CN110267540A - 铁强化的食物组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于用铁强化食物和/或饮料的组合物。更具体地，本发明涉及包含Fe(III)、植酸、水解蛋白质和酸度调节剂的组合物，其提供稳定且可溶解的铁源以用于强化食物和/或饮料。

Description

铁强化的食物组合物
技术领域
本发明涉及用于用铁强化食物和/或饮料的组合物。更具体地，本发明涉及包含Fe(III)、植酸、水解蛋白质和酸度调节剂的组合物，其提供稳定且可溶解的铁源以用于强化食物和/或饮料。
背景技术
营养矿物质缺乏(也称为微量营养素营养不良)影响到大部分人，在发展中国家尤其普遍。铁缺乏特别普遍，全世界超过二十亿人受到影响，是工业化国家普遍存在的唯一营养缺乏症。铁缺乏与一系列健康问题有关，包括工作表现受损、母婴死亡率增加以及儿童认知发育不良。
当(例如由于铁的生物利用率低)从饮食中吸收的矿物质不能满足生理需求时则出现铁缺乏。例如在进食肉类很少的单一植物型膳食的人群中，膳食中铁的生物利用率会很低。事实上，铁生物利用率低的主要原因与天然存在于谷物和豆类中的抗营养因素的存在有关。这些因素与铁形成非溶性络合物，并妨碍其吸收。
用铁强化食物是众所周知的增加膳食铁摄入量的方法，但可能会造成许多困难。一个显著的问题由铁化合物的生物利用率和稳定性通常无法兼容所引起。通常，生物利用率最高的铁化合物(例如，硫酸亚铁)在食物基质中最具反应性。因此，用铁强化食物会导致许多不希望的食物特性的变化，尤其是食物的感官特性。例如，铁可以促进氧化反应，使食物的风味发生不利的变化，并且铁也可与酚类发色团化合物形成络合物，导致食物发生不期望的颜色变化。
例如，硫酸亚铁(即，Fe(II))是因其吸收率较高而用于人食物强化的参考铁化合物，在存在多酚或大量不饱和脂质的情况下，亚铁会导致食物载体发生感官变化。相反，与水溶性化合物相比，通常水不溶性(例如焦磷酸铁(即Fe(III)))的更稳定的铁来源具有相对低的生物利用率。
在尝试改善食物铁强化的过程中采取了许多措施。已考虑包封的硫酸亚铁，因为它可提供生物利用率的铁来源，同时通过配制物的包封来保持稳定性。但是，生物利用率高度依赖于所使用的涂层，并且在许多情况下，被包覆的铁来源的生物利用率降低。包封也增加了生产成本。此外，用于包封的大多数涂层(通常为类脂的)在许多食物产品制造的不同热处理阶段引起与熔融相关的问题。
另选方法使用了：用生物聚合物(EP 1743530)进行稳定的含铁纳米颗粒；或EDTA(乙二胺四乙酸)铁钠，其具有良好的生物利用率和稳定性(US 2005/0053696)以用于铁强化。然而，在食物产品中使用纳米颗粒和EDTA会増加消费者抵制性。此外，EDTA铁钠价格昂贵，并且在所有食物基质(例如鸡肉汤)中都不稳定。
因此，仍然迫切需要能够用铁强化食物和饮料的组合物和方法。具体地，仍然需要提供可溶的、优选生物可利用的并且对食物的感官特性影响最小的铁来源的组合物和方法。
不能将本说明书中对现有技术文献中的任何参考视为承认此类现有技术为众所周知的技术或构成本领域普遍常识的一部分。如本说明书中所用，词语“包括”、“包含”和类似词语不应理解为具有排他性或穷举性的含义。换句话讲，这些词语旨在意指“包括，但不限于”。
发明内容
本发明的目的是优化现有技术，并提供一种用于对食物和饮料进行铁强化的改良方案，或至少提供一种有效的备选方案。本发明的目的通过独立权利要求的主题实现。从属权利要求进一步拓展本发明的构想。
本发明人惊奇地发现，Fe(III)的水溶性络合物可以在存在水解蛋白质的情况下，使用植酸来制备。虽然水溶性Fe(II)：植酸络合物是已知的，但Fe(III)与植酸的络合物先前被认为是高度不溶性的。事实上，由于植酸可能会结合多价阳离子，所以先前避免在食物产品中使用植酸。所得的络合物在生理条件下通常是不溶的，结果是难以被人消化。因此，传统上将植酸视为一种抗营养素。
此外，本发明人已发现，本发明的组合物可用于强化食物和饮料，而对其感官特性几乎没有影响。具体地，本发明人已发现，先前被认为难以用铁强化的包含水果或蔬菜的食物和肉汤可用本发明的组合物进行强化，并且对它们的颜色影响最小。虽然不希望受理论束缚，但这可能是由于Fe(III)比常用的可溶性Fe(II)组合物(例如硫酸亚铁)具有更高的稳定性。
因此，在一个方面，本发明提供了用于强化食物和/或饮料的组合物，该组合物包含Fe(III)、植酸、水解蛋白质和酸度调节剂的络合物。在第二方面，本发明提供了用于强化食物和/或饮料的组合物，其中该组合物能够通过(例如通过)混合Fe(III)化合物、植酸、水解蛋白质和酸度调节剂而获得。在第三方面，本发明提供了一种组合物的用途，该组合物包含Fe(III)、植酸、水解蛋白质和酸度调节剂的络合物，用于用铁强化食物或饮料产品。在另一方面，本发明提供了一种包含组合物的食物或饮料产品，该组合物包含Fe(III)、植酸、水解蛋白质和酸度调节剂的络合物。在另一方面，本发明提供了一种用于制备水溶性组合物的方法，其中该方法包括以下步骤：
(a)在含水溶液中混合Fe(III)、植酸、水解蛋白质和酸度调节剂的来源；以及
(b)任选地加热该混合物。
附图说明
图1为如实施例3中所述的相对于时间(分钟)的相对生物可接受率百分比的曲线图；样品4(□)、样品6(○)、样品7(▲)、样品8(◇)、样品9(X)、样品10(■)、FeSO4(○)和焦磷酸铁(◆)。
