CN112020307A - 烃/脂质-类胡萝卜素复合物 - Google Patents

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hydrocarbon
carotenoid
oil
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Abstract

本发明涉及具有类胡萝卜素的烃/脂质复合物用于改善基于烃的产品的特性的用途以及相关的方法和用途。

Description

烃/脂质-类胡萝卜素复合物
引言
无论是在食品、健康、燃料、电子还是工程领域，对长链烃例如脂质的物理特性和化学特性的改变和多样化都是技术发展史上的重要目标之一。存在许多用于这些目的的方法和/或其他类型的剂或分子。烃存在于许多工业上重要的化合物中，包括食品和燃料。改变这样的产品中的烃的特性，例如降低粘度、热能储存和传导率或改变其他物理特征，可以有多种多样的应用。本发明旨在解决这些领域的问题。
概述
本发明人已经惊讶地发现，类胡萝卜素可以与烃形成物理复合物，这显著改变了烃的特性。如在实施例中说明的，当类胡萝卜素被掺入到烃特别是脂质结构中时，这导致烃架构的显著变化以及物理特性和其他特性的变化。不希望受理论束缚，我们认为这些变化不能归因于类胡萝卜素与脂质和其他烃的机械相互作用，而是归因于破坏它们的构型诸如折叠、结构组织、堆积和烃分子彼此相互作用的新现象。
本发明涉及在其结构中已经嵌入了类胡萝卜素的烃颗粒、复合物或连续基质，用于制备这样的烃的方法，类胡萝卜素在改变/破坏烃分子的构型、结构组织例如折叠、堆积和相互作用中的用途，以及用于测量类胡萝卜素对疏水性分子的构型、结构组织、堆积和相互作用的破坏的方法。本发明还涉及包含这样的颗粒或复合物的制剂。
烃结构的破坏导致其物理特性和化学特性的改变，这可以如详细描述中阐述的进行开发。
以下特性中的一种或更多种可能改变：粘度、熔点、热能储存和传导率、对氧化和降解或消化的耐受性。
附图
本发明通过以下非限制性附图来进一步说明。
图1.叶黄素:内消旋玉米黄质(50:50)使乳制黄油(dairy butter)的脂滴尺寸增加。
图2.番茄红素使猪肉脂肪球的尺寸增加。
图3.番茄红素使牛肉脂肪球的尺寸增加。
图4A-C.A-虾青素使牛肉脂肪球的尺寸增加。B-番茄红素对可可脂脂肪球的尺寸的作用的对照；C-番茄红素在可可脂中的比为1:40,000。
图5.虾青素使乳制黄油粘度降低。
图6A-D.A-番茄红素使脂质粘度降低，所述脂质粘度通过水面上的脂滴的尺寸来评估。标记：对于每个柱，从左到右：对照、0.5mg/30ml、1.0 mg/30ml、3.5mg/30ml、7.0mg/30ml、10.0mg/30ml。B-对照可可脂； C-番茄红素使熔化的可可脂滴的表面尺寸增加；在两种情况中滴质量为 23+0.15mg。D-在pH 2.5，番茄红素使二十二碳六烯酸DHA粘度降低并使脂质表面增大；左侧—对照DHA，右侧含0.5％番茄红素；在两种情况中滴质量为24+0.2mg。
图7.在100ml水样品表面上获得连续的油覆盖形成物所需的油体积 (ml)。
图8.虾青素使乳制黄油的熔化时间减少。
图9.番茄红素使猪肉脂肪的熔化时间减少。
图10.虾青素使猪肉脂肪的熔化时间减少。标记：对于每个柱，从左到右：对照、番茄红素、叶黄素、虾青素。
图11.番茄红素使牛肉脂肪的熔化时间减少。
图12.虾青素使牛肉脂肪的熔化时间减少。
图13.番茄红素使可可脂的熔化时间减少。
图14.番茄红素使白巧克力酱熔化时间减少。
图15.不同类胡萝卜素使黑巧克力的熔化时间减少。
图16.不同浓度的叶黄素使黑巧克力的熔化时间减少。
图17.不同浓度的玉米黄质和叶黄素-玉米黄质使黑巧克力的熔化时间减少。标记：对于每一对柱，从左到右：玉米黄质巧克力的熔化时间、玉米黄质+叶黄素巧克力的熔化时间。
图18.番茄红素使巧克力涂抹酱的熔化时间减少。
图19.番茄红素使花生酱的熔化时间减少。
图20A-B.虾青素与可可脂形成物理复合物，这影响其粘度并有助于降低巧克力起霜(bloom)；70％Green&Black可可+15％榛子-100g；A) 对照；B)含有40mg虾青素的巧克力。
图21.番茄红素使冻结橄榄油的熔化时间减少。
图22.虾青素使冻结橄榄油的熔化时间减少—剂量依赖性作用。每30 克油中虾青素的浓度。
图23.β-胡萝卜素使冻结橄榄油的熔化时间减少—剂量依赖性作用，每30克油中的浓度。
图24.虾青素使冻结向日葵油的熔化时间减少—剂量依赖性作用。每 30克油中虾青素的浓度。
图25.番茄红素使冻结向日葵油的熔化时间减少。
图26.β-胡萝卜素使冻结向日葵油的熔化时间减少。
图27.番茄红素使冻结芥花油(canola oil)的熔化时间减少。
图28.番茄红素使冻结鱼肝油的熔化时间减少。
图29.虾青素使冻结鱼肝油的熔化时间减少。
图30A-C.A)-虾青素和番茄红素使灯油的熔化时间减少。B)对照棕榈油；C)番茄红素对凝固棕榈油的防冻作用。24h后，将一滴40℃熔化的含有或不含番茄红素的油放置在20℃的水面上；在两种情况中的油滴质量都是23+0.1mg。
图31.番茄红素加快了乳制黄油达到其沸点的速度。
图32.类胡萝卜素加快了水包橄榄油50:50乳液的加热。
图33.类胡萝卜素加快了75％:25％的比的水-橄榄油混合物的加热。
图34.烃-番茄红素复合物在一次热循环后的爆炸(explosion)，所述一次热循环从+20℃至-18℃持续24小时，并且再回到+20℃
图35.含有类胡萝卜素的橄榄油加快了鸡肝的烹饪时间。
图36.含有类胡萝卜素的橄榄油加快了鲑鱼片的烹饪时间。
图37.含有虾青素的橄榄油加快了金枪鱼片的烹饪时间。
图38.类胡萝卜素对腌制羊排的烹饪时间的作用。
图39.在180℃且添加了不同成分(分别为虾青素、番茄红素、橄榄油和水)烹饪鸡肝期间内部温度变化的动态。相同颜色的虚线示出了当添加新鲜柠檬汁后烹饪的样品。将来自两个烹饪实验的结果组合以绘制该图(示出了平均温度)。
图40.生鸡肝(新鲜的)和在不同条件下(分别使用含有7mg/ml番茄红素的橄榄油、含有7mg/ml虾青素的橄榄油、纯橄榄油和水)在180℃烹饪的鸡肝中维生素B12浓度的绝对值(未稀释样品的结果)。所有烹饪变化形式呈现的第二个柱示出了在相同但添加了新鲜柠檬汁的条件下制备的鸡肝的维生素B12浓度。
图41.在180℃且添加了不同成分(分别为虾青素、番茄红素、橄榄油和水)烹饪野生鲑鱼片期间内部温度变化的动态。
图42.在不同条件下(分别使用含有7mg/ml虾青素的橄榄油、含有7 mg/ml番茄红素的橄榄油、纯橄榄油和水)，在180℃烹饪的野生鲑鱼中维生素B12的浓度。
图43.在不同条件下(分别使用含有7mg/30ml虾青素的橄榄油、含有 7mg/30ml番茄红素的橄榄油、纯橄榄油和水)，在180℃烹饪的野生鲑鱼中维生素D3的浓度。
图44.使用补充有番茄红素的橄榄油(番茄红素)、补充有虾青素的橄榄油(虾青素)、纯橄榄油(橄榄油)和无油(水)烹饪的野生鲑鱼中维生素B12 和维生素D3保留(黄色/浅灰色)和损失(黑色)的比。
图45A-B.番茄红素使可可脂的脂质折叠改变降低了可可脂的胰脂肪酶消化性；在37℃的PBS中24小时，可可颗粒质量在以下两种情况中为 22±0.11mg。A-实验开始时；B-24小时后。
图46.番茄红素刺激B10.MLM细胞中脂滴的形成。
细胞的建立和生长如材料和方法中描述的。在添加番茄红素后24小时、30小时和48小时内，如以上描述的使脂滴可视化。第1列—对照细胞，第2列—与单独的橄榄油一起孵育的细胞，第3列—与油-配方番茄红素一起孵育的细胞，第4列—与单独的淀粉一起孵育的细胞，第5列—与淀粉微囊化的番茄红素一起孵育的细胞。
图47A-B.A)番茄红素刺激肺泡巨噬细胞内脂滴的形成。孵育时间48 小时，(↑)脂滴，番茄红素浓度0.5mg/ml，x 6000；B-番茄红素刺激肺泡巨噬细胞内脂滴的形成。孵育时间48小时，(↑)脂滴，番茄红素浓度0.5 mg/ml，x15,000。
图48A-B.番茄红素刺激肺泡巨噬细胞中脂滴的形成和线粒体的生长。 A-番茄红素和抗坏血酸的油形式，孵育48小时后，x17,000；B-微囊化的番茄红素和抗坏血酸，孵育48小时后，x17,000。
图49.补充4mg配方虾青素4周后，从志愿者皮肤表面收集的脂滴的尺寸变化。
图50A-B.补充4mg配方虾青素4周后志愿者的皮肤表面上，A-脱落角质细胞的数目的变化，和B-细菌负荷的强度的变化。
图51A-B.补充4mg配方虾青素4周后志愿者皮肤的脱落角质细胞数目和质量的变化的典型实例。A-补充前；B-补充4mg配方虾青素后。
图52A-B.在补充7mg配方番茄红素4周期间，志愿者的皮肤上，A- 皮脂中番茄红素的积累，和B-脱落的角质细胞中番茄红素的积累。
图53A-B.补充7mg配方番茄红素4周后，从中年志愿者皮肤表面收集的脂滴的尺寸变化。A-开始时；B-补充7mg配方番茄红素四周后。
图54A-B.补充7mg配方番茄红素4周后，中年志愿者皮肤的革兰氏阳性细菌负荷的变化。A-补充前；B-补充7mg配方番茄红素4周后。
图55A-B.补充7mg配方番茄红素4周后，中年志愿者皮肤的脱落角质细胞的数目和质量的变化。A-补充前；B-补充7mg配方番茄红素4周后。
图56A-B.补充7mg配方叶黄素和1.4mg玉米黄质的组合4周后，从志愿者皮肤表面收集的脂滴的尺寸变化。A-补充前；B-补充7mg配方叶黄素和1.4mg玉米黄质的组合4周后。
图57A-B.番茄红素补充使皮脂产生增强。A-之前；B-4周后。
图58A-B.补充番茄红素4周后，角质细胞从皮肤表面的脱落降低，并且角质细胞受损的簇集形式消失。A-补充番茄红素之前；B-补充番茄红素4周后。
图59A-C.番茄红素补充对患者面部上的微脓肿的治疗作用—革兰氏阳性细菌和炎性细胞消失。A-补充前；B-补充2周后；C-补充3周后。
图60.光吸收峰的红移：嵌入到向日葵油中的番茄红素-蓝色、对照番茄红素-红色、对照向日葵油-绿色。
图61.光吸收峰的红移：嵌入到向日葵油中的叶黄素-蓝色、对照番茄红素-红色、对照向日葵油-绿色。
图62.光吸收峰的增色作用：嵌入到可可脂中的叶黄素-蓝色、对照番茄红素-红色、对照可可脂-绿色。
详细描述
现在将进一步描述本发明。在以下段落中，更详细地定义了本发明的不同方面。如此定义的每一方面可以与任何其他一方面或多于一方面组合，除非清楚指示相反的情况。具体地，被指示为优选的或有利的任何特征可以与被指示为优选的或有利的任何其他一个特征或多于一个特征组合。
本发明利用了类胡萝卜素的迄今未知的特性，所述特性基于类胡萝卜素与其他烃且特别是长链烃例如脂质或其他疏水性分子形成物理复合物的能力，这可以破坏它们的构型、结构组织、堆积和彼此相互作用。这导致产品具有新的有益的物理参数和化学参数，所述产品可以用于一系列不同的领域和应用。例如，这些应用包括但不限于以下，它们都在本发明的范围内。
食品工程
在食品工程领域，将类胡萝卜素嵌入烃中，从而改变烃的折叠结构，可以导致以下中的一种或更多种：
1)脂质折叠的破坏，所述脂质折叠的破坏不仅导致基于脂肪或油的产品的物理特性和消费特性的改变，而且导致其中脂质仅是食品基质或饮料体积的一部分但仍保持其新特性的产品的物理特性和消费特性的改变，这将有益于整个产品或饮料的特性；
2)油、黄油、人造黄油和其他基于脂肪或富含脂肪的产品的铺展性增加；
3)降低混入/掺入到该烃(例如脂质)中的含有烃/脂质的食品、药物、营养保健品(nutraceutical)或其他生物活性分子对产品基质中酸性形式或其他形式的氧化或降解的敏感性；
4)降低混入/掺入到该烃(例如脂质)中的含有烃/脂质的食品、药物、营养保健品或其他生物活性分子被酶催化的消化速率；
5)减少含脂质食品的熔化和解冻时间或防冻；
6)减少或防止巧克力起霜并改善其味道，
7)改善冰淇淋和其他含脂肪食品或饮料的味道；
8)通过增加食用油和脂肪的加热速率来改善食用油和脂肪，导致烹饪时间减少，有助于产生含有更多热敏感性营养素、微量营养素和维生素的更健康的食品/膳食。
营养、药物和化妆品
在营养、药物和化妆品领域，将类胡萝卜素嵌入烃中，从而改变烃的折叠结构可以导致：
1)增大滴、连续体或其他烃/脂质形成物(包括混入/掺入到该烃例如脂质中的药物、营养保健品或其他生物活性分子)的表面，这总体上降低了它们例如但不限于在胃环境中被氧化并且特别是酸修饰或降解的能力，这可以导致改善对这些分子的未修饰形式的吸收，从而改善它们的生物可利用度和临床功效；
2)产生具有尺寸增加的脂滴或脂质球(lipid droplets or globules)的营养产品。这导致粘度降低和胃肠道转运时间加快，脂质消化速率降低，并且因此降低了餐后血脂(lipidaemia)和降低了富含卡路里的脂质的吸收。这可以有助于改善体重管理，控制脂质代谢、代谢综合征和肥胖症；
3)活化细胞内脂滴形成的营养产品、营养保健品或药物产品：
a)其一方面可以增强线粒体呼吸，这在刺激非颤抖产热和活化褐色和棕色脂肪代谢中是必需的，
b)并且一方面可以刺激身体和精神表现，使亚临床或临床缺氧中以及再生、衰老和癌组织等中的氧代谢增强；
4)增加循环血浆脂蛋白尺寸的营养产品、营养保健品或药物产品，是预防和治疗动脉粥样硬化的重要的新治疗方法。脂质越大，动脉粥样硬化发生的可能性越小。换言之，已知较小的脂质引起动脉粥样硬化。因此，如本文描述的在功能性食品中包含类胡萝卜素可以预防动脉粥样硬化。
5)营养产品、营养保健品或药物产品，以增强循环血浆脂蛋白的疏水性，并且因此增强其将分子氧转运至组织的能力；
6)营养产品、化妆品、营养保健品或药物产品，以降低皮脂的粘度并且提高其在衰老、应激或疾病中下降的产量，这将改善皮肤组织的润滑和营养，减少其干燥，降低角质细胞的脱落水平及其损伤水平，并且改善对皮肤微生物群的控制，增加对UV光、污染和其他环境损伤因素的皮肤保护；
7)富含类胡萝卜素的含脂质分泌物和液体的恢复和改善可以增加这些分子在眼的表面，口、喉、鼻、耳、气管、支气管、肺泡、输尿管、膀胱、尿道、输卵管、阴道、鼻粘膜、关节腔、滑膜中的内衬(lining)的表面上的存在。特别地，如以上描述的多种器官和身体部分的内衬的润滑可以有助于维持某些有益细菌(例如皮肤表面上的藤黄微球菌(Micrococcusluteus)) 生长的合适环境。这可以对免疫系统有积极的影响，并且健康的微生物组可以改善状况，诸如皮肤状况，例如与干燥相关的那些状况。
8)粘度降低且熔化或冷却时间减少的化妆品、营养保健品或药物产品，诸如油、软膏、洗液、蜡、栓剂、乳膏。
机械、燃料等
在机械、燃料等领域，含有嵌入的类胡萝卜素的烃复合物(类胡萝卜素改变了烃分子的构型、结构组织、堆积和彼此相互作用)可以导致以下一种或更多种：
1)降低润滑剂的粘度；
2)降低防冻剂的凝固点；
3)被用作防冻剂；
4)降低生物柴油或生物燃料或其他烃燃料的粘度、熔点和沸点，改善其燃烧和效率；
5)增加热能储存，
6)增加热能传导率，
7)加速燃料的加热和冷却，
8)增加燃料的燃烧时间和热量产生而不增加燃料消耗或降低燃料消耗。
因此，本发明涉及在其结构中已经嵌入类胡萝卜素的烃颗粒，即其中烃与类胡萝卜素形成复合物的颗粒。因此，本发明涉及烃/类胡萝卜素复合物。因此，类胡萝卜素/烃复合物通过烃与类胡萝卜素之间的缔合而形成。如以下详述的，本发明还涉及用于制备这样的烃的方法，类胡萝卜素在改变/破坏烃分子的构型、结构组织例如折叠、堆积和相互作用中的用途，以及用于测量类胡萝卜素破坏烃分子的构型、结构组织、堆积和相互作用的方法。
在第一方面，本发明涉及包含烃和类胡萝卜素的复合物，其中所述类胡萝卜素嵌入烃中。
在一种实施方案中，类胡萝卜素:烃(例如，如本文的多方面中描述的脂质)的比为1:100至1:1,000,000。
因此，类胡萝卜素嵌入到烃中，即类胡萝卜素掺入到烃结构中，形成了物理复合物。因此，类胡萝卜素不仅仅作为与烃的混合物存在。类胡萝卜素与烃，例如脂质，因此形成了物理复合物。烃的物理特性和功能特性由于嵌入的类胡萝卜素而改变，并且这些特性，例如光吸收，可以如下阐述来测量。
烃可以选自工业、机械、技术或化妆品的油、脂肪、蜡、润滑剂、油脂、防冻剂、生物燃料或其他燃料、液压液体和其他发动机液体和机械液体。烃可以是治疗性、美容性或个人卫生性油、软膏、乳膏、蜡或栓剂的一部分。
在一种实施方案中，烃是长链烃。在一种实施方案中，烃是脂质。如本文使用的术语脂质包括疏水性或两亲性小分子，特别是脂肪酸和/或它们的衍生物、脂肪或蜡。脂质可以化学合成，通过细菌或真菌工业生产，或在人类或动物或脊椎动物或植物中体内组装。脂质可以选自包含以下的产品：脂肪酸、单甘油酯或甘油二酯或甘油三酯或其他甘油脂质、磷脂酸或磷脂酰乙醇胺或磷脂酰胆碱或磷脂酰丝氨酸或磷脂酰肌醇或其他甘油磷脂、神经酰胺或鞘脂、固醇、蜡、脂溶性维生素、异戊烯醇、糖脂、聚酮类化合物(polyketides)、或它们的衍生物，呈纯的、或从以上清单中彼此(或与其他分子或物质)混合的、或共合成的、或共产生的、或共存的形式。
优选的脂质是：脂肪酸、甘油脂质、甘油磷脂、鞘脂、固醇、蜡。
类胡萝卜素化合物是包含长多烯链的四萜类。类胡萝卜素化合物包括叶黄素类(xanthophylls)诸如叶黄素(lutein)和玉米黄质，以及胡萝卜素诸如β-胡萝卜素、α-胡萝卜素、ζ-胡萝卜素和番茄红素化合物。
在特定实施方案中，类胡萝卜素是叶黄素类。在一种实施方案中，叶黄素类选自由以下组成的组：α-隐黄质(α-cryptoxantin)、β-隐黄质 (β-cryptoxantin)、金盏花红素(adonirubin)、金盏花黄素(adonixanthin)、别黄素(alloxanthin)、amarouciaxanthin A、环氧玉米黄质(antheraxanthin)、虾青素(astaxanthin)、金黄质(auroxanthin,)、眉藻黄素(caloxanthin)、鸡油菌素 (cantaxanthin)、辣椒红素(capsanthin)、辣椒红素-5-6-环氧化物 (capsanthin-5-6-epoxide)、辣椒玉红素(capsorubin)、隐藻黄素(crocoxanthin)、硅甲藻黄素(diadinoxanthin)、硅藻黄素(diatoxanthin)、海胆烯酮(echinenone)、岩藻黄素(fucoxanthin)、岩藻黄醇(fucoxanthinol)、异岩藻黄素 (iso-fucoxanthin)、异岩藻黄醇(iso-fucoxanthinol)、叶黄素(lutein)、黄体黄质(luteoxanthin,)、橘黄质(mutatoxanthin)、新黄质(neoxanthin)、nostoxanthin、紫黄质(violaxanthin)、玉米黄质(zeaxanthin)及其组合。
在一种实施方案中，类胡萝卜素是胡萝卜素。在另一种实施方案中，胡萝卜素选自由以下组成的组：α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、γ-胡萝卜素、δ- 胡萝卜素、ε-胡萝卜素、ζ-胡萝卜素、番茄红素、链孢红素(neurosporene)、八氢番茄红素(phytoene)、六氢番茄红素(phytofluene)及其组合。
