CN105792660B - 采用可食用无机盐颗粒进行稳定的乳剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及乳剂。具体地讲，本发明涉及一种包含至少一个水相和至少一个脂质相的乳剂，其中所述乳剂由在20℃下水溶解度小于1g/100mL的可食用无机盐颗粒进行稳定，并且其中所述颗粒具有涂覆或吸附于所述颗粒表面上的0.5重量％至20重量％的脂肪酸。本发明的另外的方面是一种包含所述乳剂的组合物，以及一种制备复乳剂的方法。

Description

采用可食用无机盐颗粒进行稳定的乳剂
本发明涉及乳剂。具体地讲，本发明涉及一种包含至少一个水相和至少一个脂质相的乳剂，其中该乳剂由在20℃下水溶解度小于1g/100mL的可食用无机盐颗粒进行稳定，并且其中该颗粒具有涂覆于或吸附在其表面上的0.5重量％至20重量％的脂肪酸。本发明的另外的方面是包含该乳剂的组合物以及制备复乳剂(double emulsion)的方法。
乳剂由两种或更多种通常不相混的液体的混合物组成。用作分散相的一种或多种液体分散在另一种用作连续相的液体中。例如，在水包油乳剂中，油是分散相，而水是连续相。乳剂在食品中比较常见，诸如蛋黄酱、色拉调味料、沙司、冰淇淋和牛奶；乳剂也常用于药品、发用定型产品、个人卫生用品和化妆品中。常见的乳剂本质上并不稳定，因此不会自发形成。需要进行能量输入，如摇动或搅拌，才能形成乳剂。随着时间的推移，乳剂趋于恢复到该乳剂的组成相的稳定状态。此类示例可以从普通醋汁色拉调味料的油成分与醋成分的分离中看出，这种调味料是不稳定的乳剂，除非几乎不间断地摇动，否则将会很快分离。
乳剂稳定性是乳剂抵抗其性质随着时间发生变化的能力。不稳定性主要是由于3种现象：排液、奥斯特瓦尔德熟化和凝聚。排液或乳液分层是指物质之一因为浮力迁移至乳剂顶部的现象。奥斯特瓦尔德熟化是由于不同尺寸的液滴的渗透压差异而造成的热力学驱动过程。这导致了分子穿过连续相从小液滴扩散到大液滴。凝聚是指两个或更多个液滴在接触过程中合并形成单个子液滴的过程。通常，这三种现象同时发生，造成乳剂不稳定，并导致液滴最终消失，恢复到全相分离体系。
乳化剂是通过增强乳剂动力稳定性来稳定乳剂的物质。一类乳化剂被称为“表面活性物质”或表面活性剂。例如，由于芥菜籽外壳周围的粘液中的化学物质可用作乳化剂，在醋汁色拉调味料中加入芥末可提高其乳剂的稳定性。乳剂将最终消失，但与单独存在油和醋的情况相比，其留存时间较长。市面上有大量可购买到的乳化剂，如卵磷脂、蛋白质和低分子量乳化剂。
人们也认为颗粒能够稳定乳剂。由颗粒稳定的乳剂有时被称为是皮克林乳剂(S.U.Pickering,J.Chem.Soc.Trans.,91,2001(1907)(S.U. Pickering，化学学会会刊，1907年，第91期，第2001页))。过去的10- 15年里，从理论和实践角度看，人们在更好地理解由颗粒稳定的乳剂方面取得了很大进展。然而，在这些研究中使用的大部分颗粒是合成颗粒，它们通常是在食品或医药应用里具有有限适用性的无机材料。二氧化硅颗粒已被用于稳定乳剂，但是它们一般是部分疏水的(即，在局部范围内疏水)，其上吸附了非食品级或甚至有毒的分子或聚合物。期望开发其他颗粒，用以稳定天然来源的、适于在这些应用中使用的乳剂。人们已采用孢子(B.P.Binks et al.,Langmuir,23,9143(2007)(B.P.Binks等人，《朗缪尔》，2007年，第23期，第9143页))、化学改性淀粉颗粒、纤维素颗粒和水不溶性玉米蛋白(J.W.J.de Folter et al.,Soft Matter,8,2807(2012) (J.W.J.de Folter等人，《软物质》，2012年，第8期，第2807页))来稳定乳剂。
可认为复乳剂或多重乳剂是一种乳剂的乳剂，在其中，一种分散的液滴进一步分散在另一种液体中。复乳剂的主要类型为水包油包水(w/o/w) 复乳剂和油包水包油(o/w/o)复乳剂。在本申请中，被包封乳剂的滴状物将被称为“液滴”，而用于包封的乳剂的滴状物将被称为“珠滴”。例如，在水包油包水乳剂中，分散在水相里的油珠滴内部包含很小的水液滴。
水包油包水乳剂可用于降低食物产品的脂肪含量。例如， WO2009/003960描述了如何通过用油包水乳剂替代分散油相来减少传统上是水包油乳剂的蛋黄酱中的脂肪。用乳化剂混合物稳定w/o/w乳剂，其中外水相包含至少一种疏水聚合物或聚合物聚集体。