图2示出了比较不同铁化合物的Caco-2生物可接受率数据；植酸：Fe(Ref3)；植酸：Fe：水解大豆蛋白(样品4)、FeSO4(Ref1)和焦磷酸铁(Ref2)。
图3为以下项的相对铁生物利用率(RBV)的曲线图：标记PA:58Fe:HCP(标记为样品9-58Fe)相对于54FeSO4、以及57FePP相对于54FeSO4，来自强化重构型肉汤、以及与富含植酸盐的高抑制性膳食一同摄取的强化重构型肉汤。
具体实施方式
因此，本发明部分涉及用于强化食物和/或饮料的组合物，该组合物包含Fe(III)、植酸、水解蛋白质和酸度调节剂的络合物。本发明的组合物可包含Fe(III)离子，其中一些或全部与一些或所有植酸形成络合物。本发明的组合物可包含Fe(III)离子，其中一些或全部与一些或所有植酸、以及与一些或所有水解蛋白质形成络合物。本发明的组合物可包含Fe(III)离子，其中一些或全部与一些或所有植酸、一些或所有水解蛋白质、以及一些或所有酸度调节剂形成络合物。本发明的组合物可包含Fe(III)离子，其中一些或全部与一些或所有植酸形成水溶性络合物。本发明的组合物可包含Fe(III)离子，其中一些或全部与一些或所有植酸、以及与一些或所有水解蛋白质形成水溶性络合物。本发明的组合物可包含Fe(III)离子，其中一些或全部与一些或所有植酸、一些或所有水解蛋白质、以及一些或所有酸度调节剂形成水溶性络合物。
本发明的组合物可为适于动物、优选人摄入的任何组合物。该组合物可直接摄取，然而优选地，本发明的组合物用于用铁强化食物和/或饮料，即，増加食物或饮料中可生物获得的铁的量。
Fe(III)离子为+3氧化态的铁离子。它们也可被称为Fe3+离子或三价铁离子。Fe(II)离子为+2氧化态的铁离子。它们也可被称为Fe2+离子或亚铁离子。
可用于生产本发明的络合物或组合物的Fe(III)的来源没有特别的限制，前提条件是它们适于动物(优选人)摄取(例如无毒)。Fe(III)的示例性来源包括硫酸Fe(III)、柠檬酸Fe(III)、二磷酸Fe(III)、糖酸Fe(III)、Fe(III)焦磷酸钠、Fe(III)柠檬酸胆碱、Fe(III)柠檬酸铵和氯化Fe(III)。优选地，Fe(III)的来源为硫酸Fe(III)。
植酸为天然存在的化合物，例如以植酸盐或植酸本身的形式存在于谷物、豆类、种子和坚果中。植酸化合物提供主要的植物存储形式的磷。
如本文所用，“植酸”是指肌醇磷酸酯，即肌醇单磷酸酯(lnsP)、肌醇二磷酸酯(InsP2)、肌醇三磷酸酯(InsP3)、肌醇四磷酸酯(InsP4)、肌醇五磷酸酯(InsP5)或肌醇六磷酸酯(lnsP6)。优选地，植酸为肌醇六磷酸。
肌醇六磷酸具有以下结构：
有利的是，植酸可视为是用于提供高生物利用率的铁的天然成分，因为其可易于从天然来源中获得。例如，植酸的来源包括：谷物(例如小麦、玉米、燕麦、大麦、高粱、小米、稻米和麸皮)、豆类(例如豌豆、扁豆、白豆和黄豆)、块茎(例如马铃薯、山药、甘薯和甜菜)、水果(例如大蕉、枣、草莓和牛油果)、带叶蔬菜(例如菠菜、紫甘蓝、秋葵、花椰菜、胡萝卜和番茄)、坚果(例如榛子、核桃、杏仁和腰果)、以及其它食物(例如椰子、芝麻和芫荽)。与其它作物不同，在玉米中，植酸主要在胚芽中。
在一个实施方案中，本发明提供了用于强化食物和/或饮料的组合物，其中该组合物能够通过(例如通过)混合Fe(III)化合物、植酸、水解蛋白质和酸度调节剂而获得。组合物的特征可如本文针对本发明的组合物和方法所述。
根据本发明的组合物或方法的水解蛋白质可为水解的植物或动物蛋白质。根据本发明的组合物或方法的水解动物蛋白质可为水解肉蛋白质或水解乳蛋白质。根据本发明的组合物或方法的水解蛋白质可选自水解的玉米蛋白、水解的小麦蛋白、水解的大豆蛋白、水解的豌豆蛋白、以及这些的组合。蛋白质可通过酶法或化学法水解。根据本发明的组合物或方法的水解蛋白质可为酸水解的植物蛋白质或酶水解的植物蛋白质。酸水解的一个示例是在120℃下施用6M HCl 24小时。可例如使用内肽酶(例如)、外肽酶(例如)、或内肽酶和外肽酶的混合物来进行酶水解。
水解的植物蛋白产品在食物产品中具有良好的接受度，它们可用于调和汤、调味汁、肉类产品、小吃和其它菜肴的味道，并且可用于制备即食型汤和肉汤。因此，有利的是，此类接受度良好的成分可用于形成稳定的络合物以用于强化食物和饮料产品。
根据本发明的组合物或方法的水解蛋白质的蛋白质水解度可为至少10w/w％，例如至少20w/w％。根据本发明的组合物或方法的水解蛋白质的蛋白质水解度可介于10和100w/w％之间，例如介于10和90w/w％之间，例如介于20和80w/w％之间。根据本发明的组合物或方法的水解蛋白质的蛋白质水解度可介于70和100w/w％之间，例如，酸水解蛋白质的蛋白质水解度介于70和100w/w％之间。根据本发明的组合物或方法的水解蛋白质的蛋白质水解度可介于20和30w/w％之间，例如，酶水解蛋白质的蛋白质水解度介于20和30w/w％之间。在本发明的上下文中，术语“水解度10w/w％”是指10w/w％原始量的蛋白已被水解，例如，被水解成包含游离肽和游离氨基酸的混合物。术语“水解度10w/w％”等同于“水解至10w/w％的程度”。水解度为其它w/w％的数值的术语将按相同的方式来理解。根据本发明的组合物或方法的水解蛋白质的蛋白质水解度可为100w/w％，例如，其可包含游离肽和游离氨基酸，但基本上不含非水解蛋白质。不同的水解条件将产生不同的游离肽、游离氨基酸和非水解蛋白质的混合物。根据本发明的组合物或方法的水解蛋白质可包含游离氨基酸、游离肽和非水解蛋白质的混合物。根据本发明的组合物或方法的水解蛋白质可包含15-45重量％的游离氨基酸，例如，其可为包含15-45重量％游离氨基酸的酶水解蛋白质。根据本发明的组合物或方法的水解蛋白质可包含65-85重量％的游离氨基酸，例如，其可为包含65-85重量％游离氨基酸的酸水解蛋白质。