在一种实施方案中，以上描述的胡萝卜素和叶黄素类是指其全反式形式。在另一种实施方案中，用于本发明的叶黄素类和胡萝卜素包括含有一个或更多个顺式双键的衍生物。
在一种实施方案中，类胡萝卜素化合物是番茄红素化合物。番茄红素化合物可以包括番茄红素、1-HO-3',4'-二脱氢番茄红素、3,1'-(HO)2-γ-胡萝卜素、1,1'-(HO)2-3,4,3',4'-四脱氢番茄红素、1,1'-(HO)2-3,4-二脱氢番茄红素。
在一些实施方案中，类胡萝卜素化合物是番茄红素化合物，诸如番茄红素。番茄红素是结构I的开链不饱和C40类胡萝卜素(化学文摘社 (Chemical Abstracts Service)登记号502-65-8，C40H56)。
结构I
Figure BDA0002712853970000121
番茄红素天然存在于植物诸如番茄、番石榴、玫瑰果、西瓜和粉红葡萄柚中，并且可以例如采用任何这样的来源的番茄红素。
用于如本文描述的使用的番茄红素可以包含一种或更多种不同的异构体。例如，番茄红素可以包含顺式番茄红素异构体、反式番茄红素异构体以及顺式异构体和反式异构体的混合物。番茄红素可以包含至少10％、至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％或至少95％(Z)-异构体、(全-E)-异构体或顺式异构体，诸如5-顺式异构体或9-顺式异构体或13-顺式异构体，它们相对于反式异构体具有改善的生物可利用度。反式异构体可以在体内或在储存和加工期间异构化为顺式形式。
用于如本文描述的使用的类胡萝卜素化合物，诸如番茄红素，可以是天然的，即从天然来源获得，例如从富含类胡萝卜素的水果、蔬菜或其他植物，诸如番茄或甜瓜，或从真菌、藻类或细菌提取。在一种情况下，类胡萝卜素化合物可以是或包含油树脂，特别是番茄油树脂。
从植物提取、浓缩和/或纯化类胡萝卜素的一系列方法是本领域已知的。例如，可以采用使用乙醇、DMSO、乙酸乙酯、己烷、丙酮、大豆油或其他植物油或非植物油的溶剂提取。
用于如本文描述的使用的类胡萝卜素化合物，诸如番茄红素，可以是合成的，即通过人工手段例如通过化学合成产生。用于化学合成番茄红素和其他类胡萝卜素的一系列方法是本领域已知的。例如，可以采用基于用于类胡萝卜素合成的标准维蒂希烯化反应(Wittig olefination reaction)方案的三阶段化学合成，其中产生了在二氯甲烷(DCM)中的Ci5甲磺酸鏻有机溶液和在甲苯中的Ci0二醛有机溶液，并且将两种有机溶液与甲醇钠溶液逐渐混合并经历缩合反应以形成粗制番茄红素。然后可以使用常规技术纯化粗制番茄红素，例如通过将冰乙酸和去离子水添加到混合物中，剧烈搅拌，允许水相和有机相分离，并且萃取含有DCM和粗制番茄红素以及水的有机相。将甲醇添加到有机相中，并且经由减压蒸馏去除DCM。然后将粗制甲醇番茄红素溶液加热和冷却为结晶浆液，过滤并用甲醇洗涤。然后可以将番茄红素晶体重结晶并在加热的氮气下干燥。合成的类胡萝卜素，诸如番茄红素，也可以从商业供应商(例如BASF Corp,NJ USA)获得。
相对于天然类胡萝卜素化合物，合成的类胡萝卜素化合物，诸如番茄红素，可以包含比例增加的顺式异构体。例如，合成的番茄红素可以是最多25％的5-顺式异构体、1％的9-顺式异构体、1％的13-顺式异构体和3％的其他顺式异构体，而由番茄产生的番茄红素可以是3％-5％的5-顺式异构体、0％-1％的9-顺式异构体、1％的13-顺式异构体和<1％的其他顺式异构体。因为顺式番茄红素相对于反式番茄红素具有增加的生物可利用度，所以在一些实施方案中合成的番茄红素是优选的。
如以上描述的类胡萝卜素衍生物可以通过类似于以上描述的合成的化学合成或通过对从植物材料提取的天然类胡萝卜素进行化学修饰来产生。
如实施例中示出的，即使在类胡萝卜素与烃的比低的情况下，也存在类胡萝卜素对烃特别是脂质的结构的影响。但是，也如实施例中证明的，增加类胡萝卜素的浓度增强了对烃分子的构型、结构组织、堆积和彼此相互作用的破坏作用。
根据以上描述的多方面，包括颗粒、方法和用途，类胡萝卜素:烃被添加时的比在1:100至1:1,000,000的浓度之间。例如，浓度可以为1:1000至 1:1,000,000或从1:3,000至100,000。
还如实施例中示出的，由于类胡萝卜素掺入到烃结构中而导致的脂质结构的破坏或改变可以通过测量当脂质在水性溶液内或在水性溶液表面上时脂质的滴或连续片尺寸或其他形成物来评估。
实施例清楚地展示出，根据实施例中描述的方法制备并在其结构中已经嵌入类胡萝卜素的脂质球与对照相比具有更大的滴尺寸。例如，滴尺寸的增加可以是2倍-100倍，例如2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8 倍、9倍10倍、20倍、30倍、40倍、50倍、60倍、70倍、80倍、90倍或100倍。例如，滴尺寸的直径可以是至少100μm。在另一种实方案中，增加可以以百分比表示，例如至少10％、20％、30％、40％、50％、60％、 70％。
此外，与不包含类胡萝卜素的对照颗粒相比，结构的破坏还导致以下特性中的一种或更多种的改变：粘度降低，密度降低，铺展性增加，对酸或其他形式的氧化或降解的敏感性增加，生物可利用度和临床功效增加，消化性降低，渗透性和流动性增加，油脂润滑(greasing)和润滑(lubrication) 特性增加，冻结和熔化时间减少，热导率、热容和热能储存增加，加热和冷却时间加快，燃烧时间和热量产生增加而燃料消耗不增加或燃料消耗降低。
在一种实施方案中，烃的修饰可以选自以下中的一种或更多种：增加脂质保持分子气体且特别是O2的能力和它们运输分子氧的能力，加快食用油的烹饪时间导致熟食含有增加的维生素和必需营养素含量，形成具有降低的脂质消化速率和继而降低的富含卡路里的脂质的吸收的基于脂质或富含脂质的食品或含脂质的食品、奶、奶油、冰淇淋或饮料产品，降低或防止巧克力起霜且改善巧克力味道。
如本文使用的增加可以是至少1％至100％，例如10％、20％、30％、 40％、50％、60％、70％、80％、90％。如本文使用的减少可以是至少1％至100％，例如10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％。
在一种实施方案中，烃的修饰可以选自以下中的一种或更多种：
-加快含有油或脂肪的食品或饮料的胃肠转运时间，
-降低酸性形式或其他形式的氧化或降解，从而改善必需脂肪酸、磷脂或其他脂质的生物可利用度和生物功效，并且在它们中嵌入药物、营养保健品和其他生物活性分子，其在胃肠道中的加工不涉及脂肪酶消化，
-降低含有油或脂肪的食品或饮料的酶消化速率，
-降低餐后血脂并且降低富含卡路里的脂质的吸收，
-刺激富含分子氧的细胞内脂滴的形成；
-活化线粒体生长和呼吸；
-刺激非颤抖产热和褐色脂肪细胞的形成，
-促进从糖酵解向需氧呼吸的转变，该转变是癌症治疗的关键目标之一；
-刺激转运分子氧的能力增加、不太致动脉粥样化的较大尺寸的血浆/ 血清脂蛋白的组装和/或形成；
-降低组织缺氧并且刺激组织氧饱和和呼吸；
-降低皮脂粘度，促进其通过皮肤毛孔，这可以有助于预防或治疗痤疮和皮脂溢出；
-改善皮脂的数量和质量，这可以转化为更佳的皮肤润滑，保护皮肤免受脱水、污染、UV光损伤和其他形式的应激，并且还可以改善皮肤免疫防御，并且降低皮肤表面上病理性或损伤健康的细菌或其他微生物的存在；
-降低含脂质粘膜分泌物的粘度将促进其从产生细胞或腺体转移至口、喉、食道、胃、肠、结肠、胆管、眼、鼻、耳、气管、支气管、肺泡、输卵管、阴道、精囊的内衬表面；
-粘膜产生/通道的改善将不仅促进伴随的有益健康的分子(例如免疫系统的分子)的递送的增加，而且促进分泌/产生的细胞(如卵母细胞或精细胞)的运输；
-粘膜产生的恢复和改善将增加这些器官的润滑，并且保护它们免于脱水，减少它们的干燥和膜细胞的脱落；
-皮脂产生的恢复和/或增加，并且特别是富含类胡萝卜素，可以增加这些分子在皮肤表面上的存在；
-富含类胡萝卜素的含脂质分泌物和液体的恢复和改善可以增加这些分子在眼的表面，口、喉、胆囊、胆管、眼、鼻、耳、气管、支气管、肺泡、输尿管、膀胱、尿道、输卵管、阴道、鼻粘膜、关节腔、滑膜中内衬的表面上的存在，这将促进保护它们免受UV辐射、污染、化学和物理环境损伤，减少这些器官表面所衬覆细胞的干燥和脱落，滋养皮肤上的类胡萝卜素代谢性益生菌或有益健康的细菌(例如藤黄微球菌)的生长和强度；
-皮脂的数量和质量的改善还可以有益于皮肤细胞和角质细胞，特别是降低它们的损伤和脱落率，并且总体减缓和/或逆转与皮肤衰老和/或应激相关的皮肤变化；
-降低脂肪组织粘度，这可以用作促进组织吸脂术的引发程序(primingprocedure)；
-降低脂肪组织粘度，这也可以用于辅助预防和/或管理这些组织的病理状况，诸如肥胖症、脂肪团(cellulite)等；
-减少巧克力起霜；
-改善或丰富巧克力和冰淇淋的味道。
在一种实施方案中，破坏烃分子的构型、结构组织、堆积和彼此相互作用可以用于预防或治疗一些生理或病理状况或疾病(其中正确折叠是重要的)，例如：
-预防或治疗便秘，
-活化非颤抖产热和褐色脂肪细胞的形成，
-增大循环脂蛋白的尺寸并降低其致动脉粥样化特性，
-刺激线粒体生长和呼吸，
-在治疗其中需氧途径受抑制的癌症和其他病症中，使细胞/组织代谢从糖酵解转变为需氧途径；
-改善分子氧递送和组织氧合作用，如抗缺氧预防、干预或治疗，
-改善皮脂的数量和质量，改善角质细胞的健康，降低或消除其簇集或交联的水平，降低其脱落率；
-预防或治疗痤疮和皮脂溢出；
-预防和治疗皮肤干燥，改善皮肤润滑并预防皮肤脱水，改善皮肤的微生物群、免疫力和对污染、UV和其他辐射以及物理和化学因素的防御；
-减缓和/或逆转与衰老和/或应激相关的皮肤变化；
-预防和治疗皮肤感染；
-预防和治疗皮肤炎性状况；
-预防和治疗与眼的表面，口、喉、胆囊、胆管、眼、鼻、耳、气管、支气管、肺泡、输尿管、膀胱、尿道、输卵管、阴道、鼻粘膜、关节腔、滑膜中的内衬的表面中或表面上的含脂质分泌物或液体的产生缺陷或异常或病症相关的感染和炎性状况或疾病，这将促进滋养皮肤上的类胡萝卜素代谢性益生菌或有益健康的细菌(例如但不限于藤黄微球菌)的生长和强度，这将改善这些组织中的微生物谱，并且不仅有助于在这些器官中局部地预防或治疗相关的病症，而且有助于通过释放抗菌、抗感染、抗炎性分子或代谢物(它们可以被吸收并在整个生物体中循环)来预防和治疗其他器官和组织中的或者全身性的在整个身体中的感染或炎性状况；
-改善粘膜分泌物的数量和质量以及分泌细胞如卵母细胞和精细胞的运输；
-通过更佳的润滑、免疫力和对污染、UV和其他辐射以及物理和化学因素的防御来预防和治疗干眼综合征、改善眼表面润滑并预防其脱水、改善眼部微生物群；
-预防和治疗阴道、喉和其他粘膜干燥，改善粘膜润滑并预防其脱水，改善阴道和喉部微生物群、免疫力和对污染、UV和其他辐射以及物理和化学因素的防御；
-逆转与衰老和/或应激相关的皮肤和粘膜变化，
-这些改善可以例如应用于口、喉、眼、鼻、气管、支气管、肺泡、输卵管、阴道、精囊的粘膜或粘膜表面。
如本文阐述的和实施例中证明的，与嵌入其结构中的类胡萝卜素形成复合物的烃与对照烃相比具有不同的物理特性和因此而来的功能特性。特别是它具有改善的粘度、酸或其他形式的氧化或降解、热能传导率和储存。熔点和/或凝固点也被改变。
此外，与对照相比，具有嵌入了类胡萝卜素的复合物的烃具有不同的光吸收光谱。这是重要的，因为它证明了在烃和类胡萝卜素之间已经形成物理复合物，这导致光吸收光谱的改变。这种相互作用不仅导致脂质的构象改变，还导致类胡萝卜素的构象变化。例如，这些改变可以导致类胡萝卜素光吸收出现红移。在图60和图61中，在番茄红素和叶黄素以1:100 的比嵌入向日葵油中之后，在番茄红素和叶黄素两者的吸收中均可以清楚地观察到红移。红移为至少1nm或更多，和/或增色作用为至少2％或更多。
作为形成类胡萝卜素-脂质复合物的结果，类胡萝卜素构象的另一种改变可以是发展出增色作用。该作用在相同量的分子由于其簇集而开始吸收更多的光时发展。在我们的情况中，在叶黄素分子与可可脂的脂质相互作用后，叶黄素分子看起来吸收了显著更多的光(图62)。在该实验中类胡萝卜素:脂质的比为1:10。在所有描述的实验中，溶剂是1:5的比的乙醇和氯甲烷的混合物。
因此，本发明的颗粒的特征还在于吸收光谱的红移，如附图中示出的。
在一种实施方案中，通过在嵌入/掺入到烃且特别是脂质中的类胡萝卜素与烃之间形成复合物而引起的改变可以转化成更大尺寸的产品基质，所述更大尺寸的产品基质可以不含未修饰的烃或可以根本不含未修饰的烃。
在另一方面，本发明涉及包含如以上描述的颗粒或复合物的乳液。
在另一方面，本发明涉及包含如以上描述的颗粒或复合物的食品。该食品可以是功能性或医用食品或饮料、膳食补充物或营养保健品产品。
在一种实施方案中，所述食品是乳制品。
在一种实施方案中，所述食品是液体或固体脂肪。
在一种实施方案中，所述食品是黄油、人造黄油、冰淇淋油、起酥油、猪油、巧克力、花生酱、基于脂肪的奶油和涂抹酱、奶、奶油、冰淇淋、酸奶。
食品可以是固体形式、冻结形式、半固体形式、凝胶形式、熔化形式、半液体形式或液体形式。
例如，在乳制黄油中掺入类胡萝卜素是破坏奶脂肪球的第一步，并且在第二步添加到奶、奶油、冰淇淋、酸奶或任何其他乳制品或饮料产品中。
在另一方面，本发明涉及用于破坏烃结构例如烃折叠的方法，所述方法包括形成烃与嵌入的类胡萝卜素的物理复合物的步骤。
该方法包括熔化脂质并在高于脂质熔点的温度将脂质与类胡萝卜素充分混合的步骤。如果脂质处于液态，则混合过程可以直接进行。另外的步骤包括测量滴或连续片或另一种结构、尺寸、或改变的脂质粘度、或疏水性、或热导率、或热能储存能力，并与对照和/或吸收光谱比较，以确定复合物形成，即确保类胡萝卜素嵌入到烃中。
在一种实施方案中，脂质具有高脂肪含量，例如多于50％。
本发明还涉及通过这样的方法获得的产品。
发明人还已经证明，在脂质/脂肪形成后，形成了嵌入类胡萝卜素的物理复合物。可能使用这样的产品将其添加到具有较低脂肪含量的另一种基质中。例如，乳制品诸如奶或冰淇淋具有低于黄油的脂肪含量。在乳制品的脂肪/脂质分子与嵌入的类胡萝卜素形成复合物后，可能使用该产品诸如以下实施例中描述的黄油的一部分，并将其与具有较低脂肪含量的另一种乳制品(即低于50％，例如奶或冰淇淋)混合，以将类胡萝卜素嵌入这样的产品的脂肪中。因此，在一种实施方案中，该方法包括将具有高脂肪含量的乳制品(诸如具有嵌入了类胡萝卜素的物理复合物中的脂质的黄油)与具有低脂肪含量的乳制品诸如奶或冰淇淋混合。所得的低脂肪产品包含嵌入了类胡萝卜素的物理复合物中的脂质。
在另一方面，本发明涉及类胡萝卜素用于破坏烃分子的构型、结构组织、堆积和彼此相互作用的用途。
本发明还涉及用于测量包含烃的颗粒或基质中烃分子的构型、结构组织、堆积和相互作用的破坏的方法，在所述烃的物理复合物中具有嵌入的类胡萝卜素，所述方法包括以下一个或更多个步骤：
a)将所述烃暴露于水性溶液；
b)根据滴、连续片或其他形成物尺寸及其完整性，测量烃铺展性的变化；
c)测量烃粘度的变化；
d)测量烃和/或掺入到烃中的其他分子对酸性形式或其他形式的氧化或降解的敏感性的变化；
e)测量烃和/或掺入到烃中的其他分子的酶消化性的变化；
f)测量烃的熔化或沸腾时间；
g)测量烃的疏水性；
h)测量烃的热能储存能力；
i)测量烃的热导率；
j)测量烃的热容。
皮肤改善
类胡萝卜素对脂质的滴尺寸有影响的观察结果也可以用于皮肤改善的治疗和美容应用。如实施例中示出的，类胡萝卜素可以刺激滴形成，这导致线粒体和呼吸活性的增强；它们还增加了血清脂蛋白的分子氧容量以及血清脂蛋白的尺寸和疏水性。它们还降低皮脂粘度，这有助于皮脂流出和皮肤润滑。这导致更佳地保护皮肤免受环境因素包括皮肤上存在的细菌。另外，改善的皮脂产生可以减少皮肤干燥，保护角质细胞免受损伤并降低其脱落率。通过提供润滑的环境，可以维持健康的皮肤微生物群。重要的是，在类胡萝卜素被摄入后，它们可以通过形成如本文阐述的复合物来改变体内脂蛋白的尺寸。这继而导致以上描述的优点，所述优点包括润滑和维持允许某些细菌生长的环境，但也有助于预防动脉粥样硬化，因为这通常与小的脂蛋白相关。
本申请人观察到，在中年人类受试者的皮肤中补充番茄红素导致通过降低共生皮肤细菌的生长来恢复皮脂粘度、降低角质细胞损伤和脱落。本申请人还已经证明，番茄红素可以与耵聍或皮脂一起分泌到人体表面，并且在血清中发现的番茄红素的增加与在皮肤中发现的番茄红素的增加相关。
因此，本发明还涉及类胡萝卜素用于改善皮肤健康、降低皮脂粘度、刺激皮肤中皮脂滴形成、增加皮脂滴的尺寸、增加血清脂蛋白的分子氧容量和血清脂蛋白疏水性、改善皮肤润滑和保护、降低角质细胞损伤/脱落率和/或降低皮肤上存在的细菌量的用途。在一种实施方案中，类胡萝卜素是番茄红素。
在另一方面中，本发明涉及用于通过施用类胡萝卜素来改善皮肤健康、降低皮脂粘度、刺激皮肤中皮脂滴形成、增加皮脂滴的尺寸、增加血清脂蛋白的分子氧容量和血清脂蛋白疏水性、改善皮肤润滑、降低角质细胞损伤/脱落率以及保护和/或降低皮肤上存在的细菌量的方法。在一种实施方案中，类胡萝卜素是番茄红素。
在一种实施方案中，番茄红素以每天5mg至50mg，例如每天约20mg 的剂量施用。
在一种实施方案中，角质细胞脱落率降低了至少10％，例如至少10％或20％。在一种实施方案中，降低了17％。在一种实施方案中，根据这些细胞的交联的簇的数目，其角质细胞损伤水平降低了至少10％，例如20％、 30％、40％、50％、60％或70％。
除非本文另外定义，否则关于本公开内容使用的科学和技术术语应具有本领域普通技术人员通常理解的含义。虽然前述公开内容提供了包含在本发明的范围内的主题，包括进行和使用本发明的方法以及其最佳模式的一般描述，但是提供以下实施例以进一步使本领域技术人员能够实践本发明并提供其完整的书面描述。但是，本领域技术人员将理解，这些实施例的细节不应被理解为对本发明的限制，本发明的范围应从本公开内容所附的权利要求书及其等同物来理解。鉴于本公开内容，本发明的各种其他方面和实施方案对于本领域技术人员而言将是明显的。
本说明书中提及的所有文件通过引用以其整体并入本文。
在本文中使用的“和/或”应被认为是两个指定特征或组分中的每一个与或不与另一个的具体公开。例如“A和/或B”应被认为是(i)A、(ii)B和 (iii)A和B中的每一个的具体公开，如同每一个在本文中单独列出一样。除非上下文另外指示，否则以上列出的特征的描述和定义不限于本发明的任何特定一方面或一种实施方案，并且同样适用于所描述的所有方面和实施方案。
在以下非限制性实施例中进一步描述了本发明。
实施例
方法—产品制备
在本节中，我们描述了在不同的脂质或基于脂肪的食品中掺入类胡萝卜素的实施例。在大多数情况下，我们使用番茄红素和虾青素。它们代表两大组类胡萝卜素，分别为胡萝卜素和叶黄素类。在一些情况下，也使用来自后一组的分子，叶黄素和玉米黄质。但是，相同的方案可以用于所有其他已知的类胡萝卜素。
实施例1.