配制复乳剂的主要挑战是达到可接受的稳定性。迄今为止，所提出的大部分解决方案依赖于所用乳化剂的适当选择。例如，EP0731685描述了通过使用HLB值小于6的乳化剂而得到的稳定的多重乳剂。EP0631774还描述了包含特定疏水性及亲水性乳化剂的可稳定贮存的多重乳剂。类似地，WO 03/049553涉及稳定的多重乳剂，该多重乳剂是通过选择用于内油包水乳剂和外水包油乳剂的合适的乳化剂而获得的。US2003/0175317描述了由颗粒状固体进行稳定的复乳剂，该颗粒状固体为例如通过硅烷化进行疏水性处理产生的亲水性及疏水性二氧化硅的混合物。然而，还有改进的余地。将有利的是，能够产生具有食品级乳化剂和稳定剂的稳定制剂，来替代具有传统上用于大部分医药和化妆品应用的合成表面活性剂和聚合物的制剂。很多消费者会关心食品中的添加剂。将有益的是，提供由食品级材料进行稳定的乳剂，该食品级材料不引入大量额外成分到成分表中，尤其是消费者不熟悉或认为是人造的成分。尤其有益的是提供由少量食用材料进行稳定的复乳剂。
本发明的一个目的是提高现有技术水平并提供克服至少一些上述不便的改进的解决方案，或至少提供有用的替代形式。不将本说明书中对现有技术文献的任何提及视为承认此类现有技术为众所周知的技术或构成本领域的公知常识的一部分。本说明书中使用的词语“包括”、“包含”和类似的词语，都不应被理解为具有排他性或穷举性的含义。换句话讲，这些词语用来指“包括但不限于”的意思。
因此，在第一方面，本发明提供了一种包含至少一个水相和至少一个脂质相的可食用乳剂，其中该乳剂由在20℃下水溶解度小于1g/100mL的可食用无机盐颗粒进行稳定，并且其中该颗粒具有涂覆于或吸附在颗粒的表面上的0.5重量％至20重量％的脂肪酸。在第二方面，本发明涉及包含所述乳剂的组合物。本发明的第三方面是制备复乳剂的方法，其包括以下步骤：形成可食用无机盐颗粒的水性分散体，该颗粒具有涂覆于或吸附在其表面上的0.5重量％至20重量％的脂肪酸，其中该可食用无机盐在20℃下的水溶解度小于1g/100mL，并且其中至少80重量％的脂肪酸是C6至 C12脂肪酸；形成可食用无机盐颗粒的油分散体，该颗粒具有涂覆于或吸附在其表面上的0.5重量％至20重量％的脂肪酸，其中该可食用无机盐在 20℃下的水溶解度小于1g/100mL，并且其中至少80重量％的脂肪酸是C16 至C22脂肪酸；以及将油相乳化到所述水性分散体中形成水包油乳剂，并将水包油乳剂乳化到所述油分散体中形成油包水包油乳剂，或者将水相乳化到所述油分散体中形成油包水乳剂，并将油包水乳剂乳化到所述水性分散体中形成水包油包水乳剂。
本发明人起初尝试使用未经涂覆的可食用无机盐颗粒，即沉淀碳酸钙，来稳定水包油乳剂。然而，所获得的乳剂受剪切时不具有合适的稳定性，它们的平均滴状物直径不受控制，并且其多分散指数高。本发明人惊讶地发现，通过将脂肪酸如辛酸(C8:0)吸附到颗粒上，能够产生具有良好抗剪切稳定性、液滴尺寸分布范围窄且为球形的水包油乳剂。通过使用涂覆有长链脂肪酸诸如硬脂酸(C18:0)的颗粒，本发明人发现这些颗粒能够稳定油包水乳剂。
本发明人研究了复乳剂的形成。他们惊讶地发现，他们能够使用具有涂覆或吸附到颗粒表面上的脂肪酸的颗粒来形成复乳剂，而非必须使用乳化剂的复杂混合物来形成复乳剂。例如，本发明人通过使用具有吸附到其表面上的辛酸的碳酸钙颗粒来稳定水包油界面，并且使用涂覆有硬脂酸的碳酸钙颗粒来稳定油包水界面，形成了稳定的复乳剂。
图1示出了水包三辛酸甘油酯乳剂的光学显微图像，该乳剂由沉淀碳酸钙颗粒的2重量％分散体进行稳定，该碳酸钙颗粒由各种重量百分比的辛酸进行了官能化。乳化后一个小时拍摄图片，并在观察前用手将样品轻轻摇匀。比例尺为500μm。
图2示出了miglyol包水乳剂的光学显微图像，该乳剂含有各种重量百分比的、涂覆有3重量％硬脂酸的沉淀碳酸钙颗粒。乳化后一个小时拍摄图片，并在观察前用手将样品轻轻摇匀。比例尺为200μm。
图3示出了(a)乳剂1，即水包miglyol乳剂(10/90体积％)的光学显微图像，和(b)、(c)、(d)乳剂2，即20/80体积％的miglyol包(水包miglyol)乳剂的光学显微图像。乳化后一个小时拍摄图片，并在观察前用手将样品轻轻摇匀。(a)、(c)、(d)的比例尺为100μm，(b)的比例尺为500μm。