根据本发明的组合物或方法的水解蛋白质可包含选自以下项的氨基酸：组氨酸、精氨酸、赖氨酸、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、脯氨酸、以及它们的组合。根据本发明的组合物或方法的水解蛋白质可为水解植物蛋白质(例如酶水解植物蛋白质)，并且包含至少1mg/g组氨酸、至少10mg/g精氨酸、至少10mg/g赖氨酸、至少10mg/g甘氨酸、至少30mg/g天冬氨酸、至少30mg/g谷氨酰胺和至少10mg/g脯氨酸。根据本发明的组合物或方法的水解蛋白质可为水解植物蛋白质(例如酶水解植物蛋白质)，并且包含至少1mg/g(例如至少2mg/g)组氨酸、以及至少10mg/g(例如至少20mg/g)甘氨酸。根据本发明的组合物或方法的水解蛋白质可为水解植物蛋白质(例如酶水解植物蛋白质)，并且包含至少1mg/g(例如至少2mg/g)组氨酸。根据本发明的组合物或方法的水解蛋白质可为水解植物蛋白质(例如酸水解植物蛋白质)，并且包含至少10mg/g组氨酸、至少50mg/g精氨酸、至少50mg/g赖氨酸、至少30mg/g甘氨酸、至少90mg/g天冬氨酸、至少100mg/g谷氨酰胺、以及至少30mg/g脯氨酸。根据本发明的组合物或方法的水解蛋白质可为水解植物蛋白质(例如酸水解植物蛋白质)，并且包含至少10mg/g(例如至少15mg/g)组氨酸、以及至少30mg/g(例如至少35mg/g)甘氨酸。根据本发明的组合物或方法的水解蛋白质可为水解植物蛋白质(例如酸水解植物蛋白质)，并且包含至少10mg/g(例如至少15mg/g)组氨酸。
根据本发明的组合物或方法的酸度调节剂可为食物中常用的任何酸度调节剂。酸度调节剂可例如为山梨酸、乙酸、苯甲酸、丙酸或甲酸的钠盐。酸度调节剂可例如选自磷酸三钠、磷酸三钾、磷酸氢钠、磷酸氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙、碳酸氢钠、碳酸氢钾、乳酸钠、乳酸钾、柠檬酸(一、二、三)钠、柠檬酸(一、二、三)钾、丙二酸钠和丙二酸钾。酸度调节剂可为铵盐，例如，酸度调节剂可选自氢氧化铵、碳酸铵、磷酸氢二铵、磷酸氢钠铵和磷酸三铵。酸度调节剂可为氢氧化铵。除了水解蛋白质内所包含的那些化合物，该组合物可不含包含羧酸部分的化合物。
根据本发明的组合物可为含水溶液或水溶性固体的形式。本发明组合物内所包含的络合物可为含水溶液或水溶性固体的形式。在可溶性络合物中提供铁强化剂有许多优点。在生理条件下消化非溶解性络合物是困难的，其结果是铁无法被身体吸收。可溶性络合物也更易于分散在食物和饮料产品中，从而避免了沉淀和砂砾口感的问题。本发明的水溶性组合物包括几乎完全溶于含水溶液中的组合物，即溶解至产生保持雾状的溶液的程度的组合物。在一个实施方案中，按组合物重量计，至少70％、75％、80％、85％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或99％溶解于含水溶液中。优选地，组合物完全溶解于含水溶液中。
该组合物组分的质量比可为提供水溶性组合物的任何比率。
在一个实施方案中，植酸与Fe(III)的质量比为约0.5:1至约125:1；植酸与酸度调节剂的质量比为约0.1:1至约40:1；以及/或者植酸与水解蛋白质的质量比为约0.5:1至约10:1。
在一个实施方案中，植酸与Fe(III)的质量比为约0.5:1至约125:1。在另一实施方案中，植酸与Fe(III)的质量比为约0.5:1至约50:1。在另一实施方案中，植酸与Fe(III)的质量比为约1:1至约20:1。在另一实施方案中，植酸与Fe(III)的质量比为约2:1至约15:1。在另一实施方案中，植酸与Fe(III)的质量比为约3:1至约10:1。植酸与Fe(III)的质量比可为约7:1。为了计算植酸与Fe(III)的质量比，取Fe(III)自身的质量，而不是任何含Fe(III)的化合物的质量。
在一个实施方案中，植酸与Fe(III)的摩尔比为约0.25:1至约10:1。在另一实施方案中，植酸与Fe(III)的摩尔比为约0.3:1至1:1。在另一实施方案中，植酸与Fe(III)的摩尔比为约0.6:1。
在一个实施方案中，植酸与酸度调节剂的质量比为约0.1:1至约40:1。在另一实施方案中，植酸与酸度调节剂的质量比为约0.1:1至约3:1。在另一实施方案中，植酸与酸度调节剂的质量比为约0.5:1至约2.5:1。在另一实施方案中，植酸与酸度调节剂的质量比为约0.8:1至约2:1。在另一实施方案中，植酸与酸度调节剂的质量比为约1:1至约1.5:1。在另一实施方案中，植酸与酸度调节剂的质量比为约1.3:1。