饱和长链脂肪酸为主—乳制黄油
番茄红素乳制黄油L-黄油的实验室产生方法
(虽然这是特定类胡萝卜素和乳制黄油的实施例，但是相同的方案可以用于其他类胡萝卜素和基于固体脂肪的食品)
本方法描述了2,340g的L-黄油的产生，其被分配为单一的30g黄油，单一的30g黄油各自含有7mg番茄红素、或在1g黄油中嵌入0.23mg番茄红素。
成分：2,340g无盐黄油，President，3.640g LycoRed Lyc-O-Mato 15％油树脂
产生环境的环境温度应为20-21℃。
将大量储备的Lyc-O-Mato 15％油树脂温热至40℃的温度并维持在该温度直到以后需要。
在合适的容器中将黄油熔化至45℃±1℃的温度。在熔化过程期间不超过这个温度。在熔化过程期间搅拌黄油。将大量储备的Lyc-O-Mato 15％油树脂从40℃孵育中取出。通过旋转和倒转将Lyc-O-Mato 15％油树脂充分混合以确保混合均匀。不进行振荡。
通过倾倒将3.640g Lyc-O-Mato 15％油树脂仔细地分配到熔化黄油上。过量的Lyc-O-Mato 15％油树脂可以用无菌移液器去除。(3.640g Lyc-O-Mato 15％油树脂含有546mg番茄红素)。继续充分搅拌以确保得到均匀混合物，并维持在45℃±1℃的温度另外10分钟，然后停止加热。冷却至35℃±1℃，并且然后开始通过倾倒将30g的量分配到合适的单个模具/容器中。
在分配过程期间经常搅拌混合物，以确保番茄红素的均匀分布。在分配过程期间，通过仔细地施加少量热量，将混合物维持在35℃±1℃的温度。使30g黄油的单一等分试样在20-21℃的环境温度凝固1小时。
每30g黄油含有7mg番茄红素。储存应在密封容器中在-20℃最多3 个月，在+4-8℃不多于1个月。
质量控制
通过以下来确保整个黄油块的均匀性：
·每个样品至少10个800μm2(x 1,000)视场的显微术检查
-番茄红素均匀嵌入到黄油基质中
-确保未观察到游离的番茄红素晶体
·HPLC—反式番茄红素的浓度为0.233mg/1g黄油块，截止值为±0.02 mg。
实施例2.
饱和长链脂肪酸为主的乳制脂肪仅是成品食品基质或饮料的一部分或一小部分。
a)奶和乳制黄油
番茄红素奶或番茄红素乳制奶油(L-奶或L-奶油)的实验室产生方法
(虽然这是特定类胡萝卜素和特定类型的奶或乳制奶油或它们的产品的实施例，但是相同的方案可以用于其中奶或奶油仅是其中一种成分的其他类胡萝卜素和产品，并且此外可以用于其他含有脂肪的食品或饮料产品，其中脂肪或脂质是这些产品总质量或体积的一部分或甚至一小部分；这些产品可以呈冻结形式、固体形式、半固体形式、软的形式、熔化形式、凝胶形式、树胶(gum)形式、半液体形式、液体形式或其他物理状态形式)。
含有嵌入的7mg番茄红素—3％脂肪的100ml牛奶。
组成—成分比：
a)
成分 质量，以克计 ％
奶0.5％脂肪 100 99.4
乳制黄油72％脂肪 3.2 055
番茄红素15％油树脂 0.05 0.05
总计＝100.6 100
100ml乳制奶油嵌入了7mg番茄红素—11％脂肪(可以是22％或33％或任何其他脂肪百分比)。
组成—成分比：
a)
Figure BDA0002712853970000241
设备：天平、搅拌器、匀浆器、抹刀、温控混合器、加热板。
方案
1.将黄油温热至40℃并软化。之后引入油树脂并将其充分混合直到完全均匀。
2.将奶或奶油温热至50℃。然后引入含有番茄红素的黄油，并且在充分混合的同时，将混合物加热至60-70℃。使用匀浆器以实现最大均匀性。
*在冰箱中长期储存期间，存在含有番茄红素的级分分离的可能性。在使用之前，可以再次将该混合物温热并均质化。
番茄红素冰淇淋L-冰淇淋的实验室产生方法
(虽然这是特定类胡萝卜素和特定类型的冰淇淋或基于冰淇淋的产品的实施例，但是相同的方案可以用于其中冰淇淋仅是其中一种成分的其他类胡萝卜素和食品或饮料产品)
50克香草冰淇淋含有嵌入的7mg番茄红素—含15％脂肪。
设备：天平、搅拌器、匀浆器、冷冻器、冰箱、耐热容器、加热板。
组成—成分比：
成分 质量，以克计 ％
奶0.5％脂肪 413 41.8
黄油82％脂肪 17 1.7
乳制奶油33％脂肪 360 36.4
干奶粉 50 5.1
糖粉 140 14.2
香草醛 1.5 0.15
明胶 6 0.6
番茄红素15％油树脂 0.93 0.09
总计＝988 100
方案
1.将乳制黄油加热至40℃，然后引入番茄红素油树脂并手动搅拌直到混合均匀。
2.将奶粉加热至50℃，并将其引入番茄红素-黄油混合物中。手动搅拌奶-黄油混合物并加热至60-70℃。当混合物已经冷却时，来自油树脂的一小部分植物油可能会出现。为了避免这种情况，在进一步使用该混合物之前，可能需要加热并使用匀浆器搅拌。
3.将6g明胶引入50g奶中(11％-12％)；将混合物在室温留置约1小时以使明胶溶胀。
4.向耐热容器中引入糖粉、奶粉和香草醛。缓慢添加奶-黄油-番茄红素混合物并保持手动搅拌混合物。继续搅拌的同时，将混合物加热至50-65℃并添加溶胀的明胶。保持搅拌直到所有成分溶解并均质化。
5.在80℃巴氏灭菌5分钟。
6.将乳制奶油放置到单独的容器中，冷却至0-4℃，并使用搅拌器打发。
7.在0-4℃老化24小时。
8.将这种打发的奶油添加并混合到主混合物中(第4点)，并且搅拌其直到获得均匀的物质。
9.将这种新的混合物“待制成冰淇淋(ice cream to be)”放置到-5℃至 -7℃的冷冻器中。每15-20分钟将其搅拌一次。当混合物变稠时，转移到容器中冻结。
10.硬化和短期储存应在-20℃进行。
c)酸奶
番茄红素酸奶L-酸奶的实验室产生方法
(虽然这是特定类胡萝卜素和特定类型的酸奶或其基于酸奶的产品的实施例，但是相同的方案可以用于其中酸奶仅是其中一种成分的其他类胡萝卜素和产品)
含有嵌入的7mg番茄红素的50g酸奶。
组成—成分比：
b)
成分 质量，以克计 ％
乳制奶0.5％脂肪 1,000 85.14
乳制奶油33％ 150 14.19
乳制黄油72％脂肪 5.5 0.52
番茄红素15％油树脂 0.05 0.05
酸奶培养物 1 0.01
总计＝1,057 100
设备：天平、搅拌器、匀浆器、抹刀、温控混合器、加热板、恒温器。
方案
1.将黄油温热至最多40℃并软化。之后引入油树脂并将其充分混合直到完全均匀。
2.将奶油温热至50℃。然后引入含有番茄红素的黄油，并且在充分混合的同时，将混合物加热至最多60-70℃。使用匀浆器以实现最大均匀性。
3.将奶温热至50℃。然后引入含有番茄红素的黄油，并且在充分混合的同时，将混合物加热至最多60-70℃。使用匀浆器以实现最大均匀性。
4.将混合物冷却至40℃。然后在其中添加酸奶培养物，并且将其在恒温器中在该温度留置8至12小时。尽可能频繁地定期搅拌混合物。
5.之后将酸奶混合物均质化直到完全均匀。
实施例3.
饱和中链脂肪酸为主-巧克力或巧克力涂抹酱
番茄红素巧克力L-巧克力的实验室产生方法
(虽然这是特定类胡萝卜素和黑巧克力的实施例，但是相同的方案可以用于其他类胡萝卜素和奶以及白巧克力或仅是可可脂，并且也可以用于其中巧克力仅是其他食品或饮料产品的一种成分的产品；相同的方案可以用于其他类胡萝卜素和含有饱和、中链脂肪酸和其他脂肪酸的组合的油或脂肪产品)
a)巧克力
本方法描述了1000g番茄红素巧克力的产生，其被分配为单一10g巧克力，单一10g巧克力各自含有嵌入巧克力基质中的7mg番茄红素。
成分：1000g Green&Black的有机85％可可巧克力
4.667g Lycored Lyc-O-Mato 15％油树脂
产生环境的环境温度应为20-21℃。
将大量储备的Lyc-O-Mato 15％油树脂温热至40℃的温度并维持在该温度直到以后需要。
取下重量为约25-30g的单一矩形块的巧克力。将这块巧克力储存在单独的容器中，直到以后需要。
将1000g巧克力的剩余部分分成小块。
在合适的容器中，将巧克力熔化至48℃±1℃的温度，在熔化过程期间不超过这个温度。
在熔化过程期间搅拌巧克力。当巧克力看起来已经完全熔化时，充分搅拌以确保混合物均匀且所有巧克力熔化。
将保存的25-30g的巧克力块放置在合适的天平上的敞口容器中，使巧克力的光滑表面向上。将天平去皮至零。将大量储备的Lyc-O-Mato 15％油树脂从40℃孵育中取出。通过旋转和倒转将Lyc-O-Mato 15％油树脂充分混合以确保混合均匀。不进行振荡。
通过倾倒将4.667g Lyc-O-Mato 15％油树脂仔细地分配到该25-30g的巧克力块上。过量的Lyc-O-Mato 15％油树脂可以用无菌移液器去除。
(4.667g Lyc-O-Mato 15％油树脂含有700mg番茄红素)。
将该巧克力块和Lyc-O-Mato 15％油树脂添加到48℃±1℃的熔化巧克力混合物中。使巧克力块熔化，同时充分搅拌以使Lyc-O-Mato 15％油树脂分散。
在巧克力块已经熔化后，继续搅拌混合物并保持48℃±1℃的温度另外10分钟，然后停止加热。
使混合物在20-21℃的环境温度冷却至31℃的温度。在冷却时搅拌混合物。
质量控制
通过以下来确保整个巧克力块的均匀性：
·每个样品至少10个800μm2(x 1,000)视场的显微术检查
-番茄红素均匀嵌入到巧克力基质中
-确保未观察到游离的番茄红素晶体
·-HPLC—反式番茄红素的浓度为0.7mg/1g巧克力块，截止值为± 0.05mg。
当混合物达到31℃的温度时，开始通过倾倒将10g的量分配到合适的单一模具中。在分配过程期间经常搅拌混合物，以确保番茄红素的均匀分布。
在分配过程期间，通过仔细地施加少量热量，使混合物维持在29-31℃的温度。使单一的10g巧克力在20-21℃的环境温度凝固。10g巧克力各自含有7mg番茄红素。
在凝固后，将巧克力储存在18-22℃避光包装。
b)巧克力涂抹酱
设备—参见上文关于乳制黄油的内容。
方案
将巧克力涂抹酱温热至最多40℃并软化。之后引入油树脂，并且通过使用匀浆器将其充分混合以实现最大均匀性。
实施例4.
饱和中链脂肪酸为主-基于坚果的产品
番茄红素花生酱L-花生酱的实验室产生方法
(虽然本实施例是针对特定的类胡萝卜素和花生酱，但是任何相同的方案可以用于其他基于坚果的产品、其他类胡萝卜素以及其中任何坚果产品是其中主要的、50％或更多的或唯一的脂肪成分的任何食品和饮料产品)
设备—参见上文。
方案
将花生酱温热至最多40℃并软化。之后引入油树脂，并且通过使用匀浆器将其充分混合以实现最大均匀性。
实施例5.