图4示出了1天、10天和100天后，乳剂2，即20/80体积％的 miglyol包(水包miglyol)乳剂的光学显微图像。在观察前用手将样品轻轻摇匀。比例尺为200μm。
图5示出了(a)乳剂1，即miglyol包水乳剂(20/80体积％)的光学显微图像，和(b)乳剂1，即菜籽油包水乳剂(20/80体积％)的光学显微图像。乳化后一个小时拍摄图片，并在观察前用手将样品轻轻摇匀。比例尺为200μm。
图6示出了乳化后1天、10天和100天，乳剂2，即水包(miglyol包水)乳剂(20/80体积％)的光学显微图像。在观察前用手将样品轻轻摇匀。比例尺为200μm。
图7示出乳化后1天、10天和100天，乳剂2，即水包(菜籽油包水)乳剂(20/80体积％)的光学显微图像。在观察前用手将样品轻轻摇匀。比例尺为200μm。
因此，本发明部分地涉及包含至少一个水相和至少一个脂质相的可食用乳剂，其中该乳剂由在20℃下水溶解度小于1g/100mL的可食用无机盐颗粒进行稳定，并且其中该颗粒具有涂覆于或吸附在颗粒的表面上0.5重量％至20重量％的脂肪酸。乳剂可以由位于相之间的(一个或多个)界面上的可食用无机盐颗粒进行稳定。大部分可食用无机盐颗粒可位于相之间的(一个或多个)界面上。无机盐在水中的溶解度低，因而可用于水性环境中而不会发生明显溶解。
术语“可食用”是指可安全食用的物质。虽然本发明不限于在任何特定司法范围内允许食用的物质，但可食用乳剂可例如由美国食品药品监督管理局(U.S.Food and DrugAdministration)批准的供人食用的材料组成。术语“水相”指由两个或更多个相组成的体系的水基部分，而“脂质相”是不与水混溶的部分，通常是油基部分。水相可以是水或水溶液。至少一个脂质相可由任何不完全溶于水的非极性物质组成。至少一个脂质相可包含溶解的物质，如油溶性化合物。总脂质相可以为乳剂的5重量％至95重量％，如乳剂的15重量％至85重量％。总水相可以为乳剂的5重量％至95 重量％，如乳剂的15重量％至85重量％。
乳剂可以由可食用无机盐颗粒进行稳定，该可食用无机盐颗粒具有涂覆于或吸附于其表面上的0.5重量％至20重量％脂肪酸，例如涂覆于或吸附于其表面上的3重量％至12重量％的脂肪酸。脂肪酸的重量百分比是基于未经涂覆的颗粒的重量而计算的。
水溶解度在20℃下小于1g/100mL的可食用无机盐包括碳酸钙、硫酸钙、碳酸镁、氧化铁、二氧化硅和二氧化钛。本发明的乳剂可由这类食用颗粒进行稳定。当乳剂用于食品中时，无机盐可有利地提供重要的膳食矿物质，例如，碳酸镁提供镁的膳食来源。有利的是，乳剂即使没有用作食品，也是可食用的。例如，乳剂用于化妆品如防晒霜，可能在不经意间被咽下。二氧化钛通常用于防晒霜，因此有利的是，二氧化钛也可用于稳定乳剂。
脂肪酸是具有饱和或不饱和的长脂族尾(链)的羧酸。大多数天然存在的脂肪酸的链具有4至28的偶数个碳原子。脂肪酸存在于膳食脂肪中，经常被甘油酯化。能够用消费者熟悉的、并可从天然来源获得的成分来稳定可食用乳剂是有利的。可通过例如水解，由脂肪酸的甘油酯获得脂肪酸。本发明语境中的术语脂肪酸意为这样的脂肪酸，其不包括以脂肪酸结构作为分子的一部分的其他分子，例如，其不包括与甘油分子酯化的脂肪酸，诸如甘油单酯、甘油二酯或甘油三酯的形式。
本发明的乳剂中的可食用无机盐可以是碳酸钙或硫酸钙。碳酸钙和硫酸钙都提供钙的膳食来源。碳酸钙是天然存在的矿物质。其存在于蛋壳和贝壳如牡蛎壳中，还存在于深绿色蔬菜中，如花椰菜和羽衣甘蓝。硫酸钙也是天然存在的矿物质，如石膏的形式。
可食用无机盐颗粒的存在水平可为乳剂的0.01重量％至5重量％，如乳剂的1重量％至3重量％。重量百分比是基于未经涂覆的颗粒而计算的，并以总乳剂的百分比计。
涂覆于或吸附在可食用无机盐颗粒上的脂肪酸可主要为链长为6-22个碳的脂肪酸。脂肪酸可以是饱和或不饱和脂肪族脂肪酸。短链脂肪酸通常具有很浓的气味，使得它们难以用于食品应用，而极长链脂肪酸熔点高，使得它们很难掺入到食品成分中，还会给食品赋予蜡质口感。涂覆于或吸附在颗粒上的脂肪酸可以是不同脂肪酸的混合物。脂肪酸可选自：己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸、山嵛酸和这些物质的组合。优选地，至少80重量％的涂覆于或吸附在颗粒上的脂肪酸具有6至22个碳原子。
