发明人已提供了有利于增强食品的基本上不含表面活性剂的亚微米脂质分散体的实施方案，所述脂质分散体克服了以上讨论的一种或更多种问题并提供上述益处。
发明概述
本公开内容提供了具有增强稳定性的含有基本上不含表面活性剂之水包油亚微米分散体的组合物。所述基本上不含表面活性剂之水包油亚微米分散体可应用到食品和/或饮料上或者食品和/或饮料中以提高食品或饮料的物理、化学、营养和/或感官特性，以及防止冷冻灼伤。
本公开内容提供了组合物，所述组合物具有含有疏水剂颗粒的油相和含有水和/或水混溶性或水溶性物质的水相，例如使所述油相和水相结合并经过处理以形成水包油的分散体。
基本上不含表面活性剂之水包油亚微米分散体中的疏水剂颗粒可具有由所述组合物的性质和方法所赋予的小的负表面电荷。所述小的负电荷使颗粒彼此因斥力大于聚结力而互相排斥，并从而提高了所述基本上不含表面活性剂之水包油亚微米分散体的稳定性。增加斥力超过聚结力的静电能垒(electrostaticbarrier)上方的疏水剂颗粒的重量百分比进一步提高了分散体的稳定性。
本文提供了用于增强食品性质的组合物及其制备和使用方法。在一个实施方案中，提供了用于增强食品的分散体，其包含：可食用疏水剂颗粒在含水流体中的基本上不含表面活性剂的亚微米分散体，其中所述分散体的平均粒径为100nm至999nm，并且其中所述分散体中的可食用疏水剂构成分散体的约0.01重量％至约70重量％。
在另一个实施方案中，提供了增强食品，其包含与可食用疏水剂颗粒在含水流体中的基本上不含表面活性剂的亚微米分散体接触过的食品，其中所述分散体的平均粒径为100nm至999nm，并且其中所述分散体中的可食用疏水剂构成分散体的约0.01重量％至约70重量％。
在再一个实施方案中，提供了增强食品的方法，其包括使食品与可食用疏水剂颗粒在含水流体中的基本上不含表面活性剂的亚微米分散体相接触，其中所述分散体的平均粒径为100nm至999nm，并且其中所述分散体中的可食用疏水剂构成分散体的约0.01重量％至约70重量％。
可以处理用于本公开内容的组合物的基本上不含表面活性剂的亚微米分散体，直到大部分或所有的疏水剂颗粒足够小且单分散在分散度屏障(下文定义)的一侧，其中足够量的颗粒处于其最小尺寸(临界或终端粒径)以尽量减少沉降或乳液分层的风险，并且使得分散体对于商业应用是稳定的。分散度屏障对每种疏水剂的值是不同的，并取决于疏水剂的物理和化学性质。
附图简介
上面简要概述并在以下更加详细讨论的本发明实施方案可通过参考在附图中所描绘的本发明的说明性实施方案来理解。然而，应当注意，附图仅仅示出了本发明的典型实施方案，并因此不应被视为是对其范围的限制，因为本发明可允许其它同等有效的实施方案。
图1是根据本发明的一些实施方案的椰子油甘油三酯分散体的粒径分布。
图2示出了本发明的150-300nm颗粒与3-5微米基于表面活性剂的胶束的示意大小比较。
为了便于理解，已经使用了相同的附图标记(在可能情况下)来表示附图共有的相同要素。所述附图不是按比例绘制的，并且为了清楚可能进行了简化。预期一个实施方案中的要素和特征可以有益地并入其它实施方案中而无需进一步叙述。
发明详述
直接或通过表面活性剂介导将疏水性材料施用于固体食品的表面可能无法使材料充分地扩散到基质中以提供期望水平的益处。此外，很难将疏水性材料掺入面粉或其它类似的粉末状基质中，因为疏水性材料被粉末覆盖，使得在没有高能量时很难均匀地混合到系统中。本制剂同时向充分且均匀混合的组合物中添加疏水性材料。
机械地而非采用常规的表面活性剂形成了本发明疏水性材料的基本上不含表面活性剂的亚微米分散体。正因如此，所述分散体可以仅仅由大量存在于有机或天然来源的食物中的材料形成。
根据本发明的“疏水剂”在水中的溶解度小于约0.1重量％。通常，材料的介电常数提供了对材料极性的粗略测量。在20℃时，80.10的介电常数表明水具有强极性。介电常数小于15的材料通常被认为是非极性的。在一些实施方案中，“疏水剂”组分基本上是非极性的，因为通过这种介电常数测量，90重量％或更多是非极性的。在一些实施方案中，95重量％或99重量％或更多的疏水剂组分是非极性的。