在一个实施方案中，植酸与酸度调节剂的摩尔比为约0.005:1至约2:1。在另一实施方案中，植酸与酸度调节剂的摩尔比为约0.01:1至约1:1。在另一实施方案中，植酸与酸度调节剂的摩尔比为约0.07:1。
在一个实施方案中，酸度调节剂与Fe(III)的摩尔比为约4:1至约30:1。在另一实施方案中，酸度调节剂与Fe(III)的摩尔比为约4.4:1至约15:1。在另一实施方案中，酸度调节剂与Fe(III)的摩尔比为约4.4:1至约10:1。在另一实施方案中，酸度调节剂与Fe(III)的摩尔比为约4.4:1至约7.5:1。
在一个实施方案中，植酸与水解蛋白质的质量比为约10:1至约0.1:1。在另一实施方案中，植酸与水解蛋白质的质量比为约8:1至约0.5:1。在另一实施方案中，植酸与水解蛋白质的质量比为约5:1至约0.8:1。在另一实施方案中，植酸与水解蛋白质的质量比为约4:1至约1:1。在另一实施方案中，植酸与水解蛋白质的质量比为约2.5:1。水解蛋白质的水解度可为至少10w/w％(例如至少20w/w％)。
在一个实施方案中，植酸与Fe(III)的质量比可介于5:1和10:1之间，植酸与水解蛋白质的质量比可介于1:1和3.5:1之间，并且可添加一定量的酸度调节剂氢氧化铵，以将pH调节为介于6.5和7.5之间，其中水解蛋白质的水解度大于20w/w％。此类组合物在不产生过多成分成本的情况下在强化食物和/或饮料方面是有效的。
在一个实施方案中，组合物为含水溶液或水溶性固体的形式。含水溶液形式的组合物可包含高浓度的络合物并且保持稳定。例如，含水溶液形式的组合物可在溶液中包含至少10重量％的络合物，例如溶液中至少20重量％的络合物，例如溶液中至少30重量％的络合物。
含水溶液组合物可为浓缩型原液的形式，用于加到食物和/或饮料产品诸如水(例如瓶装水)中。
固体组合物可为粉末或颗粒的形式。粉末组合物可被容纳在小袋中。根据本发明的粉末组合物可用于撒在食物或饮料上。在一个实施方案中，组合物是包含粉末的小袋形式，其中粉末可分散到饮料中(例如水、果汁、牛奶)，以提供供口服的可口营养液。
在另一方面，本发明提供了本发明的组合物用于用铁强化食物或饮料产品的用途。本发明可提供本发明的组合物的以下用途：用于在食物或饮料与抑制性膳食共同摄取时，用铁强化食物或饮料产品。
在一个实施方案中，使用本发明的组合物降低了对食物或饮料感官特性的铁强化效果(例如与其它铁组合物如硫酸亚铁或焦磷酸铁相比)。例如，使用本发明的组合物可改善铁强化型食物或饮料的颜色的稳定性(例如与其它铁组合物如硫酸亚铁相比，用本发明的组合物的铁强化效果是食物或饮料颜色变化程度减少)。
颜色变化可被认为是足够明显的色差，所述足够明显的色差是观察人员在两个样品相继显示(但不是同时显示)时所观察到的差异。例如，颜色变化可视为：CIELABΔEab*色差大于2，例如大于3.0。在一个实施方案中，当用于强化食物或饮料产品诸如本文所述的产品时，本发明的组合物产生的CIELABΔEab*色差小于7，例如小于6.5、5.0、4.5、4.0、3.5、3.0、2.5、2.0或1.5。例如，本发明的组合物可用于强化Fe(III)含量介于15和25mg/升之间的重构型肉汤，其中与等量的非强化肉汤相比，其色差小于7。
本领域技术人员可容易地测量食物和饮料的感官特性。例如，食物的颜色可使用国际照明委员会(CIE)提出的CIE 1976 L*a*b*(CIELAB)色标来测量(CIE，CIE技术报告，“Colorimetry”第2版，CIE15.2(1986年，1996年校正重印))。通过在直角坐标上绘制量L*，a*，b*来制作CIELAB颜色空间。目标的L*坐标是在0(黑色)至100(绝对白色)的标度上测得的光强度。a*和b*坐标不具有特定的数值界限。参数a*为纯绿色(负a*)至纯红色(正a*)，而参数b*为纯蓝色(负b*)至纯黄色(正b*)。
在CIELAB颜色空间中，色差可计算为将两个样品的L*、a*和b*值之间的差值考虑在内的单一值。色差ΔEab*按如下计算：
与其它铁强化组合物相比，本发明的组合物可降低铁强化对食物或饮料的感官特性(例如颜色或味道)的影响。例如，使用本发明的组合物可改善铁强化型食物或饮料的颜色的稳定性(例如，与其它铁组合物如硫酸亚铁或焦磷酸铁相比，用本发明的组合物的铁强化效果是食物或饮料颜色变化程度减少)。
本发明的组合物可用于防止食物或饮料产品在保质期内发生颜色变化。例如，铁强化食物产品在制造时、以及在推荐贮藏条件下的保质期结束时的CIELABΔEab*色差可小于3.0，例如小于2.0。
保质期是食物、饮料和许多其它易腐物品的推荐存储时长，在此期间，商品规定比例的限定品质在预期(或规定)的分装、储存和展示条件下保持在合格范围内。通常，“最佳食用日期”(BBD)与推荐贮藏条件一起印在易腐食物的包装上。如果标有BBD，则保质期是制造日期和BBD之间的时间。如果未标有BBD，则保质期与相关产品类型的常见期限等同。
本发明的组合物可用于防止铁强化型食物或饮料产品在热处理期间发生颜色变化。例如，在105℃下加热处理2分钟后，铁强化型食物或饮料产品的ΔEab*值可小于3.0，例如小于2.0。
在另一实施方案中，使用本发明的组合物提高了食物或饮料中的铁具体地为Fe(III)的生物利用率，例如与其它铁组合物如焦磷酸铁相比。
铁的膳食参考摄入量(DRI)通常从成年男性8毫克铁/人/天到行经妇女18毫克铁/人/天不等。孕妇的DRI要高得多，即27mg铁/人/天。对于母乳喂养的母亲，DRI为9-10毫克铁/人/天。