本发明的可食用乳剂可以是复乳剂。例如，乳剂可以是水包油包水 (w/o/w)乳剂或油包水包油(o/w/o)乳剂。通常，复乳剂需要至少两种不同的乳化剂，一种用于水包油界面，另一种用于油包水界面。在食品级复乳剂体系中，乳剂经常由蛋白质和高水平的表面活性剂如聚甘油聚蓖麻酸酯进行稳定。表面活性剂分子的界面吸附作用是可逆的，从而导致内液滴和外珠滴的稳定性有限。可将胶凝剂和增粘材料添加到水相和脂质相中，以提高复乳剂的稳定性，但是尽管如此，复乳剂基食物产品的保质期通常仍然较短。本发明的复乳剂中使用的可食用无机盐颗粒不可逆地吸附于水包油和油包水界面，使得稳定性得到改善。此外，很多消费者不喜欢在食物产品的成分表上看到一长串添加剂，因此例如有利的是，仅用可食用无机盐颗粒和脂肪酸(它们作为食品成分的接受度较高)就能够稳定复乳剂。
可通过将脂肪酸涂覆或吸附到可食用无机盐颗粒表面上，使这种颗粒不同程度地疏水。例如，可使用流化床涂覆系统将脂肪酸涂覆于无机盐粉末上。例如，可通过形成无机盐颗粒与脂肪酸的水性分散体，同时应用超声波使得脂肪酸吸附在可食用无机盐颗粒上。不希望受理论束缚，据认为，由于脂肪酸在水中部分地溶解并且由于该高能量输入过程，脂肪酸能够达到颗粒表面，并因为静电相互作用力而保持被吸附的状态。用这种方法制备的颗粒还可以被描述成被脂肪酸“官能化”的颗粒。通过采用经不同程度疏水化的颗粒，可能将颗粒分散到水相(较低疏水性颗粒)或脂质相(较高疏水性颗粒)中。经不同程度疏水化的颗粒可用于稳定水包油及油包水乳剂。例如，可通过将油添加到水中的较低疏水性颗粒的分散体中来制备水包油乳剂。颗粒占据水包油界面，从而稳定乳剂。或者，可通过例如将水添加到油中的较高疏水性颗粒的分散体中来制备油包水乳剂。颗粒占据油包水界面，从而稳定乳剂。
本发明人已发现，经不同程度疏水化的可食用无机盐颗粒尤其有利于制备复乳剂。本发明的可食用乳剂可使用两种类型的可食用无机盐颗粒；即低疏水性颗粒和高疏水性颗粒，其中低疏水性颗粒具有涂覆或吸附于其表面上的脂肪酸，使得至少80重量％的脂肪酸是C6至C12脂肪酸；而高疏水性颗粒具有涂覆或吸附于其表面上的脂肪酸，使得至少80重量％的脂肪酸是C16至C22脂肪酸。例如，低疏水性颗粒可具有涂覆或吸附于其表面上的脂肪酸，使得至少80重量％的脂肪酸是C8至C10脂肪酸；而高疏水性颗粒可具有涂覆或吸附于其表面上的脂肪酸，使得至少80重量％的脂肪酸是C18至C20脂肪酸。又例如，低疏水性颗粒可具有涂覆或吸附于其表面上的脂肪酸，使得至少80重量％的脂肪酸是C8脂肪酸；而高疏水性颗粒可具有涂覆或吸附于其表面上的脂肪酸，使得至少80重量％的脂肪酸是C18脂肪酸。
通过使用水分散技术，较小的脂肪酸因具有较高的水溶解度而更容易被吸附到颗粒上。因此，低疏水性颗粒可具有吸附在其表面上的脂肪酸，使得至少80重量％的脂肪酸是C6至C12脂肪酸；而高疏水性颗粒可具有涂覆于其表面上的脂肪酸，使得至少80重量％的脂肪酸是C16至C22脂肪酸。例如，低疏水性颗粒可具有吸附于其表面上的脂肪酸，使得至少80重量％的脂肪酸是C8至C10脂肪酸；而高疏水性颗粒可具有涂覆于其表面上的脂肪酸，使得至少80重量％的脂肪酸是C18至C20脂肪酸。又例如，低疏水性颗粒可具有吸附于其表面上的脂肪酸，使得至少80重量％的脂肪酸是C8脂肪酸；而高疏水性颗粒可具有涂覆于其表面上的脂肪酸，使得至少 80重量％的脂肪酸是C18脂肪酸。
在本发明的食用复乳剂中，大部分低疏水性颗粒可位于水包油界面上，而大部分高疏水性颗粒可位于油包水界面上。例如，涂覆或吸附于水包油界面上的颗粒上的60重量％的脂肪酸可以是C6至C12脂肪酸；而涂覆或吸附于油包水界面上的颗粒上的60重量％的脂肪酸可以是C16至C22 脂肪酸。又例如，涂覆或吸附于水包油界面上的颗粒上的60重量％的脂肪酸可以是C8至C10脂肪酸；而涂覆或吸附于油包水界面上的颗粒上的60 重量％的脂肪酸可以是C18至C20脂肪酸。再例如，涂覆或吸附于水包油界面上的颗粒上的60重量％的脂肪酸可以是C8脂肪酸；而涂覆或吸附于油包水界面上的颗粒上的60重量％的脂肪酸可以是C18脂肪酸。脂肪酸的重量百分比是基于未经涂覆的颗粒来计算的。在水包油包水复乳剂中，油包水界面处于被包封乳剂中脂质相环绕的水相的液滴之间，而水包油界面处于被包封乳剂的珠滴和连续水相之间。在油包水包油复乳剂中，水包油界面处于被包封乳剂中水相环绕的脂质相的液滴之间，而油包水界面处于被包封乳剂的珠滴和连续脂质相之间。