通常，蒸气压是20℃下与蒸气压为2.3千帕的水相比，材料的挥发性的度量。本发明的疏水剂的蒸气压小于水的蒸汽压，故其被认为是不挥发的。在一些实施方案中，“疏水剂”组分基本上是不挥发的，因为75重量％或更多是不挥发的。在一些实施方案中，95重量％或99重量％或更多的疏水剂组分是不挥发的。
根据本发明，当表面活性剂的量不足以显著降低含水流体的表面张力时，组合物“基本上不含表面活性剂”，例外情况是CMC为10-8mol/L或更低的两亲化合物可以以其它疏水剂的1重量份至5重量份或更少的量存在。在一些实施方案中，疏水剂颗粒的基本上不含表面活性剂的亚微米分散体基本上不含表面活性剂，疏水剂与除CMC为10-8mol/L或更低的两亲性化合物以外的表面活性剂分子的重量比率为10或更大。在一些实施方案中，所述比率为100或200或500或1000或更大。这样的少量的表面活性剂可以由阴离子、阳离子或非离子表面活性剂分子构成。
根据本发明的“含水流体”包含50重量％或更多的水和0-50％的溶质以及水混溶性溶剂，例如在一些实施方案中，75重量％或更多的水和0-25％的溶质和水混溶性溶剂。
根据本发明的“可食用”材料是一种通常被认为能安全用于人或动物消耗的材料。
“疏水剂颗粒”是疏水剂的胶状微滴，其中在20℃至90℃范围内的某些温度下，所述微滴会是液体。
将“亚微米分散体”定义为含水流体中的平均粒径为100nm至999nm的疏水剂颗粒的悬浮液。在本发明的一些实施方案中，按体积计85％或更多或者90％或更多的疏水剂颗粒的平均粒径在300nm以内。在本发明的一些实施方案中，按体积计85％或更多或者90％或更多的疏水剂颗粒的平均粒径在250nm以内。在本发明的一些实施方案中，按体积计85％或更多或者90％或更多的疏水剂颗粒的平均粒径在200nm以内。疏水剂颗粒不包括在水-溶剂-溶质重量百分比中。亚微米分散体可以通过本文所述的方法进行制备，或由其浓缩，或由其稀释。
基本上不含表面活性剂之水包油亚微米分散体中的疏水剂颗粒可具有由所述组合物的性质和方法赋予的小的负表面电荷。所述小的负电荷使颗粒彼此因斥力大于聚结力而互相排斥，并从而提高基本上不含表面活性剂之水包油亚微米分散体的稳定性。增加斥力超过聚结力的静电能垒上方的疏水剂颗粒的重量百分比进一步提高了分散体的稳定性。
可以处理用于本公开内容的组合物的分散体直到大部分或所有的疏水剂颗粒足够小且单分散在分散度屏障的一侧，其中足够量的颗粒处于其最小尺寸(临界或终端粒径)以尽量减少沉降或乳液分层的风险，并且使分散体对商业应用是稳定的。分散度屏障对每种疏水剂的值通常是不同的，并取决于疏水剂的物理和化学性质。
本公开内容还提供了基本上不含表面活性剂之水包油亚微米分散体，如通过马尔文激光粒径仪(MalvernZetasizer)测定的，其多分散性为0.25或更小，这提高了分散体的稳定性。随着分散接近最小亚微米平均粒径附近的颗粒的单分散性，以及当分散度屏障上方的颗粒的重量百分比增加时，所述分散体变得更加稳定。
本公开内容中所使用的“多分散性”的含义是指存在一种以上颗粒尺寸的高斯曲线。具有多分散性的分散体的实例为60重量％的颗粒为约200nm，20重量％的颗粒为约500nm，而剩余的20重量％的颗粒为约900nm。
疏水剂颗粒的基本上不含表面活性剂的亚微米分散体可以与食品“接触”。“接触”的含义会被本领域技术人员所理解，并包括使用任何商业上可行的方法施用到食品基质上或食品基质内。
在食品或饮料中，当食品基质与基本上不含表面活性剂之水包油亚微米分散体接触时，分散体中疏水剂颗粒的小的平均粒径、单分散性以及斥力增加穿过食品基质水相的渗透程度并加速扩散，产生“开花”效应，增强了食品或饮料的物理、化学、营养和/或感官性质。
疏水剂颗粒的基本上不含表面活性剂的亚微米分散体可以包含具有10-8mol/L或更低的CMC的一种或更多种两亲化合物。在某些实施方案中，这些两亲化合物的实例包括但不限于在pH为7.4时具有净中性电荷的一种或更多种磷脂，例如卵磷脂或磷脂酰乙醇胺。在某些实施方案中，两亲化合物为例如但不限于在pH7.4时具有净负电荷的一种或更多种磷脂，例如磷脂酰肌醇(phosphatidylinositide)、磷脂酰甘油或磷脂酸。
按照总磷脂+非磷脂的疏水剂的百分比，磷脂的量可以为0.1重量％或1重量％至15重量％。这样的磷脂可以包含饱和或不饱和的脂肪酰基链。可以使磷脂经过氢化过程以尽量减少其不饱和水平，从而增强它们的抗氧化性能。氢化磷脂酰胆碱(卵磷脂)的示例性来源包括例如来自日本Ikeda公司的BasisLP20H卵磷脂。