铁的上限为：成人(≥19岁)和青少年(14-18岁)45毫克铁/人/天，婴儿(0-12个月)和儿童(1-13岁)40毫克铁/人/天。
本发明的组合物可用于在个体饮食摄取过程中达到铁的DRI。
本发明的组合物可为适于动物、优选人摄入的任何组合物。该组合物可直接摄取，然而优选地，本发明的组合物用于用铁强化食物和/或饮料，即，増加食物或饮料中可生物获得的铁的量。
可加入本发明的组合物的食物或饮料产品包括能够用铁强化的任何产品。示例性食物或饮料产品包括酸奶、肉汤、水(例如，瓶装水)、调味料、调味汁、奶粉、乳饮料、奶基甜品、宠物食物、谷物、面食、面条、或婴儿食物产品。
另一方面，本发明提供了已用本发明的组合物强化的食物或饮料产品，例如能够通过用本发明的组合物强化而获得的食物或饮料产品。
在一个实施方案中，该食物或饮料产品为酸奶、肉汤、水(例如，瓶装水)、调味料、调味汁、奶粉、乳饮料、奶基甜品、宠物食物、谷物、面食、面条或婴儿食物产品。优选地，该食物或饮料产品为酸奶、肉汤、或水(例如，瓶装水)。
饮料是用于醒神或提供营养而食用的液体，包括酒精和非酒精饮料、碳酸饮料、水果或蔬菜果汁、以及热饮如咖啡或茶。
根据政府机构的建议(例如，推荐的每日摄入指导量)，本发明的组合物、或食物或饮料产品可包含(例如，可补充有)附加的维生素、矿物质和微量营养素，包括微量元素。
食物或饮料产品可包括水果或其组分。例如，这些产品可包含果汁，诸如但不限于来源于橙子、苹果、芒果、桃、香蕉、枣、杏、葡萄、木瓜、菠萝、树莓、草莓、梨、橘子和/或樱桃的果汁。
食物或饮料产品可例如为果汁，或可为果泥的形式，其除了其它水果组分外还包含果汁。
食物或饮料产品可包括水果或其组分。
当用铁强化食物时，含水果的食物组合物的颜色变化问题尤为明显。很多水果的颜色源于酚类发色团化合物，因此铁的添加使酚类发色团化合物的颜色发生红移，导致不期望的食物颜色变化。
水果是植物种子相关的肉质结构，有甜味且可直接生吃，诸如苹果、橙子、葡萄、草莓和香蕉。在欧洲文化中，水果常作为甜品食用。在本说明书中术语“水果”包括无籽果实诸如无籽葡萄和常见品种的香蕉。
水果可例如选自黑加仑、蔓越莓、接骨木莓、红醋栗、博伊森莓、葡萄、樱桃、橙、柠檬、酸橙、橘、柑、葡萄柚、菠萝、芒果、木瓜、百香果、奇异果、番石榴、无花果、椰枣、苹果、李、草莓、树莓、蓝莓、黑莓、杏、梨、香蕉、榅桲、枸杞以及它们的混合物。
水果可为例如新鲜水果、新鲜水果片、果粉、干果或水果泥的形式。
水果本身是提供有益膳食营养素的良好来源，所以水果是为食物提供附加营养价值的良好基础。因此需要提供不会表现出不期望的颜色变化的含有水果的铁强化食物组合物。
本发明的食物或饮料产品可为酸奶或包含酸奶。
在本发明的上下文中，术语“酸奶”是指由乳品酸化而产生的非饮料食物。酸化通过如下方式实现：添加酸，诸如柠檬汁或醋；通过细菌发酵；或通过酸添加和细菌发酵的组合。术语“酸奶”可包括但不限于遵守术语“酸奶”相关的本地食物标签法规的材料。
酸奶是良好的钙源，有助于形成和保持强壮的骨骼。酸奶也可用诸如镁和锌的其它有益的矿物质来强化。然而，如果酸奶含有发色团化合物(诸如可存在于含水果的酸奶中)，则用铁强化酸奶将产生问题。
例如，被蓝莓中的花青素苷所着色的蓝莓酸奶在添加铁之后就会变色；花青素苷发生红移。类似地，初始颜色为淡黄色的香蕉酸奶，在添加铁之后可演变成难看的灰蓝色。香蕉包含诸如没食子酸、儿茶素、表儿茶素和表没食子儿茶素的多酚。
本发明提供了不发生这些颜色变化问题且包含酸奶的铁强化型食物或饮料产品。
本发明的食物或饮料产品可为肉汤。
肉汤，也称为肉精，在烹饪期间通常用作风味剂。它们可通过在水中加热(例如，煮炖)成分如肉和/或骨头(例如，来自食用牛或家禽)、蔬菜和/或草药来制备。在不影响它们的感官特性的情况下，肉汤被视为尤其难以用铁进行强化。
肉汤可为脱水肉汤的形式，例如肉汤块或颗粒状肉汤。这些产品通常用于在烹饪过程中增加风味。
本发明的食物或饮料产品可为饼干、蛋糕、或糕点产品；谷物棒；谷物，诸如早餐谷物；冰淇淋产品；甜品；制作好的膳食；营养补充剂或宠物食物产品。
所有这些产品在被铁强化时会发生颜色变化问题。例如饼干、蛋糕和糕点产品会被天然色素如花青素或胭脂红着色；产品可具有有色填充物或涂层。早餐谷物可含有水果，例如水果内含物或水果填充物。谷物棒可包含有色水果如蔓越莓，或具有包含添加的维生素和矿物质的有色内含物，诸如小的咀嚼果冻片。冰淇淋和甜品可通过花青素着色，尤其是制作水果味之时。制好的膳食和营养补充剂可包含例如蔬菜粉末形式的水果或蔬菜，或可通过添加天然色素进行着色以使它们更具吸引力。宠物食物如狗食可包含水果，例如浆果。所有这些产品在添加铁时可易于发生颜色变化，这可通过使用本发明的组合物来减少或消除。
本发明的食物或饮料产品可为治疗型营养组合物的形式。该组合物可为营养全面的配方食品，例如包含蛋白质、碳水化合物和脂肪的来源。
另一方面，本发明提供了强化食物或饮料产品的方法，该方法包括将本发明的组合物添加到食物或饮料产品中。
另一方面，本发明提供了本发明的组合物，用于治疗或预防缺铁性贫血(IDA)。该组合物可用于在具有中等至低铁状态的个体中预防IDA。
另一方面，本发明提供了一种制备水溶性组合物的方法，其中该方法包括以下步骤：