本发明的乳剂的至少一个脂质相可包含油，该油选自：精油、向日葵油、橄榄油、棕榈油、椰子油、花生油、棕榈仁油、玉米油、榛子油，芝麻油和它们的混合物。精油可以是来自植物材料的油，该植物材料选自：牛至、大蒜、姜、玫瑰、芥末、肉桂、迷迭香、桔子、葡萄柚、酸橙、柠檬、柠檬草、丁香、丁香叶、香草、香草醛、薄荷、茶树、百里香、葡萄籽、香菜、酸橙、胡荽、鼠尾草、桉树、薰衣草、橄榄、橄榄叶、大茴香、罗勒、西班牙甘椒、莳萝、天竺葵、桉树、八角、樟脑、松树皮、洋葱、绿茶、桔子、白草蒿、小茴香、柑橘、马郁兰、鼠尾草、丁香罗勒、麝香草、香茅草、生姜、假肉豆蔻和姜黄或它们的组合。这些油特别适合用于食物产品、营养制剂或化妆品。
本发明的乳剂的至少一个脂质相可包含油溶性生物活性化合物。水包油乳剂或油包水包油乳剂可有利地用于递送溶解于油液滴中的油可溶性生物活性化合物。通过将生物活性化合物包含在分散的油液滴中，可以更好地保护生物活性化合物免于由诸如氧化等过程引起的降解。在本发明范围内，术语生物活性化合物被理解为意指当口服摄取或应用于化妆品时显示生物活性或健康影响的分子或组分。生物活性化合物可选自：亲脂性胡萝卜素、多酚、维生素如维生素A和D、类黄酮、异黄酮、总姜黄素、神经酰胺、原花青素、类萜、咖啡碱、甾醇、植物甾醇、甾醇-酯、生育三烯酚、鲨烯、类视黄醇、以及它们的组合。
当可食用无机盐是碳酸钙时，本发明的可食用乳剂的pH值可介于3和 8之间，例如介于4和7之间。该pH值范围涵盖了食品中的常见值，因此能够在该pH值范围中稳定乳剂对于烹饪应用是有利的。
本发明的颗粒稳定乳剂具有优异的抗凝聚稳定性。本发明的可食用乳剂可抗凝聚稳定至少10天，例如可抗凝聚稳定至少50天，又例如可抗凝聚稳定至少100天。所谓“抗凝聚稳定”，是指在4℃至20℃下静止储存的乳剂所表现出的平均液滴直径增加量不超过10％。
本发明的乳剂中可食用无机盐颗粒的平均直径可小于10μm，例如小于 1μm，又例如小于100nm。术语“平均直径”指表面平均直径D[3；2]。可食用无机盐颗粒可以是沉淀碳酸钙。沉淀碳酸钙的粒度通常小于其他类型的碳酸钙(例如，研磨碳酸钙)的粒度。
在另一方面，本发明提供了包含本发明的乳剂的组合物。该组合物可以是食物组合物、饮料、饮料强化剂(例如，咖啡奶精)、化妆品组合物、药物组合物、营养配方或管饲制剂。
本发明的乳剂可用于饮料中。例如，乳剂可用于将疏水营养成分引入即饮型饮料中，所述营养成分存在于分散的脂质相中。在软饮料中，乳剂可提供颜色、所需混浊状外观或风味，例如风味油分散体。饮料可选自瓶装水基饮料、能量饮料、乳饮料和茶饮料。
由于利用本发明的乳剂可获得特定的质地范围，并且将脂溶性生物活性材料掺入油滴中是可能实现的，化妆品可基于以上两点而受益。在药物组合物中，复乳剂可用于保护敏感组分，并且用于掩盖一些药物活性材料难闻的味道。使用颗粒稳定乳剂可形成具有低粘度连续相的乳剂。这有助于乳剂流动，因此有利于用在管饲组合物中。通过在油包水包油(o/w/o)复乳剂的内水相中掺入活性成分，可实现胃肠系统中的靶向释放。包含本发明的乳剂的组合物可以是营养配方。营养配方可以是完全营养配方，这种完全营养配方提供种类全面、含量充足的大量营养素(蛋白质、脂肪和碳水化合物)和微量营养素，受试对象单靠摄入这种配方就可获得充足营养。营养配方也可提供部分营养，以充当受试对象的已有饮食的补充剂。
本发明的乳剂的稳定性以及组分的可食用性质使其非常适用于食物中，例如乳剂，如蛋黄酱、低脂涂抹食品(spread)、醋油汁、冰淇淋、沙司和汤。与很多从名称上就能明显辨别出是化学合成的商业食品乳化剂(尤其是那些用于稳定复乳剂的商业食品乳化剂)相比，消费者也更容易接受可食用无机盐颗粒和脂肪酸。复乳剂在食物中有许多有价值的应用。它们可用于包封或保护敏感的活性食物组分，防止受到环境的影响，例如在富含ω-3的金枪鱼酱(一种o/w/o乳剂，ω-3油在内油滴中)中防止受到氧化作用的影响。复乳剂可用于控制香味和风味释放，或用于生产具有低油含量或低脂肪含量的食物。包含本发明的乳剂的食物组合物可以是乳制品、冰淇淋、沙司、汤、涂抹食品、甜点心、甜食产品(confectionery product)、烘焙产品、色拉调味料或宠物食品。