在任选的实施方案中，疏水剂组合物的基本上不含表面活性剂的亚微米分散体可以基本上不含聚合密封剂(例如环糊精)，因为可以在不存在聚合密封剂的情况下使用相同组合物来制备具有相同平均粒径+100nm的特定亚微米分散体，并且在商业上可行的时期内保持稳定。
可以利用本领域已知的处理条件，通过将含水流体与疏水剂混合来制备本发明的基本上不含表面活性剂的亚微米分散体，所述处理条件包括但不限于超声处理(SonicMan，MatricalBioscience，Spokane，WA)、高压/高剪切(例如，利用Microfluidizer，MicrofluidicsCompany，Newton，Massachusetts)、冷冻干燥(BiochimaBiophysActa1061：297-303(1991))、逆相蒸发(Microencapsulation16：251-256(1999))和气泡法(JPharmSci83(3)：276-280)。
在超声处理中，例如，用高强度的声波轰击产物预定时间段。在直接超声处理中，将声处理探针直接应用到待处理的组合物中。在间接超声处理中，将组合物浸入超声波浴，使其在那里暴露于处理条件下预定时间段，产生亚微米颗粒的悬浮液。
沉淀法使用难溶于水但可溶于有机溶剂的化合物和水溶性的表面活性剂来制备乳液。形成两种单独的溶液，一种为有机溶剂和化合物，另一种为表面活性剂溶解在水中的混合物。将两种溶液合并，产生乳液。然后将有机溶剂从乳液中蒸出，使小球形颗粒沉淀，生成亚微米颗粒的悬浮液。
高压/高剪切使用水相和疏水相。将水相制备成溶液，并且任选地加入任何其它水溶性或水混溶性组分。将疏水相制备成与任何其它非水混溶性或水不溶性组分的混合物。使两相预结合并使其经受10Kpsi至50Kpsi范围的压力。组合物包含亚微米颗粒。
在冷冻干燥中，两种可用的方法为薄膜冷冻和喷雾冷冻干燥。在喷雾冷冻干燥中，例如，将含有活性成分的含水溶液在低温液体上方雾化成冷气。雾化颗粒吸附到气-液界面上并在那里聚集为亚微米颗粒。
所述制备过程适合于获得具有适当尺寸的疏水颗粒。本发明的通常用机械制备的基本上不含表面活性剂的疏水剂颗粒与依赖于表面活性剂制备的典型胶束不同。本发明的分散体的颗粒被认为是稳定的主要是由于尺寸小，而不是表面活性剂的作用。此稳定性增加通过用方程式说明的斯托克斯定律(Stokes’Law)来定义，当受到已知力场时，此方程式将光滑球体在已知密度和粘度的粘性流体中的终端沉降或上升速度与该球体的直径相关联。该方程式为V＝(2gr2)(d1-d2)/9ü，其中V是下降速度(厘米/秒)，g为重力加速度(厘米/秒2)，r为颗粒的半径(厘米)，d1为颗粒的密度(克/立方厘米)，d2为介质的密度(克/立方厘米)，ü为介质的粘度(达因秒/平方厘米)。利用该方程式，当所有其它因素不变时，200nm的疏水剂颗粒的下降速度是具有标准乳液的5微米粒径的相同组合物颗粒的下降速度的680分之一。
可以采用与压力组合时产生约100nm至约999nm(例如约100nm至500nm或150nm至300nm)的平均粒径的剪切制备组合物。该方法可以例如包括但不限于迅速恢复到大气压。一些实施方案包括其中按体积计85％或更多或者90％或更多的颗粒在上述引用的范围之一内。
图1示出了由MalvernZetaSizer粒径分析仪(马尔文仪器有限公司(MalvernInstrumentsLtd.)，马尔文，英国)测量的椰子油甘油三酯分散体(其利用微射流机(Mcrofluidizer)在15,000psi至20,000psi的压力下制备)的粒径分布。该图表明平均粒径为196.4nm。本文所述的尺寸是通过动态光散射对布朗运动的多普勒频移的频谱分析测定的那些尺寸。对于球形颗粒，利用米氏散射计算(Miescatteringcalculation)进行测定。这种可重现的方法学可以使用一些其它可用的用于测量平均粒径和粒径分布的仪器来实施，包括来自Microtrac(例如，Nanotrac仪器，Montgomeryville，PA)或HoribaScientific(Edison，NJ)的仪器。