单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸—植物油
番茄红素油L-油的实验室产生方法
(虽然在此是特定的类胡萝卜素和向日葵油的实施例，但是相同的方案可以用于其他类胡萝卜素和植物油、坚果油、种子油和鱼油；相同的方案可用于其他类胡萝卜素和脂质产品，诸如ω3、其他必需脂肪酸、磷脂、或掺入或混入到这些脂质中的其他药物、营养保健品和生物活性分子等)
本方法描述了含有嵌入的7mg番茄红素的50ml植物油的产生。本方法既可以用于向日葵油，也可用以于橄榄油或任何其他植物油、坚果油或鱼油，这些油在环境温度可以是液态。
成分：50ml Flora向日葵油
或
50ml Napolina特级初榨橄榄油
70mg Lycored Lyc-O-Mato 10％油树脂
产生环境的环境温度应为20-21℃。
注意，如果橄榄油在储存时已冷却至约10℃，它可能会变得混浊。
使橄榄油温热至20-21℃的环境温度，则橄榄油会变清。这可能需要一些时间。
将大量储备的Lyc-O-Mato 10％油树脂温热至+40℃的温度并维持在该温度直到以后需要。在合适的玻璃量筒中量出50ml油。
将油转移到合适尺寸的玻璃瓶中。该瓶应为可密封的，因为它会用作番茄红素油的最终储存容器。将包含油的瓶放置在合适的实验室天平上。将天平去皮至零。取出已经温热至+40℃的大量储备的Lyc-O-Mato 10％油树脂。
通过旋转和倒转将大量储备的Lyc-O-Mato 10％油树脂充分混合以确保混合均匀。不进行振荡。将70mg Lyc-O-Mato 10％油树脂仔细地分配到去皮的天平上的50ml体积的油中。注意不要添加超过70mg，因为无法进行调整(70mg Lyc-O-Mato 10％油树脂含有7mg番茄红素)。
注意，将Lyc-O-Mato 10％油树脂添加到50ml体积的油中，使油树脂与玻璃表面的接触最小化，并且使混合更容易进行。
将瓶密封并通过温和旋转和倒转将油和Lyc-O-Mato 10％油树脂混合。不进行振荡。Lyc-O-Mato 10％油树脂的完全分散可能需要一些时间。在分散后，保护番茄红素油免受光照，并使其在20-21℃的环境温度放置过夜，以允许产生任何进一步的分散。
次日通过温和旋转和倒转再次混合。现在番茄红素油为可即用的 (ready foruse)。
将L-油避光储存在18-24℃的环境温度。
在即将使用前，通过温和旋转和倒转进行混合，以确保混合物均匀分散。
质量控制
通过以下来确保全部油的均匀性：
·每个样品至少10个800μm2(x 1,000)视场的显微术检查
-番茄红素均匀嵌入到油基质中
-确保未观察到游离的番茄红素晶体
HPLC—反式番茄红素的浓度为0.233mg/1g油物质，截止值为±0.02 mg。
分析方法
显微术
对于脂滴和脂肪球的测量及其尺寸的定量，使用Olympus BX41双目显微镜用Cell^B软件进行形态计量分析。从10个随机选择的x1000的显微镜视野收集所有参数。
疏水性
测定原理
可能存在许多测量烃的变化并且特别是脂质分子的构型、结构组织、堆积和相互作用的变化的方法。化学上完整但物理上受扰动的脂质的主要特征之一将是其疏水性的某些变化。
因此，可以辅助测量这些由类胡萝卜素引起的变化的测定将是有用的。
已知气体分子在疏水性区域中比在极性结构或液体中更易溶解。例如，分子氧在完整脂质膜中的溶解度可以是在周围水性溶液中的4倍至10倍 [1-5]。换言之，人们可以使用对脂质或其他碳水化合物中的可溶性气体的测量来测量其疏水性。这种方法似乎是合乎逻辑的，但是就我们所知，从未公开过。
在此我们描述了将脂质的疏水性度量为其基质内可溶性分子氧的浓度的函数的新方法。
存在许多测量固体、晶体以及实际上脂质结构中的分子氧的方法。几乎所有的方法都是物理方法，诸如ESR[1]或极谱法[3]。但是，我们决定使用简单且快速得多的胶束加速还原-氧化催化分析法(micellar acceleration red-ox catalymetry)[6]。该测试可以测量十几个平行样品中的 O2，所述平行样品不仅是模型系统中的脂质，还有来自人类血液的循环脂蛋白[7]。
结果
脂滴和脂肪球的尺寸
将番茄红素掺入到黄油中导致其脂滴的尺寸显著增加，并且许多脂滴的直径达到大于100倍或甚至300倍。在表1中呈现了脂滴的变化的统计定量。这种作用是剂量依赖性的，并且已经可以对少于1个番茄红素分子 /224,000个黄油甘油三酯分子观察到这种作用。
这种增加在1:3,200或高于1:3,200的比时达到其饱和坪水平(表1)。
表1.番茄红素对乳制黄油的脂滴的尺寸变化的作用。
Figure BDA0002712853970000321
当将虾青素添加到表2中示出的黄油中时，观察到类似的变化。
表2.虾青素对乳制黄油的脂滴尺寸的作用。
Figure BDA0002712853970000331
当将两种其他的类胡萝卜素(叶黄素和内消旋玉米黄质，50:50)的组合添加到黄油中时，观察到类似的变化，图1。在低至1个类胡萝卜素分子与224,000个黄油甘油三酯分子的浓度，已经观察到脂滴直径的显著变化。
感兴趣的是，当番茄红素被添加到乳制黄油中，并且然后随后添加到奶或奶油中时，脂滴即使在被水性介质显著稀释后仍然增大。此外，这种增大不受酸奶培养物产品发酵的影响。
此外，当最初将含有番茄红素的黄油添加到奶中，并且然后添加到用于制作冰淇淋的混合物中时，制成品中的脂滴仍然增大。观察到香草冰淇淋和巧克力冰淇淋均是如此。
当将类胡萝卜素添加到具有相对高饱和脂肪酸百分比的动物脂肪中时，观察到类似的脂肪球增加的趋势，尽管程度较小。番茄红素或虾青素的最大剂量引起类似的猪肉脂肪球直径的增加，仅增加50％，图2和表3。
在牛肉脂肪的情况下，番茄红素掺入导致其脂肪球的增加较小，仅增加30％，图3。但是，当添加虾青素时，它们的直径增加至2.5倍，图4a。
表3.虾青素对猪肉脂肪球尺寸的作用。
Figure BDA0002712853970000341
当类胡萝卜素中的一种(番茄红素)被添加到可可脂(另一种富含不饱和中链脂肪酸的产品)中时，观察到类似的脂肪球增大的作用(图4b和图4c)。
当番茄红素被添加到富含单不饱和脂肪酸的橄榄油中时，它以剂量依赖性方式使橄榄油脂滴的尺寸增加，和表4。
表4.番茄红素使橄榄油脂滴尺寸增加。
Figure BDA0002712853970000342
当另一种胡萝卜素，β-胡萝卜素，被添加到这种油中时，脂滴的尺寸有类似的剂量依赖性增加。
将番茄红素添加到多不饱和向日葵油或芥花油中，导致类似的其脂滴以剂量依赖性方式增大的作用，参见表5。
表5.番茄红素使向日葵油脂滴尺寸增加。
Figure BDA0002712853970000351
形态计量分析的数据通过Cell^B程序Olympus BX41提供；含不同浓度番茄红素的向日葵油的油滴尺寸的微观特征。(10个随机选择的×1000 的显微镜视野)
将β-胡萝卜素添加到向日葵油中也引起向日葵油脂滴的剂量依赖性增加。
将番茄红素添加到另一种多不饱和油(在本例中是鱼肝油)中的作用是其脂质结构的尺寸的剂量依赖性增加。对于橄榄油和向日葵油，由番茄红素引起的这种直径增加可以达到20倍，对于芥花油和鱼肝油是50或100 倍。
如同在乳制黄油的实验中一样，当番茄红素掺入的比小于1个番茄红素分子与这些油的100,000个脂肪酸分子时，已经可以观察到这种滴尺寸增加。
疏水性
在以上实验中观察到的油滴尺寸的物理扩大通过对其疏水性变化的独立测量值来评估。在表6中呈现的数据显示，根据分子氧在其中的溶解度增加，在向日葵油中包含番茄红素使它们的滴的疏水性增加。用这种方法，当番茄红素与脂肪酸的比达到1比10,000时，有可能检测到这些变化，并且然后这是剂量依赖性作用。这种升高在1:4,000的比时达到其坪水平。
表6.番茄红素根据氧气在向日葵油中的溶解度使向日葵油的疏水性增加。
Figure BDA0002712853970000361
类胡萝卜素使烃的粘度和密度降低：脂肪和油—润滑及其他
测量类胡萝卜素破坏烃/脂质折叠的水平的方法
方法—产品制备
在本节中描述的实验中使用的所有产品如以上描述的制备。
方法和结果
实施例6.
方法—掺入类胡萝卜素的脂肪/烃产品在硬表面或液体表面上的铺展性。
上文描述的由类胡萝卜素引起的脂滴或脂肪球的增大转化为其产品的粘度的降低。这可以不用任何仪器而目视观察到—粘度下降的这种食品物质的油滴或熔化的脂肪滴铺展覆盖更大的表面积。
当将虾青素添加到乳制黄油中时，可以目视观察到其粘度的降低。在测量和比较铺展的滴的尺寸后，这种下降被评估为约3，(图5)。
当番茄红素或虾青素被添加到另一种脂肪食品(牛肉脂肪)中时，观察到类似的粘度降低。
实施例7.
方法—掺入类胡萝卜素的脂肪/烃产品在水或其他水性液体表面上的铺展性。
1.将直径13.5cm的培养皿用未加热的水填充至边缘。
2.用1ml移液器从标准化高度(30cm)将0.3ml橄榄油或向日葵油滴到表面上。
3.撞击后30秒对所得的滴进行拍照和测量。
4.为了增加可靠性，重复该程序5次。
5.然后对含有或不含有不同浓度的类胡萝卜素的橄榄油和向日葵油重复步骤1-4。
在这些对植物油的实验中，添加番茄红素或虾青素引起植物油的粘度降低比以上对饱和脂肪产品的实施例中显著更大，图6A。例如，番茄红素使橄榄油在水面上的铺展性增加至11倍，而向日葵油增加至23倍。这些变化是剂量依赖性的。值得注意的是，这种测量铺展的滴的尺寸的简便方法的灵敏度在于，当在这些油脂质的约120,000个分子中仅有1个番茄红素分子时，该方法能够经由其物理特性的变化来检测脂质折叠的变化。含有这种小的比的番茄红素的橄榄油或向日葵油的脂滴在水面的铺展直径已经是纯油滴的直径的6-8倍大。
在另一个实验中，当番茄红素以1比40,000的分子比混入熔化的可可脂中时，这导致可可脂以覆盖培养皿中大部分水性表面的连续块的形式凝固(图6B)；而在对照实验中，熔化的可可脂凝固成大量的小滴(图6C)。
为了评估特定脂质分子在建模胃环境中的可能行为/铺展性，使用了 pH 2.5的0.05M磷酸-NaCl缓冲液。证明了单一滴含有0.5％番茄红素的二十二碳六烯ω3酸(DHA)立即铺展并且形成覆盖培养皿中的缓冲液整个表面的膜。应用单独的DHA的相同尺寸的滴导致其重组装成两个具有显著更小脂质表面积的紧凑单元(图6D)。
实施例8.
方法—测量覆盖特定固定区域/表面所需的掺入类胡萝卜素的脂肪/烃产品的质量。
评估由类胡萝卜素引起的油粘度变化的另一种方法将是测量覆盖相同尺寸的水面将需要多少油。油的粘度越低，油将越可铺展开，并且因此覆盖该表面所需的油将越少。因此，通过测量覆盖特定水面将需要多少油，我们可以评估掺入类胡萝卜素对脂质折叠造成多深的变化。
图7中的实验结果说明了这种方法。该图示出了，对于橄榄油，当与虾青素混合时，仅需要15ml来覆盖水面，而对于未修饰的油，需要多43％，即21.5ml。番茄红素掺入引起油的脂质的甚至更深的破坏，这意味着覆盖相同水面积所需的油减少了几乎60％。
通过铺展性测量粘度的变化不仅可以用于液态烃，还可以用于其他液体，包括水性液体，例如但不限于脂质悬浮液、乳液、滴或胶束。
在我们的实验中，已经证明了由番茄红素掺入引起的乳制黄油粘度降低的作用，即使在其颗粒被显著稀释并混入到奶或奶油中之后仍然保持该作用。感兴趣的是，注意到，产品(例如其中脂肪仅为3％的奶)的小的组分的物理特性的变化会影响整个产品的粘度。对于用番茄红素修饰过脂肪的产品，铺展在玻璃表面上的奶和奶油的滴的尺寸显著大于对照的未修饰产品。
此外，这种作用不受酸奶培养物产品发酵的影响。
在这些实验中，我们还注意到，番茄红素对脂质的破坏导致了不依赖于粘度的其他物理特性(诸如它们的密度)的变化，并且含有番茄红素的脂质级分比不含番茄红素的脂质级分轻。
结论
具有不同的饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的谱和浓度的脂肪和油的粘度和密度的降低表明，由类胡萝卜素造成的脂质分子的构型、结构组织、堆积和彼此相互作用的变化可以用于范围广泛的烃。
这些新特性的应用可以用于但不限于：
-增加油、黄油、人造黄油和其他基于脂肪的食品的铺展性；
-增加其中脂肪仅是其一部分的食品或饮料产品的铺展性；
-增加基于工业固体脂肪的产品的铺展性和渗透性；
-增加基于工业液体油或其他烃的产品的渗透性和铺展性；
-为了任何目的，包括减少机械部件的摩擦、或其他技术、运输、工程或其他应用，可以通过增加基于工业脂肪或油或其他烃的产品的铺展性和渗透性来改善它们的效用特性，诸如润滑或油脂润滑；
-当将需要较小粘度和较低密度的材料来覆盖烹饪用具表面或烹饪食品表面时，降低/节省/节约烹饪实践中食用脂肪或油的使用；-这将降低用于这些目的的基于脂肪或油的产品的量，从而降低烹饪产品的成本和烹饪过程本身的成本，并因此降低烹饪食品的成本；
-当为了任何目的，包括减少机械部件的摩擦、或在其他技术、运输、工程或其他应用中，将需要较小粘度和较低密度的材料来覆盖相同的表面以进行润滑或油脂润滑时，降低/节省基于工业脂肪或油或其他烃的产品的使用；-这将降低基于脂肪或油或其他烃的产品的使用量，从而降低它们的成本和使用它们的过程的成本，并因此降低当这些烃将被应用时的产品的成本；
-降低生物柴油或其他烃燃料的粘度和/或密度，这将导致减轻燃料泵和喷油器的磨损，这将改善从喷油器喷出的燃料喷雾的结构，减小喷雾角度并增加喷雾穿透性，这将改善使用由类胡萝卜素修饰的燃料的发动机或机械的功效，延长寿命并降低成本。
类胡萝卜素减少烃的熔化时间和解冻时间：脂肪和油—从食品到润滑油、防冻剂和燃料
方法—产品制备
在本节中描述的实验中使用的所有产品如以上描述的制备。
方法
实施例9.
熔化时间
将约20mg含有或不含特定浓度的类胡萝卜素的黄油、或猪肉脂肪、或牛肉脂肪、或可可脂、或巧克力放置在实验室载玻片的表面上，并且在实验室培养箱(TLK39)中在37℃孵育。
实施例10.
解冻时间
为了确定解冻时间，将200μl的冻结的油的等分试样在20+2℃的环境温度孵育直到它们完全熔化。用实验室计时器(QUANTUM)测量测试样品熔化所需的时间段。
结果
熔化
上文描述的由类胡萝卜素引起的脂滴或脂肪球的增大转化成了测试产品的其他物理变化、熔化时间和解冻时间的降低。
将虾青素掺入到乳制黄油中导致了剂量依赖性方式的加速熔化过程。在虾青素浓度为每1g黄油0.3mg时，熔化时间从140秒减少至38秒，减少多于3.5倍，图8。
将番茄红素或虾青素掺入到猪肉脂肪中也导致其熔化时间的剂量依赖性减少，图9、图10。感兴趣的是，在虾青素分子数目与这些脂肪分子数目的比为1比100,000时，已经记录到这些变化。
类似地，虽然程度较轻，但也观察到类胡萝卜素对牛肉脂肪的这种剂量依赖性作用，图11、图12。
在图13中呈现了通过掺入番茄红素，剂量依赖性加快了可可脂的熔化时间。在番茄红素浓度为0.3mg/1g该黄油时，熔化时间从16.5分钟减少至仅2分钟，减少多于8倍。
在基于可可脂的产品诸如白巧克力、奶巧克力和黑巧克力中观察到了类似的熔化时间的显著变化。图14中呈现的结果示出了通过掺入番茄红素，剂量依赖性减少了白巧克力的熔化时间。在番茄红素浓度为0.3mg/1g 巧克力时，熔化时间从11分钟减少至4分钟，减少刚好低于3倍(just under 3 fold)。
图15中呈现的结果示出了不管温度方案如何：方案I—28℃，方案II —29℃，方案III—30℃，三种不同的类胡萝卜素—番茄红素、叶黄素和虾青素—可以减少黑巧克力的熔化时间，尽管减少的程度不同。
图15中呈现了这些类胡萝卜素对黑巧克力熔化时间变化的剂量依赖性作用。在浓度为每1g巧克力1mg时，对于番茄红素熔化时间从19分钟减少为8分钟，对于叶黄素为6分钟，并且对于虾青素为5分钟。这在图16(番茄红素黑巧克力)和图17(玉米黄质巧克力和玉米黄质+叶黄素巧克力)中进一步示出。
控制巧克力的熔化时间是一个重要的物理因素，尤其受到消费者的重视，从而受到巧克力行业的重视。巧克力熔化越快，‘口感’越令人愉快，并且巧克力味道也越佳/越丰富。
感兴趣的是，也在其中巧克力不是唯一成分的产品中观察到由类胡萝卜素引起的巧克力熔化时间的变化。
例如，在巧克力涂抹酱的实验中，当每1克该产品中番茄红素为0.25mg 至0.5mg时，该产品熔化时间减少了30％-35％，图18。
此外，这种现象并不仅限于巧克力或含有巧克力的产品。
在含有完全不同的脂肪的产品中，我们观察到了类似的作用，在花生酱中添加番茄红素导致其熔化时间减少，图19。
结果
巧克力起霜
奶巧克力通常是两种不同脂肪可可脂和奶的混合物。可可脂本身，也就是黑巧克力，含有不同甘油三酯级分的混合物。不同的脂肪和相同来源脂肪的不同级分具有不同的熔化温度和熔化速率。因此，在储存或温度应激期间，巧克力发展出所谓的“起霜”。这发生在巧克力部分地熔化后开始冷却时。在这个过程期间，不同的甘油三酯将开始以不同的速率凝固，这将导致它们的相分离，并且在巧克力表面及其基质内出现不同的脂肪级分。
这不仅会不利地改变巧克力的外观，还会不利地改变它的味道。
在我们的实验中，我们注意到降低呈游离形式或作为奶或黑巧克力的一部分的可可脂的熔化时间，有可能降低或防止起霜。在我们的一个实验中，我们将含有或不含嵌入的虾青素的黑巧克力样品进行孵育。这两种样品都含有15％的粗榛子。在28℃孵育3个月后，并且然后在20℃孵育3 天，我们观察到出现巧克力起霜。如在图20A-B中示出的，混入虾青素的巧克力看起来比对照样品更能耐受于可可脂粘度的这些变化。
此外，在口中熔化对于消费者是一个重要参数，并且因此在巧克力行业中对生产商也是如此。它熔化得越快且越平稳，不仅所谓的“口感”越好，巧克力味道也越好。这一观察表明，将类胡萝卜素嵌入巧克力基质中有利于形成较小的巧克力晶体，已知较小的巧克力晶体与较大、较粗的巧克力晶体相比，与味觉感受器的相互作用不同。前者的相互作用导致感知到更丰富的巧克力芳香和味道，而后者导致芳香较少、苦味较多和味道较差。
结果
解冻
在图21中呈现的结果示出了将番茄红素掺入到橄榄油中可以显著加快其熔化/解冻时间。在番茄红素浓度为0.3mg/1ml油时，熔化时间从60 秒减少至6秒，即减少10倍。对于虾青素，在相同的浓度，这种减少是 11倍，从48秒减少至4.3秒，图22。β-胡萝卜素也能够加速橄榄油解冻，尽管未达到与番茄红素或虾青素相同的水平，图23。
对于向日葵油观察到了类胡萝卜素的类似作用。对于三种类胡萝卜素，虾青素、番茄红素和β-胡萝卜素，存在熔化/解冻时间的剂量依赖性减少，图24-图26。虾青素在0.3mg/1ml油的浓度时，使解冻时间减少了刚好高于3倍，而相同浓度的番茄红素使解冻时间减少了17倍。
将番茄红素掺入到芥花油/菜籽油中也导致熔化/解冻时间的剂量依赖性降低。在番茄红素浓度为0.3mg/1ml油时，熔化时间从85秒减少至40 秒，减少刚好大于2倍，图27。
将番茄红素掺入到另一种富含多不饱和脂肪酸的油(鱼肝油)中，也导致了类似的熔化/解冻时间的剂量依赖性减少。在番茄红素浓度为0.3mg/ 1ml油时，解冻时间从120秒减少至55秒，图28。
掺入虾青素对鱼肝油的熔化有类似的作用，尽管不如上文那么显著，图29。
在图30A中示出了将类胡萝卜素诸如虾青素或番茄红素添加到煤油或石蜡/灯油(一种有机烃产品)中，可以减少其熔化时间。甚至当这些类胡萝卜素中任一种的一个分子被添加到几乎180,000-190,000个这种油的分子中时，也观察到了这种效果。
防冻/防止凝固
在相对的实验中，类胡萝卜素被用于防止烃的冻结/凝固。当将一滴在 +40℃熔化的棕榈油放置在水面上时，它凝固成单个完整的漂浮块(图30B)。但是，当将番茄红素以1比40,000的分子比混入熔化的棕榈油中，并且将与先前实验中相同的质量的滴放置在水面上时，它凝固成大量分开的破碎颗粒(图30C)。
结论
具有不同的饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的谱和浓度的脂肪和油的熔化和/或解冻时间的减少表明，类胡萝卜素对烃折叠的破坏可以用于范围广泛的产品和应用。
这也意味着碳水化合物产品可以在较低温保持液态，并且类胡萝卜素可以被认为是一种防冻剂。
这些特性可以用于但不限于：
-在较低/较冷的温度、较冷的季节和较冷的气候中，降低油、黄油、人造黄油和其他基于脂肪或含有脂肪的食品的粘度和/或增加其铺展性；
-在较低/较冷的温度、较冷的季节和较冷的气候中，降低基于工业固体脂肪的产品的粘度和/或增加其铺展性和渗透性；
-在较低/较冷的温度、较冷的季节和较冷的气候中，降低基于工业液体油或其他烃的产品的粘度和/或增加其渗透性和铺展性；
-为了任何目的，包括在较低/较冷的温度、较冷的季节和较冷的气候中减少机械部件的摩擦、或者其他技术、运输、工程或其他应用，通过降低基于工业脂肪或油或其他烃的产品的粘度和/或增加其铺展性和渗透性来改善它们的效用特性，诸如润滑或油脂润滑；
-为了任何目的，包括减少机械部件的摩擦、或者其他技术、运输、工程或其他应用，通过防止基于工业脂肪或油或其他烃的产品冻结或加速其解冻来改善它们的效用特性，诸如润滑或油脂润滑；
-防止基于脂肪或油或其他烃的食品冻结或加速其解冻；
-降低巧克力的熔化时间，从而降低或防止其起霜，并改善其味道和口感；
-降低治疗性、美容性或个人卫生性油、软膏、乳膏、蜡、栓剂等的粘度和/或增加其铺展性并降低其熔化时间。
类胡萝卜素增加烃的热导率和热能储存能力：脂肪和油
在以上实验中观察到的油滴尺寸的物理扩大应导致油、脂肪和其他烃的热导率和热(heat)/热(thermal)能储存能力的增加。
实施例11.