食盐(氯化钠)中存在的钠在控制体内水含量、维持血液正常pH、传递神经信号和帮助肌肉收缩方面起着重要作用。食物中的盐含量各不相同，但食用过多的盐可能会对健康产生不利影响。世界卫生组织建议成人每天每人食用的盐不超过约一茶匙。在全球范围内，许多政府和公共卫生机构都启动了积极措施，来帮助人们减少盐摄入。根据本发明的复乳剂可用于增强食物产品的咸味感知。例如，在用氯化钠调味的水包油乳剂汤中，氯化钠主要溶解在连续水相中。通过在分散的油相中加入一些水滴 (即，形成w/o/w乳剂，使氯化钠只存在于连续水相中而不存在于水性液滴中)，既能够维持连续相中氯化钠的浓度，又能够降低汤中氯化钠的总浓度。在汤中的氯化钠总含量较低的情况下，这种方式可维持咸味感知。由可食用无机盐颗粒稳定的根据本发明的复乳剂特别适用于以这种方式增强咸味感知，因为作为乳剂稳定剂的颗粒的有效性不受水相离子强度的影响。这可维持局部较高的盐浓度。每100g包含本发明的乳剂的食物组合物可含有140mg或少于140mg的钠。美国食品药品管理局(U.S.Food and Drug Administration)规定，如果每100g膳食和主菜含有140mg或少于 140mg的钠，则定义为“低钠”。美国食品药品管理局规定，如果每100g 膳食和主菜含有35mg或少于35mg的钠，则定义为“极低钠”。每100g 包含本发明的乳剂的食物组合物可含有35mg或少于35mg的钠。
可通过以下步骤制备根据本发明的可食用水包油乳剂：形成可食用无机盐颗粒的水性分散体，该颗粒具有涂覆或吸附于其表面上的0.5重量％至 20重量％的脂肪酸，其中该可食用无机盐在20℃下的水溶解度小于 1g/100mL，并且其中至少80重量％的脂肪酸是C6至C12脂肪酸；以及使油相乳化到所述水性分散体中。由于具有吸附或涂覆于其表面上的较短链长脂肪酸的颗粒具有一定的亲水性，因此这种颗粒可有利地用于形成水性分散体。然后这些颗粒能够充当乳化剂，稳定水性分散体中的油滴。如上所述，通过形成颗粒与脂肪酸的水性分散体，同时应用超声波，可将脂肪酸吸附在颗粒上。这种方法可方便直接形成具有吸附于其表面上的脂肪酸的颗粒水性分散体，这种颗粒水性分散体可用于使油乳化，由此形成水包油乳剂。还可以在(例如)流化床涂覆机中将脂肪酸涂覆于可食用无机盐上，但这种方法由于需要额外的设备(涂覆装置)，因此其效率可能较低。因此，可通过以下步骤制备根据本发明的可食用水包油乳剂：形成可食用无机盐颗粒与脂肪酸的水性分散体，同时应用超声波，使得颗粒具有吸附于其表面上的0.5重量％至20重量％的脂肪酸，其中该可食用无机盐在20℃下的水溶解度小于1g/100mL，并且其中至少80重量％的脂肪酸是 C6至C12脂肪酸；以及使油相乳化到所述水性分散体中。
可通过以下步骤制备根据本发明的可食用油包水乳剂：形成可食用无机盐颗粒的油分散体，该颗粒具有涂覆或吸附于其表面上的0.5重量％至20 重量％的脂肪酸，其中该可食用无机盐在20℃下的水溶解度小于 1g/100mL，并且其中至少80重量％的脂肪酸是C16至C22脂肪酸；以及使水相乳化到所述油分散体中。
在另一方面，本发明提供了一种制备复乳剂的方法，该方法包括以下步骤：形成可食用无机盐颗粒的水性分散体，该颗粒具有涂覆或吸附于其表面上的0.5重量％至20重量％的脂肪酸(例如，2重量％至12重量％的脂肪酸)，其中该可食用无机盐在20℃下的水溶解度小于1g/100mL，并且其中至少80重量％的脂肪酸是C6至C12脂肪酸(例如，至少80重量％的脂肪酸是C8至C10脂肪酸)；形成可食用无机盐颗粒的油分散体，该颗粒具有涂覆或吸附于其表面上的0.5重量％至20重量％的脂肪酸(例如，2重量％至12重量％的脂肪酸)，其中该可食用无机盐在20℃下的水溶解度小于1g/100mL，并且其中至少80重量％的脂肪酸是C16至C22脂肪酸(例如，至少80重量％的脂肪酸是C18至C20脂肪酸)；以及使油相乳化到所述水性分散体中形成水包油乳剂，并使该水包油乳剂乳化到所述油分散体中形成油包水包油乳剂；或者，使水相乳化到所述油分散体中形成油包水乳剂，并使该油包水乳剂乳化到所述水性分散体中形成水包油包水乳剂。