(a)在含水溶液中混合Fe(III)、植酸、水解蛋白质和酸度调节剂的来源；以及
(b)任选地加热该混合物，优选加热至至少50℃。
酸度调节剂可为铵盐，例如酸度调节剂可选自氢氧化铵、碳酸铵、磷酸氢二铵、磷酸氢钠铵和磷酸三铵。酸度调节剂可为氢氧化铵。
例如针对本发明的组合物所述，水解蛋白质可为水解植物蛋白质。
在本发明的方法的一个实施方案中，植酸与Fe(III)的质量比为约0.5:1至约125:1；植酸与酸度调节剂的质量比为约0.1:1至约40:1；以及/或者植酸与水解蛋白质的质量比为约0.5:1至约10:1。
除了水解蛋白质内所包含的那些化合物，根据本发明的方法制备的水溶性组合物可不含包含羧酸部分的化合物。
在一个实施方案中，该方法还包括从得自步骤(a)或(b)的产物中移除水以提供固体组合物的步骤。可通过任何标准的干燥技术诸如冷冻干燥或喷雾干燥移除水。优选地，通过冷冻干燥移除水。
在一个实施方案中，Fe(III)的来源选自硫酸Fe(III)、柠檬酸Fe(III)、二磷酸Fe(III)、糖酸Fe(III)、Fe(III)焦磷酸钠、Fe(III)柠檬酸胆碱、Fe(III)柠檬酸铵和氯化Fe(III)。优选地，Fe(III)的来源为硫酸Fe(III)。
在一个实施方案中，该方法的步骤(b)包括将混合物加热至至少60℃。在另一实施方案中，该方法的步骤(b)包括将混合物加热至至少70℃。在另一实施方案中，该方法的步骤(b)包括将混合物加热至至少80℃。
在步骤(a)中的所有组分组合之后，可能需要继续混合直到组合物溶解。例如，可能需要继续混合至少6、12、18、24、30、36、42或48小时。通过将混合物加热例如至至少50℃、60℃、70℃或80℃，可缩短组合物所需的溶解时间。
例如，该方法可包括，在搅拌的同时，将Fe(III)的来源(例如硫酸Fe(III))加入植酸含水溶液中。然后可按所需量，将水解蛋白质加入混合物中，以提供所需的组分比率。然后可加入酸度调节剂以増加混合物的pH，直至络合物溶解。
在步骤(a)中所混合的各组分的比率可如本文针对本发明的组合物所述。
本领域的技术人员将理解，他们可自由地组合本文所公开的本发明的所有特征。具体地，针对本发明组合物描述的特征可与本发明方法组合，反之亦然。另外，可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，则此类等同物被纳入，如同在本说明书中明确提到这些等同物。
根据附图和非限制性实施例，本发明的其它优点和特征将显而易见。
实施例
实施例1-形成络合物
使用双夹套反应器来制备络合物。将反应器冷却至0℃，并且在搅拌(500rpm)的同时，将40mL水(MilliQ)中的植酸(Tongxiang Xinyang Food Additives Co.,Ltd.)(溶液50％)加入。将反应器的温度保持在0℃，并且在至少45分钟内，使用蠕动泵逐滴加入40mL水(MilliQ)中的硫酸铁溶液(Dr.P.Lohmann GmbH KG)。一旦该溶液变清澈(透明)，就加入30mL水中的蛋白质水解产物，并将该混合物搅拌至少一小时。然后将温度升至7℃，并且通过滴加氢氧化铵(NH4OH，30％)溶液来调节pH，直至络合物溶解(约pH 7.0，参见表1)。然后将混合物巴氏灭菌(65℃，30-40分钟)并冷冻干燥。
制备具有不同含量的植酸、Fe(III)、氢氧化铵和蛋白质水解产物的十二个样品。不同样品中每种组分的重量(干基)示于表1中。
样品1至5使用酸水解大豆蛋白质水解产物(水解度80w/w％)(Sigma)，样品6使用酸水解大豆蛋白质水解产物(水解度75w/w％)(Exter)，样品7使用酸水解小麦蛋白质水解产物(水解度75w/w％)(Exter)，样品8和9使用酸水解玉米蛋白质水解产物(水解度75w/w％)(Exter)，样品10使用酶水解大豆蛋白质水解产物(水解度20w/w％)(VP-2000,Three-A(Qinhuangdao)Food Industries Co.,Ltd.,China)，而样品11使用非水解大豆蛋白(来自ADM,Switzerland的Soy protein isolate Clarisoy 100)。酸水解样品的水解度介于70和100w/w％之间，酶水解样品的水解度介于20和30w/w％之间。
表1-络合物
除了使用非水解蛋白质的样品11之外，所有样品均形成可溶性络合物。每种冷冻干燥的络合物的Fe(III)含量和磷含量经分析测量，示于表1中。
实施例2-铁强化肉汤的颜色变化
包含姜黄素的Commercial Maggi Chicken Bouillon(Nestlé Nigeria)通过添加实施例1中的铁(III)络合物、以及硫酸亚铁(Dr.P.Lohmann GmbH KG)Ref1和焦磷酸铁(Dr.P.Lohmann GmbH KG)Ref2而进行铁强化。将用量选取为在每6.55g肉汤粉末中提供大约5.5mg铁。用同样的方式再制备未用铁强化的另一种样品。所有样品在250mL沸水中重构并保持在60℃下至少30分钟。
使用XRite ColorEye 7000A色度计，在2.6×1cm的石英比色皿中进行颜色测量。该色度计设置有D65光源、10度的观察者角度，并包括镜面反射元件和大视野(LAV)。使用CIELAB色标，针对每种材料对不含铁盐的饮料和铁强化型饮料之间的色差进行测定，并且表示为ΔEab*(表2)。