操作温度通常为约15℃至约30℃。在某些实施方案中，所述过程要避免温度超过约50℃，或超过约60℃。然而某些实施方案可能需要超过60℃的温度以使疏水性可食用试剂熔化。
分散体可以任选地包含流变改性剂。这样的试剂是本领域已知的，并且包括但不限于改编自www.foodadditives.org/food_gums/common.html的下表中列出的那些。
流变改性剂可以以0至15重量％、或0至10重量％、或0至5重量％、或0至2重量％、或0.01重量％至15重量％、或0.01重量％至10重量％、或0.01重量％至5重量％、或0.01重量％至2重量％的量存在。特别添加流变改性剂以帮助固定可食用疏水剂颗粒，保持亚微米分散体较长期的稳定性。
可食用疏水剂的实例包括但不限于二、三或多羟基化合物(如甘油、山梨糖醇或其它多元醇化合物)的单、二、三或聚烷基(或烯基)酯或醚。这样的酯或醚的实例包括但不限于饱和和不饱和的、线性和支化的植物油，例如大豆油、杏仁油、蓖麻油、菜籽油、棉籽油、葡萄籽油、米糠油、棕榈油、椰子油、棕榈仁油、橄榄油、亚麻子油、葵花油、红花油、花生油和玉米油。有用的饱和和不饱和油包括具有90摩尔％或更多的含有6至30个碳原子(例如6至24个碳或12至24个碳)的脂肪酰基组分的那些。
提供脂肪酰基组分或提供疏水剂的脂肪酸的实例包括但不限于例如(来自www.scientificpsychic.com/fitness/fattyacids.html)：
表：常见的脂肪酸
可用于本发明中的一些油的脂肪酰基组合物，将详述一些主要的天然脂肪酸经过四舍五入的重量百分比，包括但不限于以下内容(来自www.scientificpsychic.com/fitness/fattyacids1.html)：
表-可食用疏水剂的脂肪酸组成
＊不是高油酸品种
在一些实施方案中，非限制性地，约51重量％或更多的可食用疏水剂为上述油中的一种或更多种。在一些实施方案中，非限制性地，约51重量％或更多的可食用疏水剂是菜籽油、玉米油、棉籽油、亚麻籽油、葡萄籽油、花生油、红花油、芝麻油、大豆油、葵花油、核桃油、橄榄油、薄荷油、橙油或其混合物。
疏水剂可以是着色剂，包括但不限于例如胭脂树油、辣椒油、叶绿素、番茄红素、类胡萝卜素、叶黄素等等。疏水剂可以是必需的营养物质，包括但不限于维生素，例如维生素D及其衍生物、维生素A及其衍生物、维生素E及其衍生物、维生素K、维生素F、维生素P等等。其它这样的营养素包括但不限于例如硫辛酸、番茄红素、磷脂、神经酰胺、泛醌、甾醇类、类黄酮、胆固醇、鞘脂类、前列腺素、二十二碳六烯酸等等。
疏水剂可以是增香剂，例如，非限制性地，萜烯、异萜烯、烷基内酯、精油、天然油如香草香精(vanilla)等等。疏水剂可以是赋予食品香味或改变食品香味的芳香提供者。
疏水试剂可以是人造脂肪，例如，非限制性地，蔗糖聚酯(用最多八个脂肪酰基酰化的蔗糖)、聚甘油脂肪酸酯(例如，R-(OCH2-CH(OR)-CH2O)n-R，其中R代表脂肪酸且n的平均值为3)等等。
疏水剂可以以按重量计0.01％或0.1％至70％、或5％至50％、或10％至30％的量存在于分散体组合物中。
本发明的基本上不含表面活性剂的亚微米分散体可以用高负载的疏水剂(例如，按重量计，30％或40％至70％，或者30％或40％至60％)来配制。
在一些实施方案中，疏水剂颗粒的基本上不含表面活性剂的亚微米分散体以浓缩的形式(例如30重量％至70重量％)储存，然后稀释至相对较近于其在接触食品中的使用。例如，浓缩物可以稀释1.5、2、5、10、50、100、200、1000倍或更多。因此，例如，稀释后的浓度可以更低，甚至显著降低，例如0.01重量％至小于30重量％。
分散体颗粒的小尺寸赋予其稳定性。小尺寸使疏水颗粒聚结的趋势减到最小。上述的180天或更高的稳定性提供了有效的时间量来使食品与分散体接触。图3示出了本发明的150至300nm颗粒与3至5微米基于表面活性剂的胶束的示意性大小比较。可以任选地加入流变改性剂以进一步提高可食用疏水剂分散体的长期稳定性。
通过以下进一步显示了所述的稳定性：两种或更多种不同的分散体可以混合而不降低各种疏水剂颗粒组分的稳定性，或可以在含水流体中稀释分散体而不降低疏水剂颗粒组分的稳定性。