如上所述，通过形成颗粒与脂肪酸的水性分散体，同时应用超声波，可将脂肪酸吸附于可食用无机盐颗粒上，这种方法可方便直接形成具有吸附于其表面上的脂肪酸的颗粒水性分散体。因此，制备本发明的复乳剂的方法可包括以下步骤：形成可食用无机盐颗粒的水性分散体，该颗粒具有吸附于其表面上的0.5重量％至20重量％的脂肪酸(例如，2重量％至12重量％的脂肪酸)，其中该可食用无机盐在20℃下的水溶解度小于 1g/100mL，并且其中至少80重量％的脂肪酸是C6至C12脂肪酸(例如，至少80重量％的脂肪酸是C8至C10脂肪酸)；形成可食用无机盐颗粒的油分散体，该颗粒具有涂覆或吸附于其表面上的0.5重量％至20重量％的脂肪酸(例如，2重量％至12重量％的脂肪酸)，其中该可食用无机盐在 20℃下的水溶解度小于1g/100mL，并且其中至少80重量％的脂肪酸是C16 至C22脂肪酸(例如，至少80重量％的脂肪酸是C18至C20脂肪酸)；以及使油相乳化到所述水性分散体中形成水包油乳剂，并使该水包油乳剂乳化到所述油分散体中形成油包水包油乳剂；或者，使水相乳化到所述油分散体中形成油包水乳剂，并使该油包水乳剂乳化到所述水性分散体中形成水包油包水乳剂。
本领域的技术人员将理解，他们可以自由地组合本文所公开的本发明的所有特征。具体地讲，针对本发明的产品描述的特征可与本发明的方法组合，反之亦然。此外，可以组合针对本发明的不同实施方案所描述的特征。对于具体的特征如果存在已知的等同物，则应如同在本说明书中明确提到的那样来包含这些等同物。参见附图和非限制性实施例后，本发明的更多优点和特征将变得显而易见。
实施例
实施例1：水包油乳剂
将5重量％的未经涂覆的沉淀碳酸钙(CALOFORTTMU，专业矿物质公司(SpecialityMinerals))和0重量％至20重量％的辛酸分散在10mL水中，形成水性分散体，以上重量百分比均基于颗粒的质量。利用装有超声波探头(6mm，30％振幅，1秒脉冲开启，0.5秒脉冲关闭)的Branson数字超声仪超声处理5分钟来促进分散。由于静电作用，辛酸被吸附在颗粒表面上。
然后利用配备有小尺寸头(UT SH)的Ultra-Turrax IKA T25混合机，以恒定速度(13500rpm)混合30秒，使三辛酸甘油酯油(西格马公司(Sigma)) 乳化到水性分散体中。图1示出了由2重量％的碳酸钙分散体稳定的水包三辛酸甘油酯(体积比为50/50)乳剂，其中碳酸钙上吸附有不同量的辛酸。含有未经涂覆(0重量％的辛酸)的碳酸钙颗粒的乳剂不具有合适的稳定性 (受剪切时失去稳定性)，其平均滴状物直径不受控制，并且多分散指数高。用3重量％至12重量％范围内的辛酸对颗粒进行改性后，利用这种颗粒稳定的那些乳剂具有更好的特性，例如抗剪切稳定性更好、液滴尺寸控制性更佳、尺寸分布更窄以及形状为球形。
实施例2：油包水乳剂
利用超声波探头(3mm，80％电流强度，5分钟)将涂覆有3％硬脂酸 (CALOFORTTMSV，专业矿物质公司(Speciality Minerals))的沉淀碳酸钙颗粒以不同浓度分散在C8:0和C10:0脂肪酸(Miglyol 812，萨索尔公司 (Sasol))的混合物中。然后利用配备有大尺寸头(UT LH)的Ultra-Turrax混合机，以恒定速度(16000rpm)混合30秒，制备miglyol包水乳剂(体积比为 20/80)。图2示出了由不同量的颗粒稳定的乳剂，在发生有限凝聚现象后，乳剂直径在260至10μm范围内。
实施例3：复乳剂
分两步制备复乳剂。第一步，利用高剪切均化技术(UT LH，以 16000rpm运行30秒)产生乳剂1。第二步，将乳剂1添加到最终连续相中，并轻轻手动摇晃该体系30秒，产生乳剂2。然后，改变乳剂类型 (o/w/o或w/o/w)和油类型(Miglyol或菜籽油(Tesco公司))，但只使用两种类型的碳酸钙颗粒，提供三种不同的复乳剂。上述两种类型的碳酸钙颗粒分别为：具有吸附在其上6重量％的辛酸的沉淀碳酸钙和涂覆有3重量％的硬脂酸的沉淀碳酸钙。
油包水包油
乳剂1：水包miglyol乳剂(体积比为10/90)，由0.55重量％的沉淀碳酸钙(含有6重量％的吸附辛酸)进行稳定。平均液滴直径为约30μm。参见图3a。
乳剂2：miglyol包(水包miglyol)乳剂(体积比为20/80)。乳剂2 由沉淀碳酸钙(涂覆有3重量％的硬脂酸)的0.31重量％的miglyol分散体进行稳定。参见图3(b、c和d)。
10天后，复乳剂珠滴看起来略大，表明这些珠滴发生了一些凝聚事件；不过内液滴似乎处于稳定状态。参见图4。
水包油包水(油＝Miglyol)
乳剂1：miglyol包水乳剂(体积比为20/80)，由沉淀碳酸钙(涂覆有 3重量％的硬脂酸)的2重量％的分散体进行稳定。平均液滴直径为约30至 50μm。参见图5(a)。
乳剂2：水包(miglyol包水)乳剂(体积比为20/80)。乳剂2由沉淀碳酸钙(含有6重量％的吸附辛酸)的0.25重量％的水性分散体进行稳定。参见图6。