加热乳制黄油—实验设计。
将小块的黄油(约1g)放置在一个金属盘中。将它们加热至350℃ (Revotherm,Scientific Instruments Ltd.)并煮沸3分钟。用实验室计时器(QUANTUM)确定达到沸点所需的时间。
在本实验中示出了，将一个番茄红素分子添加到多于22,000个乳制黄油甘油三酯分子中使这种黄油达到其沸点的时间减少了25％。当番茄红素分子的数目增加至10时，该时间减少了75％，图31。
实施例12.
加热水包油乳液
所有涉及加热的实验在实验室中使用允许在20℃和550℃之间的范围内精确设置热板温度的SHC-I Mycrocrystal顶部搅拌器热板(Maplelab Scientific)进行。
进行了另外9个加热实验，其中将纯的Napolina橄榄油、含有虾青素 (7mg/ml)的Napolina橄榄油或含有番茄红素(7mg/ml)的Napolina橄榄油仔细地倾倒在水面上以防止蒸发。对于每种油类型，测量(使用15ml Falcon 实验室管和1ml Pipetman移液器)并记录了完全覆盖杯(直径—7.4cm)中 100ml水样品的表面所需的油量。然后计算了所得油膜(完全覆盖水面所必需的)的厚度。在200℃、250℃和300℃的加热温度，比较了未覆盖的水样品和覆盖有三种不同的油的水样品的温度变化曲线。覆盖有油的水样品被加热直到水达到沸点(通常在99℃)。如以上描述的进行温度测量和结果记录。
重复方案至少三次，并记录每种油类型在每个时间段后的平均温度读数。
向脂肪或油中添加类胡萝卜素不仅增加了它们自身的热导率，还增加了它们在水性溶液中的乳液的热导率。
例如，将1个番茄红素分子添加到67,000个橄榄油脂肪酸分子中，使橄榄油在水中的乳液(50％:50％)的加热速率增加为在最初的3分钟内从10℃至18℃。将1个虾青素分子添加到71,000个脂肪酸分子中，在相同的水乳液中，使加热速率增加为从10℃至23℃，图32。
在本实验中，当水与橄榄油的比为75％:25％时，向油中添加与先前实施例中相同浓度的虾青素，不仅加快了乳液的加热时间，还使该乳液能够达到的最高温度显著增加，从62℃增加至90℃。添加番茄红素导致该最高温度达到100℃，图33。
实施例13.
烃与类胡萝卜素的复合物可以储存和释放热能。
步骤1.在室温形成不同类型的烃-类胡萝卜素复合物：
-含有番茄红素的油/脂质复合物，
-含有番茄红素的油/脂质复合物与水的乳液；
-含有番茄红素的非脂质烃复合物，
-含水或不含水的含有番茄红素的油/脂质复合物与非脂质烃复合物的组合。
步骤2.将它们包裹在防止氧气或任何气体扩散的箔或其他材料中。
步骤3.将以上制品在例如-18℃冷冻24小时。
步骤4.仔细地将这些制品放回室温。
步骤5.测量并观察释放的累积热能。
这种释放快速且导致爆炸；在图34中可以看到含有烃-番茄红素复合物的产品的炭残留物。
(应注意的是，所公开的本热循环实验的原理和步骤仅仅是一个实例，其可以被修改、多样化、优化和改适以用于不同的烃、脂质和类胡萝卜素的不同应用)
结论.
所观察到的烃-类胡萝卜素复合物积累、储存和释放热能的能力可以用于许多实际应用。
类胡萝卜素加快了油和脂肪的加热时间：
烹饪时间减少—烹饪食品的营养价值增加
增加油或脂肪的热导率可以，例如，减少使用这些产品时的烹饪时间。
烹饪实验
实施例13.
烹饪鸡胸肉
1.称出150g的鸡胸肉样品(视情况而定，精确的重量可以根据所讨论的肉而改变，只要任何一类肉中所有样品的质量相同)。
2.将样品浸在对照(橄榄油)中，确保油与样品的整个表面接触。
3.将烤箱预热900s至275℃的温度。
4.使用探针温度计，从样品的最厚点获取样品最初温度的数字读数。
5.将样品在烤箱中放置300s。
6.取出样品并从同一点获取数字温度计读数。记录读数。
7.重复步骤(5)。
8.重复步骤(6)。
9.重复步骤(5)。
10.重复步骤(6)。
11.现在样品已经烹饪900s，关掉烤箱。如果方案已经顺利运行，在此点样品温度应超过安全温度。达到所需温度的精确的点可以通过图形外推获得。
12.记录样品结果并且将数据在excel电子表格中制表。
13.对芝麻油、7mg虾青素/30ml橄榄油和7mg番茄红素/30ml橄榄油重复步骤(1-12)。记录所有结果。
14.对每种油类型重复步骤(1-13)三次，取结果的平均值，并且构建适合用于进一步分析和图形外推技术的图。
实施例14.
烹饪鲑鱼片
注意，这是基于先前实验中制定的方案。但是，经过大量校准后，某些质量已经改变，并且时间长度已经降低，以补偿鱼样品被视为“熟了”所需的较低目标温度(即63℃，而不是鸡肉所需的83℃)：
1.称出110g(鲑鱼)或120g(金枪鱼)的鱼片样品。
2.将鱼片样品浸在对照(橄榄油)中，确保油与样品的整个表面接触。
3.将烤箱预热900s达到275℃的温度。
4.使用探针温度计，从鱼片样品的最厚点获取鱼片样品最初温度的数字读数。
5.将样品在烤箱中放置180s。
其他步骤与以上实验相同。
实施例15.
烹饪腌制羊肉
为了确保绝对的方法标准化，用于烹饪每份腌制羊腿排的方案与以上使用的方案相同。腌制过程如下进行：
1.称出四份90g的羊腿排样品。
2.将每份样品放置在无菌塑料腌制容器中。
3.将60ml被测试的油(橄榄油、芝麻油、7mg虾青素/30ml橄榄油、 7mg番茄红素/30ml橄榄油)倾倒在每份样品上，使得样品被完全浸没。
4.将盖子盖在腌制容器上，稳定下压在里面的羊腿排和油上。
5.留置120分钟以确保油能够渗入羊腿排，这意味着每份样品都充分浸泡在各自类型的油中。
6.从腌制容器中取出样品，并遵循先前实验中记录的方案。
实施例16.
添加至橄榄油的番茄红素和虾青素对有和没有柠檬汁的鸡肝烹饪期间维生素B12保留/损失的影响。
本工作包的目的是评估在添加或不添加柠檬汁的情况下烹饪鸡肝时，在鸡肝烹饪期间维生素B12的保留/损失。为此决定检测番茄红素和虾青素在鸡肝烹饪期间对维生素B12保留的可能影响。
在如先前实验中的不同条件(添加水、纯橄榄油、含有番茄红素的橄榄油和含有虾青素的橄榄油)下烹饪的鸡肝中确定维生素B12浓度。同时对烹饪进行了两种改变；在其中一种中，肝的制备未添加柠檬汁；在另一种中添加了柠檬汁。重复这些实验(烹饪实验1和2)，以便为每个测量点提供两个独立的结果，以便实现更高的结果可靠性。
方法
烹饪实验
将来源于Sainsbury’s(Sainsbury’s英国鲜鸡肝400g)的整个鸡肝(重量在 25g和35g之间，参见图35)在单一的小铝箔容器(每个容器一个鸡肝)中进行烤箱烹饪(烤箱温度180℃)。在烹饪前应用以下制备条件：1)添加15ml 含有番茄红素(7mg/ml)的Napolina橄榄油；2)添加15ml含有虾青素(7mg/ml) 的Napolina橄榄油；3)添加15ml纯Napolina橄榄油；4)添加15ml水；5) 添加15ml含有番茄红素(7mg/ml)的Napolina橄榄油和3ml新鲜柠檬汁；6)添加15ml含有虾青素(7mg/ml)的Napolina橄榄油和3ml新鲜柠檬汁；7) 添加15ml纯Napolina橄榄油和3ml新鲜柠檬汁；4)添加15ml水和3ml新鲜柠檬汁。在烹饪前向每个鸡肝中添加300mg盐。与先前对鲑鱼和哺乳动物(牛和羊的)肝的实验相比，橄榄油、水和柠檬汁的量以及添加的盐的量降低了40％，这是因为与先前测试的产品相比，鸡肝的尺寸较小。
将肝翻转若干次，以便确保在分别添加油/水和柠檬汁后，肝被添加的液体完全覆盖。在烹饪过程期间，在以下时间点使用数字食品温度计对肝的内部(成熟)温度进行测量：3分钟、6分钟、9分钟、12分钟、15分钟和 18分钟。登记和记录每个时间点的温度测量值。
所有容器必须从烤箱中取出(连同支撑性烤箱丝架)以进行温度测量；因此，只有肝在烤箱中的时间被计为烹饪时间。在肝的内部温度达到75℃ (鸡肝的成熟温度)时，从相关的肝仔细地(始终特别注意避免同时收集到烹饪液体)采集(使用手术刀片和按捏镊)小的(在0.3g和0.5g之间)肝组织碎片，并且立即放置在含有1ml样品稀释缓冲液(来自维生素B12 BioAssay ELISA试剂盒的PBS，参见下文)的15ml实验室管中。在烹饪实验前还采集了另外的新鲜鸡肝样品。
鸡肝样品制备
将含有样品的管转移到实验室，并使用分析天平(Discovery DV114C, OHAUSCorp.)称重。向每个样品中添加样品稀释缓冲液，以提供19ml样品稀释缓冲液/1g鸡肝样品的比。添加稀释缓冲液后，使用IKA T10基本型Ultra-Turrax匀浆器系统以最大速度(30,000RPM)对样品进行匀浆。对每个样品进行匀浆后，拆开匀浆器并仔细地清洁其转子和定子两者，以防止样品交叉污染。对所有样品进行匀浆后，使用Hettich Universal 320实验室离心机将获得的匀浆物以RCF＝1920g(4500RPM)离心10分钟。将来自每个管的600μl所得上清液转移到预标记的单一Eppendorf管中，用于维生素B12浓度确定。在每次烹饪实验后24小时内完成样品匀浆和上清液制备。在分析前，将上清液储存在4℃。
维生素B12浓度确定
在烹饪实验后48小时内对所有样品进行分析。维生素B12 BioAssayTM ELISA试剂盒(US Biological)用于维生素B12浓度确定。在未稀释的上清液(1g肝+19ml缓冲液)以及1/2、1/4和1/8稀释液(后者仅用于未用柠檬汁烹饪的样品)中确定来自烹饪实验的样品的维生素B浓度。使用试剂盒提供的样品稀释缓冲液(PBS)制备稀释液。根据试剂盒提供的方案，以50μl 溶液进行B12浓度评估。
维生素B12浓度确定使用Multiscan FC微量板光度计(Thermo FisherScientific)通过测量由试剂盒生产商建议的450nm(参考波长620nm)处的可见光吸光度来进行。以一式两份测量所有校准标准品。测量结果使用 Multiscan FC系统的SkanIt软件(应用四参数逻辑算法)来分析。原始样品的维生素B12浓度通过考虑材料处理期间的样品稀释来重新计算获得。在所有测量完成后，通过对每组条件取平均浓度值将两个烹饪实验的结果结合。
实施例17.
添加至橄榄油的虾青素和番茄红素对烹饪期间食品中维生素D3损失的影响。
本工作包的目的是评估由于食品制备期间施加的热处理而引起的维生素D3的可能损失。本工作已经在一个主要实验的基础上完成，所述主要实验：确定在不同条件下烹饪的野生鲑鱼中维生素D3浓度。
方法
将野生太平洋Keta鲑鱼片(每片约115g)在单一的小铝箔容器中进行烤箱烹饪(烤箱温度180℃)。在烹饪前应用以下制备条件：1)添加25ml含有虾青素(7mg/30ml)的Napolina橄榄油；2)添加25ml含有番茄红素(7mg/30ml) 的Napolina橄榄油；3)添加25ml纯Napolina橄榄油；4)添加25ml水。将鲑鱼片翻转若干次，以便确保在分别添加油或水后，鲑鱼片被添加的液体完全覆盖。之后在鱼的各部分的表面上施加500mg盐和5ml新鲜柠檬汁。在烹饪过程期间，在以下时间点使用数字温度计测量鱼的内部(成熟)温度： 8分钟、12分钟、16分钟和20分钟。所有容器都必须从烤箱中取出以进行温度测量，因此只有鱼在烤箱中的时间被计为烹饪时间。在鱼的内部温度达到62℃(鲑鱼的成熟温度)时，立即从相关的部分采集(使用手术刀片和按捏镊)小的(约1g)鱼碎片，并且放置在含有1ml蒸馏水的15ml实验室管中。在烹饪前还采集了另外的鱼样品。还从新鲜鲑鱼的包装中采集了 1ml鱼‘汁’样品，并且还采集了1ml当用水烹饪鲑鱼时产生的鱼‘酱’样品。记录每个时间点的温度测量值。
鲑鱼样品制备
将样品转移到实验室，并使用分析天平(Discovery DV114C,OHAUS Corp.)称重。除了‘汁’和‘酱’样品外，向每个样品中添加蒸馏水，以提供9ml水/1g样品的比(将这些样品视为1/10稀释液)。向‘汁’和‘酱’样品中添加1ml蒸馏水以产生1/2稀释液。在此步骤后，使用IKA T10基本型Ultra-Turrax匀浆器系统以最大速度(30,000RPM)对所有样品进行匀浆。对每个样品进行匀浆后，拆开匀浆器并仔细地清洁其转子和定子两者，以防止样品交叉污染。在进行匀浆后，用四体积的蒸馏水(1ml匀浆物+4 ml水)从生鱼、用水烹饪的鱼、用纯橄榄油烹饪的鱼、用含有番茄红素的橄榄油烹饪的鱼和用含有虾青素的橄榄油烹饪的鱼的匀浆物制备第二稀释液(产生50x稀释液)。从以上描述的鲑鱼‘汁’和‘酱’样品产生类似的稀释液(产生10x稀释液)。最后，从用橄榄油、含有番茄红素的橄榄油和含有虾青素的橄榄油烹饪的鲑鱼制备的匀浆物的50倍稀释液产生另外的5倍稀释液(产生250x稀释液)。在制备了所有样品稀释液后，提取程序主要根据VitaKit DTM(Chrystal Chem,Cat.No.72051)的说明书中提供的建议进行。但是，应注意的是，由于试剂盒是为奶样品分析而设计的，因此对提取程序必须引入修改。取1ml每种匀浆物到新的15ml实验室管中。向每支管中添加0.55g颗粒KOH。将管(放在架子中)用铝箔覆盖(以保护样品免受光照)，并进行三个循环的4分钟孵育，随后剧烈振荡2分钟。然后向每支管中添加2ml己烷，将管封闭，再次用铝箔覆盖并剧烈振荡2分钟。之后，使用Hettich Universal 320实验室离心机以RCF＝1920g(4500RPM)离心所有管5分钟。将从每支管得到的200μl上清液转移到预标记的单一 Eppendorf管中，用于维生素D3浓度确定，并且在分析前保存在暗处。
维生素D3浓度确定
VitaKit DTM ELISA试剂盒(Chrystal Chem,Cat.No 72051)用于确定从样品匀浆物产生的提取物的维生素D3的浓度(参见上文)。根据试剂盒提供的方案，在蒸发后，以提取物的10μl级分进行D3浓度确定。所有的孵育步骤均按照方案的建议在暗处进行。
提取维生素D3后立即进行ELISA测试的必要性限制了实验中的最大测定数目。为此，从试剂盒提供的微量滴定板取出九个微量滴定孔条。在本实验中仅使用了三个微量滴定孔条。
维生素D3浓度确定使用Multiscan FC微量板光度计(Thermo FisherScientific)通过测量450nm处的光吸光度进行。使用Multiscan FC的SkanIt 软件(应用线性回归算法)分析结果。原始样品的维生素B12浓度通过考虑材料处理期间的样品稀释来重新计算获得。
结果
烹饪时间减少
在我们的实验中示出了将类胡萝卜素添加到食用油中导致烹饪所需的时间减少。
例如，当仅1个番茄红素分子被嵌入到橄榄油的67,000个脂肪酸分子中时，鸡胸肉烹饪加快了2分12秒。当1个虾青素分子被添加到70,000 个脂肪酸中时，与对照橄榄油过程相比，烹饪时间加快了5分钟或三分之一，图35。
当烹饪鱼时，观察到了类似的积极作用。鲑鱼片在番茄红素橄榄油中的烹饪时间减少了41秒，而在虾青素油中的烹饪时间减少了1分4秒，图36。在另一个实验中，在番茄红素油中完成烹饪金枪鱼片快了1分钟，图37。
当烹饪羊肉时，虾青素油不具有以上实验中的加速作用。但是，在番茄红素油中烹饪，与对照橄榄油相比，烹饪时间减少了4分2秒或三分之一，图38。
保留对健康重要的营养素维生素D3和B12
鸡肝在番茄红素油中的烹饪时间加快了多于3分钟，并且在虾青素油中的烹饪时间加快了2分钟，图39，导致在即食产品中保留的维生素B12 的水平显著更高。该维生素的浓度多于第一个实验中的两倍，不管它是用还是未用另外的柠檬汁烹饪。虽然对于虾青素油，B12的浓度也较高，但仅在用柠檬汁烹饪肝时，差异才显著，为50％，图40。
野生鲑鱼在番茄红素油或虾青素油中的烹饪时间加快使其从24分钟减少至14分钟或减少40％，图41。但是，在后一个实验中，它并未转化为在烹饪的产品中维生素B12的任何显著保留。同时，在番茄红素油中烹饪导致即食鱼中该维生素水平为在对照橄榄油中烹饪的鱼的15倍高，图 42。
对于维生素D3，加快的烹饪时间转化为两种类型的类胡萝卜素油对维生素D3的保留。对于虾青素油，该维生素的浓度比对照烹饪产品高多于 60％，而对于番茄红素油，其为约2.4倍多，图43。
在图44中呈现了对在含有嵌入的类胡萝卜素的油中烹饪的鱼的维生素B12和D3的保留效果的总结。
结论
烃(特别是脂肪和油)的热导率和热容的增加，表明类胡萝卜素对其折叠的破坏可以用于范围广泛的产品和应用。已知具有较高热导率的油将更有效地传递热能。
这些特性可以用于但不限于：
-增加发动机、或散热器、或其他工业油、或润滑剂、或液压流体或其他流体的传热能力，这将导致降低和减轻磨损，并最终改善使用其的发动机或其他机械的功效；
-增加含有嵌入的类胡萝卜素的食用油的传热能力将加速烹饪或加热食品的工艺，这继而将导致节省烹饪所需的时间和燃料，从而提高效率并降低工艺成本；
-保留用油烹饪的食品中的必需营养素、维生素和其他对健康重要的分子(它们可能被热降解或无效化)或降低其损失；其结果是—
-改善熟食的营养价值。
类胡萝卜素使烃的燃料效率增加
油、脂肪和其他烃的热导率和热容的增加可以继而导致燃料效率增加。
实施例18.