表2-铁强化型肉汤颜色稳定性
样品号 蛋白质来源 ΔE
1 大豆 7.2
2 大豆 6.4
3 大豆 6.6
4 大豆 7.3
5 大豆 6.9
6 大豆 7.3
7 小麦 7.1
9 玉米 6.7
10 大豆 6.4
Ref1 硫酸亚铁 15.2
Ref2 焦磷酸铁 6.1
用实施例1中的铁(III)络合物强化后的肉汤显示出比硫酸亚铁强化型肉汤更低的颜色变化。
实施例3-体外生物可接受率测试
对于铁强化剂，胃病条件下的体外溶出被视为是相对生物值(即生物利用率)的良好指标[铁生物利用率的体外、动物和临床测定比较：国际营养性贫血咨询小组特别工作组关于铁生物利用率的报告，美国临床营养学杂志1989；49:225-38]。该实验包括：在37℃下进行轨道搅拌的同时，测量0.02M HCL(标称pH为1.7单位)中的游离铁浓度90分钟。90分钟后，用1M NaOH将pH调节至中性，并在上述温度下，再测定浓度30分钟。pH 1.7初始期是模拟胃消化，处于pH 7时则模拟肠道。
将实施例1(样品4、6、7、8、9和10)中的络合物选项与硫酸亚铁和焦磷酸铁进行比较。所有样品的目标为60mg/L。通过原子发射光谱法测量溶液中的Fe含量，并将值换算成相对生物可接受率百分比，如图1所示。
从图1可以看出，硫酸亚铁(FeSO4)在酸性pH下易溶，但在中性pH下发生沉淀。焦磷酸铁(FePP)在这两种pH水平下皆不溶。Fe(III)、植酸、水解蛋白质和酸度调节剂的络合物易于溶解，并且不受pH变化的影响。由于溶解度是生物利用率的重要因素，这表明这些络合物具有比FeSO4或FePP更好的生物利用率。
实施例4-使用Caco-2细胞模型的生物可接受率
针对3.3g市售鸡肉汤块，用2.1mg铁通过干混制备鸡肉汤样品。一旦强化，则将每个肉汤样品分成5小份。分析三个小份，检查样品中的Fe均匀性，并且对其它两小份进行Caco-2细胞测试。
铁源为：植酸：Fe(Ref3)；植酸：Fe：水解大豆蛋白(样品4)；FeSO4(Ref1)；和焦磷酸铁(Ref2)。
植酸：Fe络合物制备如下：在搅拌的同时，将植酸钠(123.4g)溶解于软化水(1.4L)中。用3M HCl将pH调节至1.7。将硫酸铁(46.4g)溶解于0.6L的软化水中，直至完全溶解。用3M HCl将pH调节至1.7。使用蠕动泵，以300mL/小时将硫酸铁溶液加入植酸钠溶液中。将混合物在室温下搅拌14小时。将样品过滤并冷冻干燥。该络合物包含9重量％的铁。
在由Caco-2细胞消化吸收期间，测量PA:Fe:AA络合物的生物可接受率。简而言之，将通过不同铁化合物强化的肉汤样品进行重构(500mL的沸水，13.1g肉汤块)。然后将样品体外消化并进行细胞培养。根据Glahn等人的方法，在康奈尔大学进行分析[Glahn等人，营养学杂志，128(9),1555-1561.(1998)]通过将每种样品的铁蛋白值除以七水合硫酸亚铁的铁蛋白值，计算相对的铁生物可接受率(％RBA)值。
结果示于图2中。Fe(III)：植酸：水解蛋白质络合物的生物可接受率大于磷酸铁络合物和焦磷酸铁(p<0.05)，并且是通过硫酸亚铁(就高吸收率而言，是公认的用于人体内食物强化的铁化合物，但是在存在多酚或大量不饱和脂质的情况下，它会导致食物载体发生感官变化)获得的RBA值的大约50％。
实施例5-植酸：铁：水解玉米蛋白络合物(PA:Fe:HCP)的生物利用率研究
对强化型鸡肉汤和用玉米粉强化的鸡肉汤进行临床试验，以模拟抑制性条件。试验由ETH Zurich(瑞士)执行。这项研究是对22名健康成年妇女进行对照试验、单盲交叉试验、单一中心试验和随机交叉试验，每名妇女作为其自身的对照物。每位参与者食用6种不同类型的试验产品：相应的肉汤、配有玉米粥的肉汤，玉米粥均用PA:58Fe:HCP、54FeSO4(标记为Ref1)、或57FePP(标记为Ref2)中一者进行强化。PA:58Fe:HCP络合物如实施例1进行制备，除了样品9不使用58Fe。随机分配测试膳食服用的顺序。实验阶段为期33天。
测试膳食制备和铁强化
肉汤膳食每份用300g超纯水和7g市售蔬菜肉汤粉末进行制备。抑制性膳食是玉米粥，每份由300g超纯水、7g市售植物精粉和50g全玉米粉进行制备(每份玉米粥粗粉中的谷粉，Paolo Bassetti-PA:Fe＝5:1摩尔比)。在每次进食的前一天，新鲜制备测试膳食，并且在冰箱中按单份储存一晚上。服用当天，在微波炉中加热测试膳食。将包含标记为Fe化合物的预称重小瓶添加至测试膳食中，并且用2mL超纯水冲洗2次。受试者在每餐测试膳食中总共服用4.2mg的铁，相当于19mg的[57Fe]-PP、12mg的[54Fe]-SO4、以及80mg的[58Fe]-PA-HCP。测试膳食经搅拌，并提供给参与者以用于完全食用。
个体
入选标准如下：1)年龄在18-40岁的妇女；2)健康，以医疗筛查访问为基础；3)BMI为18.5-25.0kg/m2；4)体重低于65kg。排除标准如下：1)贫血或红血球增多症(证据在于以下参数之一超出范围：红细胞数4.0-5.8T/L，血红蛋白(Hb)120-160g/l，血细胞比容(Ht)35-55％)；2)过去6个月内发生严重失血；3)血浆铁蛋白>80μg/L，经选择以排除患有血色沉着病的受试者；4)在过去两周内，为感染性和/或炎性疾病所采取的任何疗法或药物；5)相关的消化性疾病、肾病和/或代谢疾病；6)确诊性食物过敏；7)怀孕(在筛检时用血浆测试)和/或哺乳期；8)过去一年内有癌症史；9)在过去3个月内，体重减轻10％或以上；10)会影响红细胞、Hb或Ht的任何药物或补充剂；11)在过去三个月中进行了铁补充疗法或灌注；12)吸烟；13)饮酒量大(>每天2杯)；14)服用非法药物。