进一步地，如果疏水剂A和疏水剂B在混合时不相容，但是本发明的疏水剂A的分散体可以与疏水剂B的分散体混合，这是由于单个颗粒保持其完整性。薄荷油和油酸例证了这样的不相容的疏水剂。
可以处理用于本公开内容的组合物的基本上不含表面活性剂的亚微米分散体，直到大部分或所有的疏水剂颗粒足够小且单分散在分散度屏障的一侧，其中足够量的颗粒处于其最小尺寸(临界或终端粒径)以尽量减少沉降或乳液分层的风险，并且使基本上不含表面活性剂的亚微米分散体对商业应用是稳定的。
在本申请中使用的“静电能垒”是指分散体中的颗粒的斥力等于聚结力时的值。
在静电能垒之上(即，分散体中的斥力超过聚结力的点)的颗粒部分(或比率)相对于颗粒的总数量是分散体的稳定性和质量的量度。
分散度屏障对于每一种疏水剂可以为不同的值，并取决于疏水剂的物理和化学性质。
在一个示例性的实施方案中，基本上不含表面活性剂的亚微米分散体中全部颗粒的至少10重量％在“分散度屏障”的上方，(意味着充分的足够数量的颗粒处于在商业上可行时期内尽量减少沉降或乳液分层的风险的尺寸)。在另一个优选的实施方案中，50重量％或以上的颗粒在分散度屏障上方，表明基本上不含表面活性剂的亚微米分散体相对于早前的实施方案更加稳定。在优选的实施方案中，75重量％或以上的颗粒在分散度屏障的上方，表明基本上不含表面活性剂的亚微米分散体更为稳定。在愈加优选的实施方案中，分别有85重量％或以上、90重量％或以上、95重量％或以上、99重量％或以上的疏水剂颗粒在分散度屏障的上方，这表明基本上不含表面活性剂的亚微米分散体越来越稳定。
在本公开内容组合物的示例性实施方案中，基本上不含表面活性剂之水包油亚微米分散体中至少75重量％的疏水剂颗粒关于平均粒径呈单分散性分布，并且至少75重量％的疏水性剂颗粒在分散度屏障的上方。
在本公开内容组合物的优选实施方案中，基本上不含表面活性剂之水包油亚微米分散体中至少90重量％的疏水剂颗粒关于平均粒径呈单分散性分布，并且至少90重量％的疏水性剂颗粒在分散度屏障的上方。
不受理论所束缚，预期当与食品接触时，全部或影响味道部分的颗粒将被稳定化。预期颗粒高的表面/质量比会加重疏水剂对味道或香气之类的影响。疏水剂颗粒小的尺寸外加其高的表面积预计将为食品提供更大的渗透，这再次加重疏水剂对味道或香气之类的影响。
当与食品接触时，本发明的基本上不含表面活性剂的亚微米分散体可以改善质地、味道、营养、香气、视觉属性(例如，颜色)、体积、湿度、保水性等等。
可以利用任何商业上可行的方法，例如本领域熟知的那些，将可食用疏水剂的浓缩或稀释的基本上不含表面活性剂的亚微米分散体施用到食品基质上或施用于食品基质中。
例如，可以将基本上不含表面活性剂的亚微米分散体混入乳或乳替代品(例如椰子、大豆)。因此，例如，可以在低脂乳中补充高度富集于有益心脏健康的多不饱和油中的疏水剂分散体。这些可以提高这些乳或乳状物质的香味又不损害健康益处。同样地，任何数量的饮料可以得到改善。例如，可以将调味分散体加入到鸡尾酒中以提高营养或增加香味(具有例如来自油内含物或有特别香味的疏水剂的香味)。
基本上不含表面活性剂的亚微米疏水剂分散体可以为咖啡、茶等等提供香气。
当将基本上不含表面活性剂的亚微米疏水剂分散体应用于面粉中时，其可以为由此烘烤的产品提供改进的香味或改善的湿度。可以将所述分散体在生面团制备期间与面粉混合，或与面粉预混合。
基本上不含表面活性剂的亚微米疏水剂分散体可以用作卤汁(marinate)，其中小颗粒预计将有效地渗入食品中，例如肉或任何其它可食用蛋白质源。疏水剂分散体容易且简单地与水混合的能力使得疏水剂能够更迅速地扩散到肉的水内含物中。受处理肉类可以包括但不限于家禽(例如飞禽(如珠鸡、鹌鹑、鸡、火鸡)和水禽(如鹅、驯化鸭))肉、红肉(例如牛肉、水牛肉、猪肉、羔羊肉、山羊肉)、鱼肉、扇贝、其它海产品等等。
基本上不含表面活性剂的亚微米分散体可以用来改良调味汁、汤的风味、营养等。出人意料的是，即使当暴露于超过80℃的温度时，疏水剂分散体保持其结构完整性。
基本上不含表面活性剂的亚微米分散体可以用于改良任何需要或不需要加热通过水化来备餐的食品。因此，可以将基本上不含表面活性剂的亚微米分散体以与这样的可水化食品一起成套出售而提供，或用于制备这样的食品的方法中。可以在水化过程中使所述基本上不含表面活性剂的亚微米分散体与食品接触。这样的食品包括但不限于意面、大米、其它谷物、干果或蔬菜(例如干豆)、浓缩饮料(例如或Crystal浓缩物)等等。所述成套产品包括含有冻干膳食以及密封在密闭包装(例如铝衬包装)中的冻干膳食的成套产品。冻干膳食包括两种或多种不同的未粉碎在一起的食品类型，如肉类和意面，或者两种不同的蔬菜。