类胡萝卜素改善燃烧灯油的效率
用灯油(煤油(Paraffin)(汽油(petroleum))，C5-20，闪点>65℃)制备番茄红素和虾青素的不同稀释液。
在本实验中，测量了两种参数：
-燃烧时间—从点燃灯芯且火焰启始至其自行熄灭的时间。
-其熄灭后灯内剩余的燃料的残留量。
对不同范围的灯油体积和类胡萝卜素浓度重复相同设计的实验。
结果
在用15ml灯油进行的实验中，在所有含有含类胡萝卜素的油的灯中火焰燃烧时间比对照灯显著更长。当所有灯中的火焰自行熄灭时，测量燃料的残留体积。在所有四盏含有虾青素油的灯中和四盏含有番茄红素的灯中的三盏中，油的残留体积显著大于对照灯，在2倍和5倍之间，表7。
表7.火焰熄灭后灯内剩余的油的残留体积
Figure BDA0002712853970000541
在本实验中，当油的体积增加至33ml时，在对照灯中火焰的燃烧时间为约7小时，但在含有虾青素油的灯中，在8小时后观察到火焰。同时，如先前的实验中一样，尽管事实上在含有含该类胡萝卜素的油的灯中火焰的燃烧持续时间更长，但是燃烧的油的量显著更少。
在本实验中，火焰在8小时内自行熄灭。剩余的未燃烧的油的体积为 5ml。当进行本实验的人员熄灭仍在燃烧的含有虾青素的油时，灯内残留的油体积为14ml。这意味着在对照实验中在8小时内燃烧了28ml油，即燃烧速率为3.5ml/小时。
在虾青素油中，19ml油燃烧了相同的时间，因此燃烧速率为2.375ml/ 小时，或几乎是1.5倍的效率。
在随后的实验中，当灯油的体积增加至100ml时，观察到相同的效果。在含有虾青素的灯油中，火焰的燃烧持续时间比含有对照油的灯长多于5 小时，但燃烧的油的量显著少于含有对照油的灯。
结论
所观察到的相同或甚至降低的量的燃料的燃烧时间增加表明，类胡萝卜素的掺入使油和可能的其他烃的燃料效率增加。
类胡萝卜素破坏烃分子的构型、结构组织、堆积和彼此相互作用的这种用途可以具有许多实际应用：
-增加火或火焰的燃烧时间或热量产生，而不增加燃料消耗或降低燃料消耗，从而
-增加燃烧燃料以产生光、热、电、磁、机械或其他形式能量的灯、发动机、发电机或其他机械或装置的功效，并且因此一方面增加它们的功效和性能，并且另一方面节省燃料消耗成本并降低使用这些装置的成本。
类胡萝卜素使脂滴和球的尺寸增加，并且降低了食用油和脂肪的粘度，这导致：
-降低酸性降解/胃降解速率，从而改善脂质生物可利用度，
-降低脂质酶消化并降低胃肠道转运时间。
a)具有增加的生物可利用度和改善的临床功效的新的药物、营养保健品和功能性食品。
胃的pH是高度酸性环境，并且取决于它的空度(emptiness)从1.5或3.5 变化。一些烃，且特别是多不饱和脂肪酸或磷脂，在其结构中具有亲核元素，在这种酸性pH可以容易被氧化、修饰并最终降解。由于摄入的脂质以悬浮液或胶体的形式存在于胃中，因此调节这些颗粒氧化速率的主要限制因素将是其表面的尺寸。
实施例19.
类胡萝卜素使脂滴增大，保护它们免受酸性修饰/降解。
这种表述在两个体外实验中得到了证实，一个体外实验用脂肪酸(DHA ω3)，并且另一个体外实验用磷脂(磷脂酰胆碱，PTC)。
方法.
为了测量和定量这些脂质，我们使用了气相色谱术分析。
所有样品中的DHA和PTC浓度通过稍作修改的气液色谱术(Bowen, Kehler,Evans2010)以一式两份进行测量。简而言之，每个样品所需的2ml 储备溶液包含1.9ml甲醇和100μl乙酰氯。将100μl样品和2ml储备溶液在螺旋盖玻璃管中短暂地混合。将管盖上盖子并且在100℃加热60min。使管冷却至室温并且用1ml己烷萃取两次。将合并的己烷溶液在真空下蒸发(Scan Speed 32离心机)，并且将残留物用己烷重构至50μl的体积，转移至GC小瓶，并且在氮气下加盖。
脂肪酸分析用熔融石英毛细管柱(HP-5)，30m0.32mm内径(ID)，0.25 μm膜厚度(Hewlett Packard,USA)，带有火焰离子化检测器和手动进样系统的Shimadzu GC 2010气相色谱仪(Shimadzu,Japan)进行。温度程序，初始： 130℃，保持4min；斜坡(ramp)：4℃/min至280℃，保持2min。载气为 He，线速度为30cm/s。脂肪酸分析通过以50:1的分流比注射1μl每个样品进行。FID和进样口温度为300℃。采样频率为40Hz。脂肪酸鉴定用SUPELCO37COMPONENT FAME MIX(SSupelco,USA)进行。DHA浓度基于标准品浓度计算。在测定中使用了DHA和PTC的分析标准品(Sigma, USA)。
为了测量脂质酸性过氧化的终产物丙二醛(MDA)，我们使用了先前描述的方法(Petyaev等,2012)，其中将分析样品在0.05M PBS乙酸盐缓冲液 (pH 5.6)中孵育过夜。次日上午使用三氯乙酸停止反应。然后，使用来自 Cayman Chemical(MC,USA)的试剂和试剂盒，通过比色法测量MDA和其他可能的硫代巴比妥酸反应物质(TBARS)的浓度。
结果
将DHA在0.05M磷酸-氯化钠缓冲液pH2.5中在37℃孵育，导致该脂肪酸显著降解。但是，当将番茄红素以1mg或3mg/1克DHA的浓度混入时，这种降解被完全阻止，表8a。
在本实验中，我们使用了商业制品，该商业制品仅含有40％的DHA，其余的物质是与其他脂质的混合物。感兴趣的是，注意到酸性氧化不仅导致了DHA的降解，还导致了除棕榈油酸之外的19种其他脂肪酸的降解，这些脂肪酸存在于该产品中，并且它们包括其他ω3脂肪酸(二十碳五烯酸) 并且还包括其他多不饱和和单不饱和、饱和、短链、中链和长链脂肪酸(表 8b)。
表8a.由番茄红素引起的DHA基质变化降低了其对酸诱导降解(0.05 M，pH2.5)的敏感性的气相色谱术分析。
Figure BDA0002712853970000571
将番茄红素掺入到DHA制品中，降低了不仅是其中存在的该脂肪酸而且是所有其他脂肪酸对在pH2.5孵育2小时引起的酸性氧化/降解的敏感性，表8c。
表8b.在pH2.5孵育2小时导致DHA制品中存在的DHA和其他脂肪酸的酸性氧化/降解；气相色谱术分析。
Figure BDA0002712853970000581
为了确定将番茄红素掺入到脂滴的基质中引起的脂滴的增大不仅可以降低其完整结构的降解(如我们在以上实验中观察到的)，还可以导致对酸性降解引起的整个氧化级联反应的抑制，我们通过测量该级联反应的终产物MDA类对所述抑制进行了分析。
表8c.番茄红素改变了DHA和其他脂肪酸的折叠，降低了它们对酸性氧化/降解的敏感性；番茄红素浓度为1mg/1g DHA；气相色谱术分析。
Figure BDA0002712853970000591
将DHA制品的悬浮液和磷脂酰胆碱制品的悬浮液在与以上实验中相同的pH2.5的0.05M磷酸缓冲液中孵育2小时，导致了MDA的时间依赖性积累。将番茄红素混入到这些脂质中导致该参数显著降低，这表明该类胡萝卜素改变了脂质并使其对酸性氧化更不敏感(表9)。
表9.番茄红素改变了PTC和DHA的折叠，导致它们对酸性氧化/降解的敏感性降低；所有实验均以一式两份进行。
Figure BDA0002712853970000601
*其产品吸光度的发展重叠且与MDA无关。
实施例20.
摄入经类胡萝卜素改善的耐酸性脂质(滴)导致其生物可利用度和临床功效显著增加。
在以上实验中，我们证明了类胡萝卜素可以显著增加脂滴/形成物的尺寸和表面，包括在pH2.5时(图6c和图6d)，这导致了显著保护脂质分子免受其酸性氧化/降解。这可以导致更高水平的这些未修饰的且活性的分子存在于胃肠道中并被吸收。其生物可利用度的增加可以因此转化为这些脂质的更高的临床功效。
临床试验DHA-番茄红素。
为了验证这一点，进行了一项临床试验。32名患有中度高脂血症的年龄40-65岁的个体(血清甘油三酯(TG)>150mg/dl且LDL从130mg/dl至 160mg/dl)。将他们随机化并分为四组，每组8人：
-第一组补充了250mg不含番茄红素的DHA的常规制品(CF-DHA)，
-第二组含有7mg番茄红素，
-第三组同时但以两种单独的产品共摄入250mg DHA和7mg番茄红素，
-第四组接受了与250mg DHA配制在一起的7mg番茄红素 (LF-DHA)。
所有产品每天一次与正餐一起服用。本试验的持续时间为4周。
结果表明，摄入CF-DHA导致LDL显著降低(19.5mg/dl，p<0.05)，其伴随着对应的总血清胆固醇下降和强得多的血清TG浓度降低，中值降低了27.5mg/dl(表10)。
表10.在4周的试验中，DHA和DHA-番茄红素对升高的血清LDL 和甘油三酯的药效动力学比较(95/5％CI的中值)
Figure BDA0002712853970000611
由于DHA ω3的主要作用模式是抑制肝中的甘油三酯合成，这些被吸收的分子的功效可以通过它们影响血液中这一参数的能力来评估。临床试验结果显示，DHA-番茄红素混合物降低升高的TG是相同剂量的单独的 DHA的4.5倍强。这将允许我们假设由番茄红素引起的DHA滴表面的增加，这可能导致它们对胃/酸性降解的更高耐受性和脂肪酸分子在这种环境中的更佳保留，可以转化为该DHA的更高生物可利用度和最终功效。临床试验PTC-番茄红素。
29名最近诊断为患有非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)的患者保持习惯性膳食方案，每天口服补充450mg常规磷脂酰胆碱(PTC)制品或含有混合入7mg番茄红素的450mg PTC的制品。两组中的参与者都是随机化的，并且这是一项双盲临床研究。这种治疗两个月后，通过超声波扫描术和生物化学分析来评估肝尺寸以及肝酶的血清水平和炎症标志物。结果显示，在摄入番茄红素配制的PTC(L-PTC)的参与者中，锁骨中线肝尺寸的中值统计上显著地降低，从16.0cm(95/5％CI：17.1/15.5)降低至15.1cm(95/5％ CI：17.2/14.4，P＝0.021)，而PTC常规制品(R-PTC)对该参数仅有边际效应 (P＝0.044)。在胸骨中线肝尺寸中观察到类似的趋势(表11a)。此外，摄入 L-PTC后，在研究的终点时ALT值的中值存在降低(P＝0.026)，而R-PTC 没有统计上显著的作用(表11b)。在另一方面，摄入两种制品伴随有血清中炎性氧化损伤(IOD)和氧化LDL的值降低。仅在摄入L-PTC后，C-反应蛋白水平中度下降(中值从6.5[95/5％CI：7.7/5.8]mg/L降低至5.1[95/5％CI： 5.6/4.3]mg/L)。在NAFLD志愿者中观察到的L-PTC的更大功效可能反映了由于番茄红素对PTC滴的增大更佳地保护其免受胃酸性和可能的其他胃肠因素(它们可能影响PTC完整性并最终影响其临床功效)影响而改善的 PTC的生物可利用度。
表11a.用R-PTC和L-PTC治疗后的肝跨度参数 (95/5％CI的中值)
Figure BDA0002712853970000621
表11b.用R-PTC和L-PTC治疗后的血清AST和ALT (95/5％CI的中值)
Figure BDA0002712853970000631
(*)对于这两个表—与基线相比P<0.05
b)具有降低的脂质消化性和餐后血脂的新食品
如在先前实验中观察到的，类胡萝卜素对脂质折叠的破坏可以导致脂滴或脂肪球的尺寸增加。基本的生理学事实是，脂质颗粒越大，胃脂肪酶和释放到十二指肠中的胰脂肪酶需要越长的时间来分解它们。
因此，当一个人摄入基于脂质的产品时，类胡萝卜素增大其滴或球，这将导致该产品消化速率降低。因此，特别是当摄入该产品的量很大时，可能没有足够的时间对其所有脂质分子进行酶处理并随后吸收。
实施例21.
由于影响酶消化脂质的速率的主要限制因素是其乳液、胶体或其他颗粒的尺寸，我们进行了以下实验，以验证类胡萝卜素对脂肪/油滴或球的增大是否可以转化为胰脂肪酶对其消化性的降低。简而言之，将含有或不含混入的番茄红素的两个类似尺寸的固体可可脂样品放置在培养皿中的PBS 表面上，该PBS含有浓度为100单位/1ml的溶解的II型猪胰脂肪酶(Sigma)。将样品在37℃孵育24小时后，发现对照样品明显完全消化，而显著部分的含有番茄红素的可可脂没有消化(图45A-B)。
另外，如在以上描述的实验中观察到的，通过脂质与类胡萝卜素形成复合物而引起的脂质的构型、结构组织、堆积和相互作用的变化导致食用油和脂肪的粘度降低。这将使它们加速通过胃肠道GIT，并且因此降低这些脂质暴露于胃脂肪酶和胰脂肪酶、对胆汁和其他消化因子。
因此，脂质分子的构型、结构组织、堆积和彼此相互作用，它们滴直径的增加和它们在GIT中通过时间的加快这两种变化的结合，将导致它们的酶消化速率变慢。这将降低可以被吸收并进入循环血液的脂质的量。这也意味着类胡萝卜素对食用油和脂肪的修饰将导致食品具有降低的“可消化”卡路里或降低的身体卡路里摄入。
实施例22.
脂质-类胡萝卜素复合物的形成伴随着脂质分子的构型、结构组织、堆积和彼此相互作用的变化，导致降低脂质吸收和餐后血脂。
进行了四项交叉临床试验，以比较摄入全部为脂肪或部分包含脂肪(并且所述脂肪未用或用嵌入的番茄红素制备)的食品后的餐后血脂。
全脂肪产品是向日葵油和乳制黄油。一种含有约30％脂肪的产品是黑巧克力，而第四种仅含有约15％脂肪的产品是冰淇淋。
结果
在第一项交叉研究中，要求志愿者摄入50g纯向日葵油和一片白面包。在实验前采集血液并且在实验开始后的4小时内每小时采集血液。一周后重复相同的实验，但是此次要求同一志愿者摄入相同量的这种嵌入30mg 番茄红素的油。
在双表格12a-b中呈现了本交叉研究的结果。
摄入对照向日葵油后，总胆固醇的曲线下面积AUC的平均值为56.4 ±5.9mg/dL，对于LDL-胆固醇AUC的平均值为17±1.9mg/dL，并且对于甘油三酯AUC的平均值为25.5±2.8mg/dL。当摄入相同量但含有嵌入的番茄红素的油时，餐后血清的三种脂质参数中的两种的平均AUC显著更低，对于总胆固醇平均AUC为32±3.5p<0.01，对于LDL-胆固醇为14 ±1.6p>0.05，并且对于甘油三酯为11.5±1.6p<0.01。
表12a.摄入对照向日葵油后的餐后血脂。
Figure BDA0002712853970000651
表12b.志愿者摄入含有嵌入的30mg番茄红素的向日葵油后的餐后血脂。
Figure BDA0002712853970000652
在第二项交叉实验中显示出，摄入含有嵌入的30mg番茄红素的50 克乳制黄油伴随有所有三种测量的脂质参数的AUC均显著低于摄入对照黄油样品后的脂质参数的AUC，表13a-b。
表13a.摄入对照乳制黄油后的餐后血脂。
Figure BDA0002712853970000661
表13b.摄入含有嵌入的番茄红素的乳制黄油后的餐后血脂。
Figure BDA0002712853970000662
在第三项交叉研究中，首先要求志愿者摄入100g黑巧克力(70％可可)。然后连续三个小时每小时采集他们的血液。休息一周后，用相同的巧克力重复实验，但是此次番茄红素被嵌入到其中。
在表14a-b和表15a-b中呈现了实验结果。它们显示出，在摄入番茄红素巧克力后，三种测量的脂质的餐后AUC平均值低于对照实验。此外，前一实验中的血清散射的AUC平均值是后一实验中的值的一半，所述血清散射测量新吸收的脂质的池(pool)的总尺寸。
感兴趣的是，注意到在黑巧克力中，脂肪仅占黑巧克力的约30％。因此，观察到的结果表明，由番茄红素引起的可可脂修饰保持未被巧克力基质的其余部分“稀释”。
表14a.摄入对照黑巧克力后的餐后血脂
Figure BDA0002712853970000671
表14b.摄入对照黑巧克力后的餐后乳糜微粒散射
Figure BDA0002712853970000672
表15a.摄入含有嵌入的番茄红素的黑巧克力后的餐后血脂。
Figure BDA0002712853970000681
表15b.摄入含有嵌入的番茄红素的黑巧克力后的餐后乳糜微粒散射。
Figure BDA0002712853970000682
在第四项交叉研究中，首先要求志愿者摄入100g对照香草冰淇淋。然后连续三个小时每小时采集他们的血液。休息一周后，用相同的冰淇淋和用相同的量重复该实验，但是此次番茄红素被嵌入到它的脂肪级分中。
在表16a和表16b中呈现了实验结果。它们显示出，摄入番茄红素冰淇淋后，不仅两种主要脂质(总胆固醇和甘油三酯)的餐后AUC低于对照实验，而且葡萄糖也是如此。
感兴趣的是，注意到在所使用的冰淇淋中，它仅占约15％。因此，观察到的结果表明，由番茄红素引起的乳制脂肪脂滴修饰保持未被冰淇淋物质的其余部分“稀释”。
表16a.摄入对照冰淇淋后的餐后血脂
Figure BDA0002712853970000691
表16b.摄入含有嵌入的番茄红素的冰淇淋后的餐后血脂
Figure BDA0002712853970000692
结论
这些结果表明，在食品脂质与掺入到其中的类胡萝卜素之间形成物理复合物可以增加其滴或球的尺寸，并降低其在GIT中的通过时间，这从而降低了这些结构的消化速率，并最终降低了脂质吸收的水平。
该作用不仅可以在全脂肪产品中观察到，而且在脂肪仅是食品基质的一部分或甚至是较小部分时也可以观察到。
因此，类胡萝卜素可以用于制备基于油或脂肪或者含有油或脂肪的食品，所述食品具有降低的脂质消化和脂质吸收水平，因此食品所降低的卡路里不是摄入的而是吸收的(intake)。
类胡萝卜素使尺寸和分子氧容量增加、并使脂质和皮脂滴以及血清脂蛋白的粘度降低：线粒体和组织氧合的增强
引入类胡萝卜素可以与脂质形成物理复合物，这将在体外和体内两种情况下均导致脂质分子的构型、结构组织、堆积和彼此相互作用的改变。这可以导致脂质结构的尺寸和其疏水性增加，从而增加运输、供应和保留分子氧的结构能力。
这还可以使脂肪组织或其他组织中富含的脂质以及皮脂的粘度降低，其损伤可能发生于衰老或许多病理状况如肥胖症或痤疮的发展中。
实施例23.