研究过程
在第1、2、3、17、18和19天，服用经标记的铁强化型测试膳食。在一夜禁食后，在07.00和09.30之间，服用测试膳食。在调查人员在场的情况下，参与者吃完全部测试膳食，并喝下一杯300mL的超纯水。
通过用10mL超纯水清洗玻璃测试膳食容器2次，来确保试验产品的定量食用。在食用试验膳食后，参与者禁食或禁水3小时。
计算生物利用率
在服用测试膳食之后的第14天，基于在第1、17和35天采集的血液样品中的血液里的铁同位素比率的测量变化，来计算分段式铁吸收率(FIA)。对于第35天的计算，第17天的同位素比率被视为新的基准。考虑到铁同位素标记不是单同位素标签，血液中54Fe、57Fe和58Fe的含量根据同位素稀释原理进行计算。基于血液体积和血红蛋白浓度计算循环中的铁。血液体积根据身高和体重进行间接测量，并且使用Brown等人[E.Brown等人，《临床调查杂志》，41:21,82-90.(1962)]所提出的公式进行计算。对于分段式吸收率的计算，假定红血细胞中所吸收的铁的掺入率为80％。
Fe:PA:HCP络合物的营养价值在苏黎世大学人营养实验室进行的随机对照研究、单盲研究、交叉人研究中进行评估。在这项研究中，通过添加以及不添加富含植酸盐的抑制性玉米粉，来评估健康成年妇女(n＝22)对以下项的铁吸收率：用同位素标记为PA:58Fe:HCP、57FePP和54FeSO4PA所强化的肉汤。在食用经标记的测试膳食后，通过红细胞掺入率14d来评估铁吸收率。结果示于图3中。
PA:58Fe:HCP的RBV分别比以下项的RBV高出2倍和5倍：肉汤中食用的、以及与富含植酸盐的玉米粉一起在肉汤中食用的57FePP。在抑制性膳食与单独肉汤中所观察到的这种PA:58Fe:HCP的较大差异可以理解为：与附加了富含植酸盐的玉米粉的肉汤中的54FeSO4相比(3.6％)，单独肉汤中的54FeSO4的分段式铁吸收率(24.6％)的变异性较大而造成的结果。
经发现，Fe(III)、植酸、水解蛋白质和酸度调节剂的络合物可提供比FePP更有营养的替代物，用于强化食物如肉汤块。当与抑制性膳食共同摄取时，并且在具有中等至低铁状态的个体中，它是尤其有效的。

Claims (14)

1.一种用于强化食物和/或饮料的组合物，所述组合物包含Fe(III)、植酸、水解蛋白质和酸度调节剂的络合物。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述酸度调节剂选自氢氧化铵、碳酸铵、磷酸氢二铵、磷酸氢钠铵和磷酸三铵。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的组合物，其中所述水解蛋白质的蛋白质水解度为至少10w/w％。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的组合物，其中所述组合物为含水溶液或水溶性固体的形式。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的组合物，其中
(a)植酸与Fe(III)的质量比为约0.5:1至约125:1；
(b)植酸与酸度调节剂的质量比为约0.1:1至约40:1；并且/或者
(c)植酸与水解蛋白质的质量比为约0.5:1至约10:1。
6.一种用于强化食物和/或饮料的组合物，其中所述组合物能够通过混合Fe(III)化合物、植酸、水解蛋白质和酸度调节剂而获得。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的组合物，其中所述水解蛋白质为水解植物蛋白质。
8.根据权利要求1至8中任一项所述的组合物，所述组合物用于治疗或预防缺铁性贫血(IDA)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的组合物用于用铁强化食物或饮料产品的用途。
10.一种食物或饮料产品，所述食物或饮料产品包含根据权利要求1至7中任一项所述的组合物。
11.根据权利要求10所述的食物或饮料产品，其中所述食物或饮料产品为酸奶、肉汤、水、调味料、调味汁、奶粉、乳饮料、奶基甜品、宠物食物、谷物、面食、面条或婴儿食物产品。
12.一种制备水溶性组合物的方法，其中所述方法包括以下步骤：
(a)在含水溶液中混合Fe(III)、植酸、水解蛋白质和酸度调节剂的来源；以及
(b)任选地加热所述混合物。
13.根据权利要求12所述的方法，所述方法还包括从得自步骤(a)或(b)的产物中移除水以提供固体组合物的步骤。
14.根据权利要求12或13中任一项所述的方法，其中：
(a)植酸与Fe(III)的质量比为约0.33:1至约125:1；
(b)植酸与酸度调节剂的质量比为约0.1:1至约40:1；并且/或者
(c)植酸与水解蛋白质的质量比为约0.5:1至约10:1。
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