基本上不含表面活性剂的亚微米分散体可以用作包括变性剂的肉类嫩化剂，所述变性剂例如但不限于酸(例如醋)或肽酶(例如木瓜蛋白酶)。
本文中列举的所有范围包括在其间的范围，并且可以包含或不包含端点。可选的包括在内的范围来自于其间(或包含一个原始端点)所述及的数量级或下一个较小的数量级的整数值。例如，如果较低范围的值是0.2，可选的包括在内的端点可以是0.3、0.4、...1.1、1.2等，以及1、2、3等；如果较高范围的值是8，可选的包括在内的端点可以是7、6等，以及7.9、7.8等。单侧边界，如3或更大，类似地包括起始于所述及的数量级或低一个数量级的整数值的相同边界(或范围)。例如，3或更大包括4或更大或者3.1或更大。
以下的实施方案旨在表明可食用疏水剂的基本上不含表面活性剂的亚微米分散体的通用性。这些实例可以如所示出的而使用，或者可以在水中或水混溶性溶剂中稀释到为给定的应用而优化的浓度。它们也可以以各种比率组合以给消费者提供多种益处。
实施例1
由具有以下组成的混合物制备了本发明的分散体：
基本上不含表面活性剂的亚微米分散体可以容易地与天然来源的面粉混合，以为焙烤食品(包括但不限于面包、饼干、小吃和糕点)提供奶油香味。可以将其与高不饱和和饱和的疏水剂组合，以产生奶油味的人造奶油。因为疏水性剂的尺寸小，这种分散体可以很容易地扩散到基材中以赋予奶油味，所述基材包括但不限于牛肉、猪肉、鸡肉、羊肉、火鸡肉、鸭肉、鱼肉、甲壳类动物、鹿肉、野猪肉和其它基于蛋白质的食品。基本上不含表面活性剂的亚微米疏水剂分散体的大的表面积，使得奶油味能够以较高的冲击呈现给味蕾和受体。
实施例2
由具有以下组成的混合物制备了本发明的分散体：
基本上不含表面活性剂的亚微米分散体提供了一种组合物，所述组合物使疏水性营养物(例如叶黄素)能够并入到食品基质或饮料上或者食品基质或饮料中以改变食品基质，以便它生理学上更加有益于消费者。
实施例3
由具有以下组成的混合物制备了本发明的分散体：
疏水性香味油的基本上不含表面活性剂的亚微米分散体提供了薄荷香味。由于其亚微米颗粒尺寸和大的表面积，它提供了更纯净、更具冲击力的薄荷味，或较薄荷油的基于表面活性剂的系统提供了显著的清凉感觉。这种亚微米分散体也可以用于饮料中以加强口味。
实施例4
由具有以下组成的混合物制备了本发明的分散体：
该分散体提供了一种菜籽油组合物。
实施例5
由具有以下组成的混合物制备了本发明的分散体：
该分散体提供了一种橄榄油组合物。
实施例6
由具有以下组成的混合物制备了本发明的分散体：
实施方案5，6和7中得到的基本上不含表面活性剂的亚微米天然油的分散体增强了蛋白质的风味、外观、质地、柔软性和湿度。亚微米颗粒尺寸使油能够更加迅速地扩散到肉中，因为它可以扩散到已经存在于肉中的水分中。这产生了一种更有利的扩散力，使得油能更深地渗透到蛋白质基质中。这些亚微米分散体也可以与醋混合，以制备稳定的沙拉酱。
实施例7
由具有以下组成的混合物制备了本发明的分散体：
所述基本上不含表面活性剂的亚微米分散体提供了可以添加到任何饮料中以赋予其橙子味道的橙油组合物。也可以将所述亚微米分散体混合到焙烤食品中以给基质赋予橙子香味。
本发明可以相对于下面的示例性实施方案作进一步的描述：
A.一种增强食品，其包含与可食用疏水剂颗粒在含水流体中的基本上不含表面活性剂的亚微米分散体接触过的食品，其中所述分散体的平均粒径为100nm至999nm，并且其中所述分散体中的可食用疏水剂构成所述分散体的约0.1重量％至约70重量％。
ZZ.实施方案A的增强食品，其中所述分散体包含约0.01重量％至约15重量％的流变改性剂。
B.实施方案A或ZZ的增强食品，其为肉类。
C.实施方案B的增强食品，其中所述肉类为鸡肉。
D.实施方案B或C的增强食品，其中所述分散体包含变性剂。
E.实施方案D的增强食品，其中所述肉类是鸡肉。
E.实施方案A或ZZ的增强食品，其为饮料。
F.实施方案E的增强食品，其为乳或乳替代品。