体外研究
类胡萝卜素刺激脂滴的形成，这导致线粒体生长和呼吸增强。
试剂
将番茄红素保存在-80℃的无氧容器中直到用于实验。使用橄榄油制备番茄红素的储备油溶液(15％)并保存在-20℃。对于在培养细胞中的研究，将15％番茄红素的储备油溶液以0.75mg/ml、1.5mg/ml和3.0mg/ml的浓度溶解在DMSO中。
将作为10％悬浮液的水分散性微囊化番茄红素与DMEM混合，以得到5mg/ml的最终浓度。
细胞系
肺泡巨噬细胞的细胞系B10.MLM从AS Apt教授(俄罗斯联邦莫斯科结核病研究所(Institute of Tuberculosis,Moscow,Russian Federation))获得。 McCoy细胞从欧洲细胞培养物保藏中心(European Collection of Cell Cultures)(Salisbury,UK)获得。细胞在添加了2mM谷氨酰胺和10％FCS 的DMEM中在5％CO2中生长。
实验设计
细胞在24孔板中生长直到达到80％的汇合率(confluence rate)。孵育1 小时后，用DMEM洗涤单细胞层并且进行番茄红素添加。将用DMSO稀释的番茄红素油溶液在培养基中以0.75μg/mL、1.5μg/mL和3.0μg/mL的最终番茄红素浓度进行测试。将在右旋糖中微囊化的番茄红素添加到培养基中，直到最终番茄红素浓度为0.125mg/ml DMEM、0.25mg/ml DMEM和0.5mg/ml DMEM。对照细胞接受作为单一成分的溶剂或微囊材料 (DMSO、橄榄油或环糊精)的添加。
番茄红素毒性验证
在添加番茄红素后24小时使用96孔板在MTT测试中对照番茄红素毒性。
中性脂质染色
对于中性脂质染色，将在盖玻片上生长的B10.MLM细胞与番茄红素一起孵育24小时、30小时和42小时。然后用PBS洗涤细胞两次，在室温用3％甲醛/0.025％戊二醛固定20min，并根据生产商的说明书用 BODIPY 493/503(Molecular Probes,Invitrogen LifeTechnologies,Carlsbad, California,USA)染色。使用Nikon Eclipse 50i荧光显微镜以×1000放大倍数使细胞可视化。
用于脂滴定量分析的自动图像处理方法
为了改善图像评估的客观性和可重复性，我们开发了内部自动免疫荧光图像处理软件，该软件允许接收关于细胞内脂滴的定量数据(10)。该软件从细胞培养物的数字图像中测量每个细胞中的脂滴面积。为了进行自动定量，我们对每个样品收集了20个随机视野的照片。将所有图像上传到该程序中，并自动评估细胞中脂滴面积的尺寸。
透射电子显微术(TEM)
在含有或不含番茄红素的情况下培养B10.MLM细胞48小时，并且然后用胰蛋白酶-乙二胺四乙酸溶液从板上收获。将通过以1500r.p.m.离心 (Rotanta 460R；Hettich)10min获得的细胞团(pellet)用Ito-Karnovsky固定溶液固定，随后用OsO4后固定并且用水性乙酸双氧铀(uranyl acetate)处理以提供反差。随后将样本在递增的酒精浓度系列(50％、70％、96％和100％乙醇)中脱水，在4℃用LR White树脂与100％乙醇的1:1(v/v)混合物浸润 1h并且在纯树脂中浸润12h。在56℃进行树脂聚合24h。制备超薄切片，用铅溶液处理以提供反差(Reynolds,1963)，并使用JEOL 100B透射电子显微镜(Jeol,Japan)用80kV的加速电压进行分析。
结果
番茄红素诱导脂滴形成并增强线粒体
在将油配制的或微囊化的番茄红素引入到培养基中之后24小时、30 小时和42小时，在B10.MLM细胞中评估了脂滴的形成。用对脂质特异的 BODIPY荧光染料将单细胞层染色，并使用荧光显微术来评估染色结果。结果表明，在向培养基中添加番茄红素后仅24小时，接种两种形式的番茄红素均引起脂滴在B10.MLM细胞中形成，图46。在观察期间，对脂滴形成呈阳性的细胞数目逐渐增加。在用淀粉和橄榄油的对照单细胞层中没有脂滴形成，或者乳糜颗粒生长被抑制，表17。
表17.通过将细胞与不同的番茄红素制品一起孵育来刺激脂滴形成。
Figure BDA0002712853970000721
通过电子显微术来研究肺泡巨噬细胞细胞系中的脂滴形成。添加油形式或微囊化的番茄红素后的细胞具有可见的脂质颗粒，所述脂质颗粒整合在膜结构中，图47A-B、图48A-B。脂质颗粒为中等电子密度，具有嗜锇颗粒。存在大量中等电子密度的脂滴。这些滴含有多于一个嗜锇颗粒。内质网的池(cistern)延伸且变宽。
线粒体结构的尺寸和其数目都显著增加，并且它们呈圆形或椭圆形，图48A-B。这表明不仅线粒体的生长增加，而且它们的呼吸活动也增强。
实施例24.
体内研究
a)类胡萝卜素刺激较大的循环脂蛋白的颗粒的形成，这导致它们运输分子氧的能力增加。
b)类胡萝卜素具有抗缺氧活性并刺激组织氧饱和。
材料和方法
研究设计
本研究在2010-2011年期间在俄罗斯联邦卫生部心脏病研究所(Institute ofCardiology,the Ministry of Health of the Russian Federation) (Saratov,RF)进行。方案由当地伦理委员会批准。所有患者都被告知了关于研究的目的，并对其参与研究已给予了书面同意。
招募了56名参与者，26名女性与30名男性，年龄45岁至72岁。
纳入标准
(i)年龄45-73岁的白人男性或女性受试者。
(ii)签署了知情同意。
(iii)非吸烟者或轻度-至-中度吸烟者(≤每天10支烟)。
(iv)遵从研究持续期间的方案的意愿和能力。
排除标准
(i)不愿签署知情同意。
(ii)不能遵从研究持续期间的方案。
(iii)在研究前3个月内有MI史。
(iv)射血分数(EF)<45％。
(v)将影响安全性考虑的显著的医学状况(例如，LFT显著升高、肝炎、严重皮炎、糖尿病失控、癌症、严重GI疾病、纤维肌痛、肾衰竭、近期 CVA (脑血管意外)、胰腺炎、呼吸系统疾病、癫痫等)。
(vi)强迫性酗酒(>每周10次饮用)或经常暴露于其他滥用物质。
(vii)参与其他营养或药物研究。
(viii)静息心率>每分钟100次或<每分钟45次。
(ix)结核病、HIV或乙型肝炎测试呈阳性。
(x)不耐受静脉切开术。
(xi)在研究前4周内食用特殊膳食(例如，液体蛋白(liquid protein)、生食膳食)。
(xii)番茄、绿叶蔬菜或海鲜不耐受。
补充
所有参与者随机分成7组，每组8人。
选择了三种番茄红素产品：Lyc-O-Red(LR(LycoRed,Switzerland))、乳-番茄红素(lacto-lycopene)(L-番茄红素(Nestle,Switzerland))和配方番茄红素(Lycotec.,UK)。它们各自的剂量为7mg，并且每天将其在1个胶囊中与正餐一起服用。
选择了两种叶黄素产品：一种来Holland&Barrett,UK，并且配方叶黄素来自Lycotec,UK。前者的每日剂量为12mg，并且后者的每日剂量为7 mg。将产品在单个胶囊中与每天的正餐一起服用。
选择了两种虾青素产品：一种来自Solgar,UK，并且配方虾青素来自 Lycotec,UK。前者的每日剂量为10mg，而后者的每日剂量为7mg。将产品在单个胶囊中与每天的正餐一起服用。
所有产品的补充时间段持续4周。
血清脂蛋白的分子氧容量
如以上描述的测量作为血清脂蛋白的疏水性的函数的该参数。
组织氧合
我们使用患者的鱼际隆起和前臂肌肉作为评估氧饱和度StO2或氧合血红蛋白和氧合肌红蛋白的组合水平的组织靶。通过连续波长近红外光谱术NIRS用宽间隔二阶导数(wide-gap second-derivative)对StO2进行了分析 (In Spectra,HutchinsonTechnology,MN,USA)。在不同的时间点进行测量。以仰卧位休息15min后开始记录，然后闭塞肱动脉。然后，在通过将臂带快速充气至高于收缩BP 50mmHg而诱发的停滞性缺血期间继续记录。缺血持续3min，并且之后记录时间再持续5min，直到StO2稳定[8,9]。然后，如先前描述的，闭塞后期间的稳定时间的记录信号的充血曲线下面积 AUC以％O2/分钟来计算[10,11]。
血液收集
在夜间禁食之后的上午从患者的手臂静脉收集血液。通过离心将血浆与剩余的凝结物质分离，然后在分析前将等分试样储存在-80℃。
统计学
对于正态分布的参数的评估，使用Shapiro-Wilkinson方法。然后，对配对样品和非配对样品两者应用Student’s t检验。
在参数不是正态分布的情况下，使用曼-惠特尼U检验和Kruskal-Wallis 检验。
ANOVA和ANCOVA用于事后分析(Statistica9套装,StatSoft；Inc.)。认为双尾参数之间的统计显著性是P<0.05。
结果
结果表明，人们补充不同的类胡萝卜素(番茄红素、叶黄素或虾青素) 可以增加血清脂蛋白的疏水性并因此增加分子氧的容量。血清中的这些变化伴随着外周组织氧合的变化，表18-20。在摄入了甚至相同的类胡萝卜素并且甚至是相同的剂量的组之间观察到的这些参数变化的差异，可能可以通过不同的产品供应商制备的制品不同来解释。
感兴趣的是，观察到血清脂蛋白的氧携带能力增加越高，组织氧合的增量越高。
表18.通过补充不同的番茄红素产品4周引起的血清脂蛋白的分子氧容量和组织氧饱和度的变化。
Figure BDA0002712853970000761
表19.通过补充不同的叶黄素产品4周引起的血清脂蛋白的分子氧容量和组织氧饱和度的变化。
Figure BDA0002712853970000762
表20.通过补充不同的虾青素产品4周引起的血清脂蛋白的分子氧容量和组织氧饱和度的变化。
Figure BDA0002712853970000771
实施例24a.
体内研究
类胡萝卜素增加皮肤上皮脂滴的尺寸，降低其粘度，并且刺激下降的皮脂产生和功能：从皮肤润滑和防止其脱水到皮肤防御和控制其微生物群的能力。
方法和材料
研究设计
这项合作性研究由Lycotec Ltd(Cambridge,UK)和俄罗斯联邦卫生部心脏病研究所(Saratov,Russian Federation)进行。研究参与者的招募在Saratov从现有的健康志愿者池中进行。研究方案由当地伦理委员会批准 (FGBU SarNIIK 18.02.2014)，以确保研究遵从欧洲药品管理局良好临床实践指南(European Medicines Agency Guidelines forGood Clinical Practice)。所有同意参与研究的志愿者均被告知了关于研究的目的并且提供了书面知情同意。在研究期间收集的所有样品均在Lycotec Ltd于Cambridge,UK 的实验室中进行分析。
纳入和排除标准
以下纳入标准应用于志愿参与研究的所有个体：
i)仅考虑招募临床上健康的高于40岁的成年白人男性和女性；
ii)签署了知情同意。
iii)非吸烟者或轻度/中度吸烟者(≤每天10支烟)；
iv)未处于药物治疗中；
v)愿意并能够遵从研究持续期间的方案。
应用了以下排除标准：
i)不愿签署知情同意；
ii)不能遵从研究持续期间的方案；
iii)存在显著的医学状况(诊断为心血管或脑血管疾病、糖尿病、肿瘤状况等)或影响皮肤的紊乱(诸如银屑病、明显的痤疮和过敏性皮肤状况)；
iv)正在进行药物治疗(特别是激素疗法)；
v)过量饮酒(每周超过35UK单位)；
vi)同时参与其他涉及膳食或药物干预的研究。
研究受试者和膳食干预
研究招募的志愿者总数为54名。
组I-31名(17名男性和14名女性受试者，年龄40-80岁)进行虾青素干预；
组II-15名中年人(7名男性和8名女性，年龄48-65岁)进行番茄红素干预，以及
组III-8名中年人(4名男性和4名女性，年龄50-67岁)进行叶黄素干预。
所有研究参与者首先通过在上午测量其体重和身高来确定其体重指数(BMI)，并且然后以kg/m2计算该指数。BMI低于25kg/m2的个体被分类为正常体重的受试者，BMI在25kg/m2和30kg/m2之间的范围的个体被分类为超重，并且BMI值超过30kg/m2指示肥胖症。
组I-参与者接受4mg每日剂量的配方虾青素，
组II-参与者接受7mg配方番茄红素，
组III-参与者接受7mg GA叶黄素和1.4mg玉米黄质的组合。
Lycotec Ltd,Cambridge,UK生产了所有产品。
每种类胡萝卜素产品的每日剂量在一个胶囊中与主晚餐一起服用，持续4周(从研究的第1天至第28天)。
样品收集和制备
对于RSSC样品收集，要求所有研究参与者在上午进行的材料收集之前24小时内避免面部卫生操作。这些样品仅在虾青素补充开始之前(第0 天)和研究结束时(第29天)收集。RSSC样品收集和制备根据先前描述的程序进行[25,28]。简而言之，使用聚酯拭子从面部皮肤表面(鼻的两侧)收集 RSSC样品。在该程序期间采集两个样品(每侧一个拭子)。将每个收集的样品放置在显微镜载玻片的表面上。将第二个显微镜载玻片压在第一个载玻片的表面上。该程序提供了一对相同的涂片，所述涂片不需要固定。对具有收集样品的所有载玻片(即每个时间点每个研究参与者四个载玻片)进行编码，以便为不知情分析提供样品匿名性。将所有收集样品送到Lycotec Ltd 的实验室进行进一步处理和最终的显微术检查。
样品分析
为了对RSSC样品进行形态学分析，将第一对载玻片中的一个载玻片用苏木精和伊红染色，以鉴定任何细胞或细胞残余物。将第二个载玻片用油红O(脂质染料,ab150678,Abcam,Cambridge,UK)染色，以进行脂质可视化和脂滴尺寸评估。将来自另一对载玻片中的一个载玻片用结晶紫溶液染色(革兰氏染色)，以评估微生物的存在水平。其余的载玻片保持不染色，以便将来可能使用。
所有染色的涂片由经验丰富的细胞病理学家进行显微术检查。显微术使用Olympus BX41实验室显微镜(Olympus,Japan)以x1000的放大倍数进行。分析包括检查一个涂片中的40个视野。应用暗场显微术以进行脂质晶体可视化。显微照片使用Olympus DP71相机摄制。
如先前描述的[12,13]，RSSC典型结构元素的分析包括脂滴测量、特征性脂质晶体和脱落角质细胞计数以及细菌存在的评估。使用Cell^B成像软件(数字成像方案(DigitalImaging Solutions),Olympus,Japan)对指示的显微目标/结构进行定量。所有显微术样品在检查前是不知情的。
通过免疫荧光染色检测面部皮脂和脱落角质细胞中的番茄红素
用甲醇固定从面部皮肤表面收集的涂片。使用我们小组最近产生的针对番茄红素的异硫氰酸荧光素缀合的单克隆抗体[14]，对材料中存在的透化的角质细胞和皮脂进行直接免疫荧光染色。使用带有荧光附件的Nikon Eclipse 50i显微镜将荧光染色可视化。半定量分析基于以x200放大倍数在 20个随机视野中目测评估角质细胞和周围皮脂的荧光水平。使用以下评分系统对样品的荧光强度进行分类：0-无荧光；0.5-痕量荧光；1-弱荧光；2-中等荧光；3-一些细胞或皮脂背景区域的强荧光；4-极强的荧光(角质细胞内汇合的荧光元素)。每个样品的荧光评估不知情地重复三次。
数据分析
对整个研究群体以及男性和女性受试者单独计算所有定量结果。还对根据其BMI(正常体重、超重和肥胖症)定义的受试者亚组进行了单独的结果评估。
在RSSC的形态学分析中，定量评估的参数包括脂滴尺寸、脱落的角质细胞和脂质晶体的数目以及细菌存在估计值(使用我们先前的论文[12] 中描述的细菌存在评估量表)。
比较研究的时间点之间所有定量测量(或计数)的结果。对于MDA分析，进行第0天、第15天和第29天之间的比较。对于RSSC评估，仅比较初始和最终时间点(即第0天和第29天)。使用描述性统计学。确定平均值、标准差、中值和范围值以及95％置信区间。应用配对t检验(计算双侧 P值)来确定关于时间点之间的差异的统计显著性。使用独立平均值的t检验来进行亚组之间的比较。利用散点图来呈现RSSC评估中所有测量的个体结果。使用柱状图来呈现组平均值的比较。所有的数据处理和统计分析均使用IBM SPSS 19.0统计包(IBMInc.,Armonk,NY,USA)来进行。
结果
虾青素试验
脂滴尺寸
图49显示了虾青素吸收开始前(第0天)和研究结束时(第29天)的脂滴尺寸测量结果。尽管结果存在一些可变性，但在研究结束时，看起来存在相对弱的脂滴尺寸增加趋势。但是，使用配对t检验测试的两个时间点之间的差异尚未达到统计显著性(P＝0.0683)。结果还显示，脂滴尺寸没有性别依赖性差异。对具有不同身体组成的亚组进行的单独分析揭示出，虾青素对正常体重的志愿者或超重个体没有统计上显著的作用，而在肥胖症受试者的亚组中，检测到脂滴尺寸有统计上显著的增加(P＝0.0214)。
角质细胞脱落
在服用虾青素前(第0天)和吸收虾青素四周后(第29天)采集的样品中，对角质细胞脱落的评估已经揭示了从图50A明显可见的明显趋势。在大多数志愿者中，研究结束时角质细胞脱落水平明显降低。通过配对t检验令人信服地确定了这一现象，这是高度显著的(P＝0.0075)。在一些志愿者中，在显微术分析期间容易观察到脱落水平的差异(图51A-B)。当单独地评估经BMI定义的亚组时，配对t-检验的结果仅对肥胖症个体具有统计显著性 (P＝0.0473)。未揭示出性别相关的差异。
微生物存在—革兰氏阳性微生物群
使用我们先前描述的[12]半定量量表对RSSC样品中的微生物存在进行了分析。在图50B中呈现了所获得的结果。在对整个志愿者组的研究结束时，我们能够发现这个参数统计上显著(P＝0.0367)的下降。此外，在肥胖症志愿者中检测到微生物存在的统计显著(P＝0.0312)的下降。未能发现性别相关的差异。
番茄红素试验
在膳食补充番茄红素期间从皮肤表面收集的皮脂和材料中番茄红素的测量
在图52A-B和图53A-B中呈现了一项纳入了15名接受膳食补充番茄红素4周的‘中年’志愿者的研究的结果。
番茄红素在补充期间在从面部皮肤表面收集的材料中逐渐积累是明显的。但是，在脱落的角质细胞和无结构的皮脂之间存在差异。在整个补充期间，在脱落的角质细胞中存在的番茄红素显著增加(图52B)。相比之下，皮脂评估可以揭示出仅在补充的前两周期间番茄红素量增长。到研究结束时，未观察到皮脂中存在的番茄红素进一步增加(图52A)。
所观察到的皮脂中番茄红素的增加伴随着皮脂产生的显著增加，皮脂产生在衰老或应激的皮肤中通常是下降的[12,13]。此外，不仅皮脂的数量改善，而且皮脂的质量也改善；皮脂滴的直径增大并且皮脂的粘度下降，图53A-B。看起来皮脂的这些积极变化导致了皮肤防御性能的改善，这表现为观察到皮肤表面上的细菌负荷显著降低，图54A-B。
通过番茄红素掺入到皮脂中引起的这些积极发展的组合导致角质细胞的健康的改善。它们的脱落率显著更低，并且在图55A中观察到的呈现交联的受损的角质细胞的这些细胞的簇，在试验结束时在分析的材料中不可检测到，图55B。
叶黄素试验
中年人补充叶黄素和玉米黄质的组合4周导致其皮脂的数量和质量的类似改善，图56A-B。
实施例24b.