水包油包水(油＝菜籽油)
乳剂1：菜籽油包水乳剂(体积比为20/80)，由沉淀碳酸钙(涂覆有 3重量％的硬脂酸)的2重量％的分散体进行稳定。平均液滴直径为约20μm。参见图5(b)。
乳剂2：水包(菜籽油包水)乳剂(体积比为20/80)。乳剂2由沉淀碳酸钙(含有6重量％的吸附辛酸)的0.25重量％的水性分散体进行稳定，参见图7。100天后，复乳剂仍然稳定，参见图7。

Claims (16)

1.包含至少一个水相和至少一个脂质相的可食用乳剂，其中所述乳剂由在20℃下水溶解度小于1g/100mL的可食用无机盐颗粒进行稳定，并且其中所述颗粒具有涂覆或吸附于所述颗粒表面上的0.5重量％至20重量％的脂肪酸。
2.根据权利要求1所述的可食用乳剂，其中所述可食用无机盐是碳酸钙或硫酸钙。
3.根据权利要求1所述的可食用乳剂，其中所述可食用无机盐颗粒以所述乳剂的0.01重量％至5重量％的水平存在。
4.根据权利要求2所述的可食用乳剂，其中所述可食用无机盐颗粒以所述乳剂的0.01重量％至5重量％的水平存在。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的可食用乳剂，其中至少80重量％的涂覆或吸附于所述可食用无机盐颗粒上的脂肪酸具有6至22个碳原子。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的可食用乳剂，其中所述乳剂是复乳剂。
7.根据权利要求6所述的可食用乳剂，其中使用了两种类型的所述可食用无机盐颗粒：低疏水性颗粒，其具有涂覆或吸附于所述颗粒表面上的脂肪酸，使得至少80重量％的所述脂肪酸是C6至C12脂肪酸；和高疏水性颗粒，其具有涂覆或吸附于所述颗粒表面上的脂肪酸，使得至少80重量％的所述脂肪酸是C16至C22脂肪酸。
8.根据权利要求7所述的可食用乳剂，其中大部分所述低疏水性颗粒位于水包油界面处，并且大部分所述高疏水性颗粒位于油包水界面处。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的可食用乳剂，其中所述至少一个脂质相包含选自以下的油：精油、向日葵油、橄榄油、棕榈油、椰子油、花生油、棕榈仁油、玉米油、榛子油、芝麻油以及这些物质的混合物。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的可食用乳剂，其中所述乳剂抗凝聚稳定至少10天。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的可食用乳剂，其中所述可食用无机盐颗粒的平均直径小于10μm。
12.根据权利要求1至4中任一项所述的可食用乳剂，其中所述可食用无机盐颗粒是沉淀碳酸钙。
13.包含根据权利要求1至12中任一项所述的乳剂的组合物，其中所述组合物是食物组合物、饮料、饮料强化剂、化妆品组合物、药物组合物、营养配方或管饲制剂。
14.根据权利要求13所述的组合物，其中所述食物组合物是乳制品、冰淇淋、沙司、汤、涂抹食品(spread)、甜点心、甜食产品(confectionery product)、烘焙产品、色拉调味料或宠物食品。
15.根据权利要求13或权利要求14所述的组合物，其中每100g所述食物组合物含有140mg或少于140mg的钠。
16.一种制备复乳剂的方法，包括以下步骤：
-形成可食用无机盐颗粒的水性分散体，所述颗粒具有涂覆或吸附于所述颗粒表面上的0.5重量％至20重量％的脂肪酸，其中所述可食用无机盐在20℃下的水溶解度小于1g/100mL，并且其中至少80重量％的所述脂肪酸是C6至C12脂肪酸
-形成可食用无机盐颗粒的油分散体，所述颗粒具有涂覆或吸附于所述颗粒表面上的0.5重量％至20重量％的脂肪酸，其中所述可食用无机盐在20℃下的水溶解度小于1g/100mL，并且其中至少80重量％的所述脂肪酸是C16至C22脂肪酸
-以及如下步骤之一：
使油相乳化到所述水性分散体中形成水包油乳剂，并使所述水包油乳剂乳化到所述油分散体中形成油包水包油乳剂，
或者
使水相乳化到所述油分散体中形成油包水乳剂，并使所述油包水乳剂乳化到所述水性分散体中形成水包油包水乳剂。
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