G.实施方案A或ZZ的增强食品，其为汤或调味汁。
H.实施方案A或ZZ的增强食品，其为谷物粉。
I.增强烘焙食品，其包含实施方案H的粉。
J.实施方案A、ZZ或B至I的增强食品，其中所述分散体中按体积计约85％或更多的可食用疏水剂颗粒的尺寸为约100nm至约999nm。
K.实施方案A、ZZ或J的增强食品，其中所述分散体的平均粒径为约100nm至约500nm。
L.实施方案A、ZZ或J的增强食品，其中所述分散体的平均粒径为约150nm至约300nm。
N.实施方案A、ZZ、B至I、K或L的增强食品，其中所述分散体中按体积计约85％或更多的可食用疏水剂颗粒的尺寸为约100nm至约500nm。
O.实施方案A、ZZ、B至N的增强食品，其中所述分散体中的可食用疏水剂构成所述分散体的约0.01重量％或约5重量％至约50重量％或60重量％。
P.实施方案A、ZZ、B至N的增强食品，其中所述分散体中的可食用疏水剂构成所述分散体的约0.05重量％或约10重量％至约30重量％。
Q.实施方案A、ZZ、B至N的增强食品，其中所述分散体中的可食用疏水剂构成所述分散体的约1重量％或约30重量％至约45重量％或约70重量％。
R.实施方案A、ZZ、B至Q的增强食品，其中所述分散体中的约51重量％或更多的可食用疏水剂非限制性地为菜籽油、玉米油、棉籽油、亚麻籽油、葡萄籽油、花生油、红花油、芝麻油、大豆油、葵花油、核桃油、橄榄油或其混合物。
S.一种增强食品的方法，其包括使食品与可食用疏水剂颗粒在含水流体中的基本上不含表面活性剂的亚微米分散体相接触，其中所述分散体的平均粒径为100nm至999nm，并且其中所述分散体中的所述可食用疏水剂构成所述分散体的约0.1重量％至约70重量％。
T.实施方案S的增强食品的方法，其中所述分散体包含约0.01重量％至约15重量％的流变改性剂。
U.实施方案S或T的方法，其中所述食品为鸡肉。
V.实施方案S或T的方法，其中所述食品是适合于通过水化来备餐的食品，并且使可食用疏水剂分散体在水化期间与所述食品相接触。
W.实施方案V的方法，其中所述食品是意面。
X.实施方案V的方法，其中所述食品是谷物。
Y.实施方案V的方法，其中所述食品是干果或蔬菜。
Z.实施方案V的方法，其中所述食品是冻干膳食。
AA.实施方案S-Z的方法，其包括：(a)提供可食用疏水剂颗粒的第一基本上不含表面活性剂的亚微米分散体，所述分散体的平均粒径为100nm至999nm，其中所述第一分散体中的可食用疏水剂构成第一分散体的约30重量％至约70重量％，(b)将所述第一分散体稀释以形成平均粒径为100nm至999nm的可食用疏水剂的第二基本上不含表面活性剂的亚微米分散体，其中所述第二分散体比第一分散体更稀，以及(c)此后使用所述第二分散体使与所述食品进行接触。
AB.一种成套产品，其包含(a)适于通过水化来备餐的食品和(b)可食用疏水剂分散体，其包含：可食用疏水剂颗粒在含水流体中的基本上不含表面活性剂的亚微米分散体，其中平均粒径为100nm至999nm，并且其中所述可食用疏水剂构成所述分散体的约0.01重量％至约70重量％。
AC.实施方案AB的成套产品，其中所述分散体包含约0.01重量％至约15重量％的流变改性剂。
AB.实施方案AB或AC的成套产品，其中所述食品是意面。
AC.实施方案AB或AC的成套产品，其中所述食品是谷物。
AD.实施方案AB或AC的成套产品，其中所述食品是干果或蔬菜。
AE.实施方案AB或AC的成套产品，其中所述食品是冻干膳食。
AF.用于增强食品的分散体，其包含：可食用疏水剂颗粒在含水流体中的基本上不含表面活性剂的亚微米分散体，其中所述分散体的平均粒径为100nm至999nm，并且其中所述分散体中的所述可食用疏水剂构成所述分散体的约0.01重量％至约70重量％。
AG.实施方案AF的食品增强分散体，其中所述分散体包含约0.01重量％至约15重量％的流变改性剂。
AH.实施方案AG或AH的食品增强分散体，其中所述分散体的按体积计约85％或更多的可食用疏水剂颗粒的尺寸为约100nm至约999nm。
AI.实施方案AG或AH的食品增强分散体，其中所述分散体的平均粒径为约100nm至约500nm。
AJ.实施方案AG或AH的食品增强分散体，其中所述分散体的平均粒径为约150nm至约300nm。