在另一项研究中，使用了以下：
材料和方法
研究设计.被招募参与研究的志愿者总数是18名(9名男性和9名女性受试者)年龄40-67岁的白人。
纳入标准为：
-能够签署知情同意，
-轻度-至-中度吸烟者(≤每天10支烟)，
-中度肥胖症，BMI在30kg/m2和35kg/m2之间，
-炎性氧化损伤的血清标志物升高，IOD≥40μM/mL，并且氧化应激的血清标志物升高，LDL-Px，ELISA×103L≥200，
-在招募前的最近3个月期间和研究持续期间未参与其他膳食试验，
-遵从研究持续期间的研究方案的意愿和能力。
-
排除标准为：
-不愿签署知情同意，
-不能遵从研究持续期间的方案，
-研究前3个月内有心肌梗死史，射血分数(EF)<45％，
-将影响安全性考虑的显著的医学状况(例如，LFT显著升高、肝炎、严重皮炎、糖尿病失控、癌症、严重GI疾病、纤维肌痛、肾衰竭、近期 CVA(脑血管意外)、胰腺炎、呼吸系统疾病、癫痫等)，
-强迫性酗酒(>每周10次饮用)，
-或经常暴露于其他滥用物质，
-参与其他营养或药物研究，
-静息心率>每分钟100次或<每分钟50次，
-结核病、HIV或乙型肝炎测试呈阳性，
-不能耐受静脉切开术，
-在研究前4周内食用特殊膳食(例如，液体蛋白、生食膳食)。
-番茄不耐受。
番茄红素配方产品由Lycotec Ltd(Cambridge,United Kingdom)开发并制备。每日剂量为1个20mg番茄红素的胶囊，并将其与每天的正餐一起服用。施用时间为1个月。
方法.
BMI、脉搏率和BP。
患者的体重指数BMI、体重及其身高的测量在上午进行，并且BMI 以kg/m2计算。休息15分钟后，在呈坐姿的患者的左臂上记录脉搏率、收缩和舒张血压(SBP和DBP)三次。测量之间的时间大于2分钟。计算每种参数的平均结果。所有身体参数和血管参数在上午8am和10am之间记录。组织氧合。
患者的鱼际隆起和前臂肌肉用作评估氧饱和度StO2或氧合血红蛋白和氧合肌红蛋白的组合水平的组织靶。通过连续波长近红外光谱术NIRS 用宽间隔二阶导数对StO2进行了评估(In Spectra,Hutchinson Technology, MN,USA)。在不同的时间点进行测量。以仰卧位休息15min后开始记录，然后闭塞肱动脉。然后，在通过将臂带快速充气至高于收缩BP 50mmHg 而诱发的停滞性缺血期间继续记录。缺血持续3min，并且之后记录时间再持续5min，直到StO2稳定。然后，如先前描述的[34，35]，闭塞后期间的稳定时间的记录信号的充血曲线下面积AUC以％O2/分钟计算。
样品收集。
在上午，在医院中通过静脉切开术从夜晚禁食后的患者的手臂静脉收集血液。通过离心将血清与剩余的凝结物质分离；然后将等分试样储存在标记了编码的管中以进行不知情分析，并储存在-80℃直到使用。
对于从面部皮肤的表面收集的样品和耵聍样品，要求所有研究参与者在采样前24小时内避免面部和耳的卫生操作，采样在上午与血液样品收集并行进行。如先前描述的进行皮肤表面样品收集和制备。简而言之，使用聚酯拭子从面部皮肤表面(鼻的两侧)收集样品。在该程序期间采集两个样品(每侧一个拭子)。将每个收集的样品放置在显微镜载玻片的表面上。将第二个显微镜载玻片压在第一个载玻片的表面上。该程序提供了一对相同的涂片。对具有收集样品的所有载玻片进行编码，以便为不知情分析提供样品匿名性，并储存在-20℃直到进一步分析。
番茄红素定量分析。
所有血清样品中的番茄红素浓度通过修改的高效液相色谱术以一式两份来测量。简而言之，将400μl血清与400μl乙醇混合并且用2ml己烷提取两次。将合并的己烷层在真空中蒸发至干燥(Scan Speed 32离心机)，并将残留物在样品溶液(无水乙醇-二氯甲烷，5:1，v/v)中重构至100μl的体积。将样本再次离心(在10,000g 15分钟)并将澄清的上清液转移到HPLC 小瓶中。将5微升提取物注射到Acquity HSS T3 1.8μm VanGuard预柱(Waters，USA)中，其后为Acquity HSS T3 75x2.1 mm 1.8μm柱(Waters， USA)，并且在45℃用流动相(乙腈-0.08％磷酸溶液-叔丁基甲基醚，70:5:25， v/v/v)以0.5ml/min的流速等度洗脱。番茄红素的峰通过光电二极管阵列检测器(Waters,USA)在474nm处检测。峰面积使用Empower3软件(Waters, MA)测量。血清样品中的番茄红素浓度通过参照分析标准品(来自番茄的番茄红素，L9879,Sigma,USA)计算。
炎性氧化损伤(IOD)。
将血清样品在0.05M PBS乙酸盐缓冲液(pH 5.6)中孵育过夜，以模拟中性粒细胞脱颗粒后溶酶体释放期间发生的氧化损伤的类型。次日上午使用三氯乙酸停止反应。然后，使用来自Cayman Chemical(MC,USA)的试剂和试剂盒，通过比色法测量终产物诸如丙二醛(MDA)和其他可能的硫代巴比妥酸反应物质(TBARS)的浓度。
LDL-Px和脂蛋白O2。如先前描述的测量血清LDL过氧化物酶蛋白(其包括具有超氧化物歧化酶活性的IgG)的活性。由血液脂质/脂蛋白携带的血浆氧通过催化测定术(catalymetry)测量。
统计学。
对于正态分布的参数的评估，使用Shapiro-Wilk方法。然后，对配对样品和非配对样品两者应用Student’s t检验。在参数不是正态分布的情况下，使用曼-惠特尼检验和Kruskal-Wallis检验。ANOVA和ANCOVA用于事后分析(Statistica9套装,StatSoft；Inc.)。认为双尾参数之间的统计显著性是P<0.05。
结果
研究群体的一般特征：
参与者的基线特征呈现于表21中。除了他们的BMI增加以外，所有其他测量参数，从心血管到血液生物化学，都在正常范围内。
表21.
Figure BDA0002712853970000861
血液和组织参数
补充20mg配方番茄红素一个月导致番茄红素血清浓度增加多于2倍，并且耵聍增加3倍(表22)。
表22.补充配方番茄红素后血液参数和组织参数的变化
Figure BDA0002712853970000871
这种增加伴随着脂质谱的显著变化。LDL和甘油三酯的浓度相应降低了13mg/dL和8mg/dL。但是，HDL的水平未受显著影响。到试验结束时，葡萄糖和肝酶(ALT和AST)的浓度也未变化(结果未呈现)。
但是，补充配方番茄红素导致了氧化损伤和炎症的标志物的显著抑制。到月末时，这两个参数都降低了约50％。
分子氧代谢也有所改善。到试验结束时，由血液脂蛋白运输分子氧增加了17％，并且骨骼肌中的组织氧合增强了25％(表22)。
皮肤参数
参与者补充20mg配方番茄红素一个月，导致皮脂和角质细胞显著再生。根据从皮肤表面收集的脂滴的尺寸，在本试验期间皮脂的粘度增加。角质细胞脱落率降低了约17％。此外，根据这些细胞的交联的簇的数目，它们的损伤水平降低了70％(表23)。
感兴趣的是，观察到皮脂和角质细胞参数的这些改善伴随着皮肤表面上革兰氏阴性细菌总负荷的显著降低(表22)。
表23.补充20mg配方番茄红素一个月后皮肤的细菌、皮脂和角质细胞参数的变化。
Figure BDA0002712853970000881
*为角质层中单个角质细胞的平均数目，**为角质层中交联的受损的角质细胞簇的平均数目；***为革兰氏阴性细菌染色评分，在40个随机选择的显微术区域(x 1,000)中计算每种参数
据我们所知，番茄红素可以与耵聍(我们在此报道)或皮脂(结果未呈现) 一起分泌到人体表面的事实尚未公开。
皮脂不仅对防止皮肤脱水的皮肤润滑至关重要，而且是皮肤的免疫系统和抗菌酸性覆盖层(Acid Mantle)的重要部分，还为皮肤表面提供抗氧化剂和可能的其他有益分子。已经报道，随着衰老，皮脂的质量并且特别是其粘度增加，这伴随着角质细胞脱落加速和皮肤表面上细菌负荷的增加。在我们的研究中，我们观察到中年人的皮肤补充番茄红素导致皮脂粘度的恢复、降低的角质细胞损伤和脱落，并且还降低皮肤细菌的过度生长。
实施例25.
临床病例
类胡萝卜素使皮肤上的皮脂滴尺寸量增加，改善其数量和质量，这转化为对角质细胞的更佳保护以及对细菌感染引起的皮肤炎症和损伤的更有效的治疗。
临床病例
在一名男性脸上鉴定出微脓肿，该男性年龄为62岁，体重为80kg，并且身高为178。建议在4周内每天与正餐一起补充1个胶囊中的7mg配方番茄红素。
我们如以上描述的分析了血清参和皮肤参数。在补充之前、补充第2 日和补充结束时获得结果。
结果
血液变化
补充两周后，血清中的番茄红素浓度从340nM/ml增加至470nM/ml。到试验结束时，其达到580nM/ml。
这伴随着炎性氧化损伤水平从治疗开始时检测到的311nM MDA/ml 稳定地降低至第2周的274nM MDA/ml，并且到试验结束时降低至199nM MDA/ml。
皮肤变化
这些血液变化伴随着皮脂产生的增加及其质量的改善—皮脂滴增大，这指示其过氧化作用降低，并且因此其粘度降低—出现红色的滴，图57A-B (浅灰色背景上较暗的点)。
在补充番茄红素期间，血液中的积极变化和皮脂的改善转化为角质细胞脱落率的降低及其受损形式的簇的消失，这可以从图58A与图58B(无受损形式)进行比较。
对革兰氏阳性细菌和中性粒细胞的水平、身体对皮肤感染的炎性应答的水平的监测，证明了番茄红素治疗的积极治疗动力学，这导致了到第4 周皮肤完全恢复，图59A-C。
在该临床病例中，番茄红素补充不仅导致皮脂的质量和数量的改善以及对角质细胞的更佳保护，而且导致对皮肤细菌感染及其伴随的炎性损伤的有效治疗。
结论
这些结果表明，脂质与掺入的类胡萝卜素形成复合物可以刺激脂滴的形成，这不仅可以为线粒体提供增加的量的分子氧，还可以提供富含能量的脂肪酸。这可以增强线粒体的生长和呼吸，这对刺激以下是重要的：
-非颤抖产热，并且有助于活化褐色脂肪细胞的形成；
-ATP/能量产生，并且有助于刺激从再生和免疫到体能和认知能力的一系列细胞功能和组织功能；
-从糖酵解向需氧代谢的转变。
此外，疏水性的增加以及因此血清/血浆脂蛋白的分子氧容量的增加可以刺激O2向外周组织的递送，以增强其呼吸并且具有抗缺氧作用。
皮脂脂肪与类胡萝卜素形成复合物可以导致皮脂滴尺寸和整体皮脂产生的增加，所述皮脂滴尺寸和整体皮脂产生在衰老和皮肤应激中降低。皮脂的数量和质量的恢复可以导致改善其润滑、防止脱水以及皮肤保护性能。因此：
-角质细胞的健康可能改善，并且角质细胞的脱落率可能降低，
-皮肤的抗菌防御可能增加，并且其细菌负荷可能下降，
-更有效地控制对皮肤损伤的炎性应答。
此外，降低皮脂的粘度可能有助于预防和治疗痤疮和其他状况，其中高粘度皮脂不能通过皮肤毛孔，这可能导致毛孔堵塞。
通过增加类胡萝卜素在脂肪组织的脂肪储存中的掺入来降低脂肪组织的粘度，可能有助于鼓励患者遵从其吸脂术治疗。
此外，这些组织的粘度的这种降低可能有助于改善它们的微循环，为它们提供营养素和氧，并因此改善它们的代谢和呼吸。这可以作为预防和治疗肥胖症和脂肪团的一部分，降低这些组织中的亚临床炎症和亚临床缺氧。
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Claims (29)

1.一种颗粒或复合物，所述颗粒或复合物包含烃和类胡萝卜素，其中所述类胡萝卜素嵌入所述烃中。
2.根据权利要求1所述的颗粒或复合物，其中所述烃分子的构型、结构组织、堆积和/或相互作用被改变。
3.根据权利要求1或2所述的复合物，其中所述烃是脂质。
4.根据前述权利要求所述的颗粒或复合物，其中所述脂质是包括以下的产品：脂肪酸、单甘油酯、甘油二酯、甘油三酯或其他甘油脂质、磷脂酸、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇或其他甘油磷脂、神经酰胺、鞘脂、固醇或蜡、脂溶性维生素、异戊烯醇、糖脂、聚酮类化合物或其衍生物。
5.根据前述权利要求所述的颗粒或复合物，其中所述类胡萝卜素选自番茄红素、叶黄素、玉米黄质、内消旋玉米黄质、虾青素、β-胡萝卜素和其他胡萝卜素、隐黄质、黄黄质、新黄质或另一种四萜类。
6.根据前述权利要求所述的颗粒，其中类胡萝卜素:脂质的比为1:1,00至1:1,000,000。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的颗粒或复合物，其中所述脂质在疏水性基质中的滴或球的尺寸与不包含类胡萝卜素的对照颗粒的尺寸相比增加至少50％。
8.根据权利要求2至5中任一项所述的颗粒或复合物，其中所述脂质或组装的脂蛋白在水性溶液内或在水性溶液表面上的滴或球的尺寸与不包含类胡萝卜素的对照颗粒的尺寸相比增加至少20％。
9.根据前述权利要求所述的颗粒或复合物，其中与不包含类胡萝卜素的对照烃相比，以下特性中的一种或更多种被改变：粘度降低、密度降低、巧克力起霜减少、脂肪铺展性增加；烃本身和/或混入/掺入到所述烃中的药物、营养保健品或其他生物活性分子例如脂质被酸性氧化/修饰或降解的速率降低，生物可利用度和生物功效改善；烃本身和/或混入/掺入到该烃中的药物、营养保健品或其他生物活性分子的消化速率和/或吸收速率降低，渗透性和流动性增加，油脂润滑和润滑特性增加，冻结和熔化时间减少，用作防冻剂本身或防冻特性增加，疏水性和分子气体例如O2携带/储存能力增加，热导率、散热性和热能/热容增加，加热和冷却时间加快，烹饪时间减少并且保留热敏感性维生素和必需营养素，燃烧时间和热量产生增加而燃料消耗不增加或燃料消耗降低。
10.根据前述权利要求所述的颗粒或复合物，其中与不包含类胡萝卜素的对照烃相比，以下特性中的一种或更多种被改变：分子堆积密度、热力学特性诸如焓和/或熵增加至少1％。
11.根据前述权利要求所述的颗粒或复合物，其中与对照相比，以下特性中的一种或更多种被改变：红移至少1nm或更多，和/或增色至少2％或更多，和/或类胡萝卜素和/或脂质的分子构象、它们的光学和电学特性的其他变化迹象。
12.一种乳液、乳膏或胶体分散体，所述乳液、乳膏或胶体分散体包含根据任一前述权利要求所述的颗粒。
13.一种食品或饮料，所述食品或饮料包含根据权利要求1至11中任一项所述的颗粒。
14.根据权利要求13所述的食品或饮料，其中所述食品是乳制品。
15.根据权利要求13或14所述的食品，其中所述食品是液体脂肪或固体脂肪。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的食品或饮料，其中所述食品是黄油、人造黄油、冰淇淋油、起酥油、猪油、巧克力、花生酱、基于脂肪的奶油和涂抹酱、奶、奶油、冰淇淋、酸奶。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的食品或饮料，其中所述食品包含至少1％脂肪(w/w)。
18.一种用于破坏烃折叠的方法，所述方法包括以下步骤：将类胡萝卜素嵌入烃中或在类胡萝卜素和烃之间形成热力学上有利的复合物，诸如焓和/或熵增加至少1％。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述烃是脂质。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述脂质选自脂肪酸或单甘油酯、甘油二酯、甘油三酯或其他甘油脂质、磷脂酸、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇或其他甘油磷脂、神经酰胺、鞘脂、固醇或蜡、脂溶性维生素、异戊烯醇、糖脂、聚酮类化合物或其衍生物。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的方法，其中所述类胡萝卜素选自番茄红素、叶黄素、玉米黄质、内消旋玉米黄质、虾青素、β-胡萝卜素和其他胡萝卜素、隐黄质、黄黄质、新黄质或另一种四萜类。
22.根据权利要求18至20中任一项所述的方法，其中类胡萝卜素:脂质的比为1:100至1:1,000,000。
23.根据权利要求18至22中任一项所述的方法，所述方法还包括将通过所述方法获得的烃转移到另一种含烃或无烃基质中。
24.类胡萝卜素用于改变/破坏烃分子的构型、结构组织、堆积和/或相互作用的用途，所述用途包括将类胡萝卜素嵌入在烃中。
25.根据权利要求24所述的用途，其中所述烃是脂质。
26.根据权利要求25所述的用途，其中所述脂质选自脂肪酸、单甘油酯、甘油二酯、甘油三酯或其他甘油脂质、磷脂酸、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸、磷脂酰肌醇或其他甘油磷脂、神经酰胺、鞘脂、固醇或蜡、脂溶性维生素、异戊烯醇、糖脂、聚酮类化合物或其衍生物。
27.根据权利要求25至26所述的用途，其中所述类胡萝卜素选自番茄红素、叶黄素、玉米黄质、内消旋玉米黄质、虾青素、β-胡萝卜素和其他胡萝卜素、隐黄质、黄黄质、新黄质或另一种四萜类。
28.根据权利要求25至27中任一项所述的用途，其中类胡萝卜素:脂质的比为1:100至1:1,000,000。
29.类胡萝卜素用于以下的用途：刺激细胞脂滴形成，增加血清/血浆脂蛋白的尺寸、其疏水性、分子氧运输/储存能力，刺激线粒体呼吸、氧化磷酸化和生长，增加细胞内需氧作用和抑制细胞内兼性或专性厌氧感染，刺激促进和/或形成褐色、棕色脂肪细胞和产热，减少糖酵解和组织缺氧，预调节缺氧组织以进行再灌注和降低再灌注氧化损伤，预调节缺氧癌细胞和组织以进行化学疗法和放射疗法以增加其抗癌功效，预调节组织以适应缺氧条件以增加缺氧和/或耐力运动疗法的功效以及体能，预防和治疗肌肉减少症和其他形式的临床和亚临床组织缺氧，恢复下降的含脂质分泌物的产生和特性，降低其粘度并改善其润滑，改善免疫系统以及对皮肤和不同器官的粘膜内衬的表面的保护，减少细胞干燥和/或损伤，并且改善皮肤上存在的微生物群谱和细菌，预防、减缓和/或逆转皮肤和其他器官的与年龄、应激、代谢或病理相关的变化。
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