AK.实施方案AG、AH、AI或AJ的食品增强分散体，其中所述分散体中按体积计约85％或更多的可食用疏水剂颗粒的尺寸为约100nm至约500nm。
AL.实施方案AG、AH、AI、AJ或AK的食品增强分散体，其中所述分散体中的可食用疏水剂构成所述分散体的约5重量％至约50重量％。
AM.实施方案AG、AH、AI、AJ或AK的食品增强分散体，其中所述分散体中的可食用疏水剂构成所述分散体的约10重量％至约30重量％。
AN.实施方案AG、AH、AI、AJ或AK的食品增强分散体，其中所述分散体中的可食用疏水剂构成所述分散体的约30重量％至约70重量％。
AO.实施方案AG、AH、AI、AJ、AK、AL、AM或AN的食品增强分散体，其中所述分散体的约51重量％或更多的可食用疏水剂为菜籽油、玉米油、棉籽油、亚麻籽油、葡萄籽油、花生油、红花油、芝麻油、大豆油、葵花油、核桃油、橄榄油或其混合物。
尽管前述内容针对本发明的实施方案，但在不脱离其基本范围的情况下，可以设计出本发明的其它和更进一步的实施方案。

Claims (15)

1.一种增强食品，其包含可食用疏水剂颗粒在含水流体中的基本上不含表面活性剂的亚微米分散体接触过的食品，其中所述分散体的平均粒径为100nm至999nm，并且其中所述分散体中的所述可食用疏水剂构成所述分散体的约0.1重量％至约70重量％。
2.根据权利要求1所述的增强食品，其中所述分散体包含约0.01重量％至约15重量％的流变改性剂。
3.根据权利要求1所述的增强食品，其为肉类，任选地为家禽肉。
4.根据权利要求3所述的增强食品，其中所述分散体包含变性剂。
5.根据权利要求1所述的增强食品，其为饮料、汤或调味汁。
6.根据权利要求1所述的增强食品，其为与所述颗粒的基本上不含表面活性剂的亚微米分散体接触过的谷物粉或包含谷物粉的焙烤食品。
7.根据权利要求1所述的增强食品，其中所述分散体中按体积计约85％或更多的所述可食用疏水剂颗粒的尺寸为约100nm至约999nm。
8.根据权利要求1所述的增强食品，其中所述分散体的平均粒径为约100nm至约500nm。
9.根据权利要求1所述的增强食品，其中所述分散体中按体积计约85％或更多的所述可食用疏水剂颗粒的尺寸为约100nm至约500nm。
10.根据权利要求1所述的增强食品，其中所述分散体中的所述可食用疏水剂构成所述分散体的约0.01重量％至约60重量％。
11.根据权利要求1所述的增强食品，其中所述分散体中的所述可食用疏水剂构成所述分散体的约0.50重量％至约50重量％。
12.根据权利要求1所述的增强食品，其中所述分散体中的所述可食用疏水剂构成所述分散体的约1重量％至约45重量％。
13.一种增强食品的方法，其包括使所述食品与可食用疏水剂颗粒在含水流体中的基本上不含表面活性剂的亚微米分散体相接触，其中所述分散体的平均粒径为100nm至999nm，并且其中所述分散体中的所述可食用疏水剂构成所述分散体的约0.1重量％至约70重量％，任选地其中所述食品是家禽肉，任选地其中所述食品是适合于通过水化来备餐的食品，并且在水化期间将可食用疏水剂分散体与所述食品相接触，任选地其中所述食品是意面、谷物、干果或蔬菜、或冻干膳食。
14.根据权利要求13所述的方法，其包括：
提供可食用疏水剂颗粒的第一基本上不含表面活性剂的亚微米分散体，其中所述分散体的平均粒径为100nm至999nm，其中所述第一分散体中的所述可食用疏水剂构成所述第一分散体的约30重量％至约70重量％，
稀释所述第一分散体以形成平均粒径为100nm至999nm的可食用疏水剂的第二基本上不含表面活性剂的亚微米分散体，其中所述第二分散体比所述第一分散体更稀，以及
然后使用所述第二分散体与所述食品进行接触。
15.一种成套产品，其包含(a)适于通过水化来备餐的食品和(b)可食用疏水剂分散体，所述可食用疏水剂分散体包含：可食用疏水剂颗粒在含水流体中的基本上不含表面活性剂的亚微米分散体，其中按体积计的平均粒径为100nm至999nm，并且其中所述可食用疏水剂构成所述分散体的约0.01重量％至约70重量％，任选地其中所述食品是意面、谷物、干果或蔬菜、或冻干膳食。
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