CN113660867B - 在胃条件下显示相分离的营养组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及营养组合物、提供它们的方法及其用途的领域。更具体地,本发明涉及显示出希望的胃消化特性的即食型粉末状婴儿配方乳或即食型粉末状成长配方乳。提供了一种营养组合物,该营养组合物包含酪蛋白、含有α‑乳白蛋白(aLAc)和β‑乳球蛋白(bLac)的乳清蛋白、以及蛋白质包覆的脂肪滴,其中(i)该组合物的蛋白质含量基于总固体为5%至20%(w/w),优选为7w%‑16w%;(ii)aLac+bLac含量基于总蛋白质水平为至少25%(w/w);(iii)脂肪含量基于总固体在10%至50%(w/w)的范围内;以及(iv)这些脂肪滴被以2‑10mg/m2的平均蛋白质负荷包被,并且其中在这些脂肪滴上酪蛋白:(aLac+bLac)的重量比率是总组合物中酪蛋白:乳清蛋白的重量比率的至少4倍,优选至少4.5倍。
Description
本发明涉及营养组合物、提供它们的方法及其用途的领域。更具体地,本发明涉及显示出希望的胃消化特性的即食型粉末状婴儿配方乳和即食型粉末状成长配方乳。
营养学家长期以来一直认为,提供给婴儿的最佳食物或营养是他/她自己的妈妈的乳;即新鲜的人乳。但是,已经认识到,出现了许多情况,其中婴儿无法吃到母乳,并且因此已经制备了基于牛乳的配方食品并用于婴儿的养育。这些配方食品含有酪蛋白和乳清蛋白的混合物,以提供与母乳的氨基酸特征尽可能接近的氨基酸特征。已经做出了将婴儿配方乳改善为使其更接近地模拟母乳的很多努力。
母乳和牛乳的蛋白体系在数量和质量上均存在实质性差异。数量上的明显差异包括与牛乳(33-35g/L)相比,人乳(11g/L)的总蛋白质含量(通常表示为总氮含量乘以6.25或6.38)较低。“越来越多的证据指示,相对于母乳喂养的婴儿,在配方食品喂养的婴儿中较高的蛋白质摄入会导致出生后第一年早期体重迅速增加,这可能会影响到以后的身体组成。另一个区别是人乳不包含β-乳球蛋白(bLac)。
乳中的总含氮组分可以分为真蛋白质氮和非蛋白质氮(NPN),其中酪蛋白和乳浆蛋白(serum protein)(后者也称为乳清蛋白)是主要的蛋白质类别。酪蛋白是乳中在pH4.6时沉淀的蛋白质,而乳清蛋白在此pH下仍可溶。在成熟的人乳中乳清蛋白与酪蛋白的比率为约60:40至50:50,而牛乳中乳清蛋白与酪蛋白的比率为大约18:82。牛乳中的酪蛋白部分包含αa1-、αs2、β-和κ-酪蛋白,而人乳中似乎不存在αs2-酪蛋白。人乳和牛乳之间乳清蛋白部分的组成也有所不同。人乳中最丰富的乳清蛋白是α-乳白蛋白、乳铁蛋白和免疫球蛋白,而牛乳中的乳清蛋白部分大约包含约50%的β-乳球蛋白和约15%的α-乳白蛋白。
人乳中的脂肪含量在整个表达过程中都会增加,这意味着进入婴儿胃部的产品的组成是动态的。初乳通常仅含2%的脂肪,而后乳(hindmilk)的脂肪含量可能为8%或甚至更高。这导致最初摄入卡路里值较低的母乳,随后卡路里值随着脂肪含量的渐增而增加。结果是,主要由卡路里值调节的胃排空遵循两相“阶段性”模式,其中最初水相被快速排空,脂肪排空延迟。相比之下,常规的婴儿配方食品通常具有均质的性质,并且因此与母乳相比,以恒定的卡路里值以更恒定和更慢的速率排空。
因此,不仅重要的是通过适当地共混营养成分(包括不同比例的所选植物脂肪,任选地与乳脂肪组合)以产生与人乳组成近似的组成来制备婴儿配方乳,而且还重要的是要确保通过阶段性消化和胃排空来实现对营养物的最佳吸收。这将有助于防止肠中蛋白质和脂肪的超负荷,从而在胃肠道舒适性、能量调节和代谢健康方面带来有益的健康影响。总的来说,优化的配方食品的消化和吸收动力学可以进一步促进正常的健康成长,如对母乳喂养的婴儿所观察到的那样。
在尝试开发提供逐渐增加脂肪含量的类似于母乳喂养的婴儿喂养方法的过程中,US 2006/188614披露了一种方法,该方法包括以下步骤:(a)以初乳等效物喂养婴儿,该初乳等效物的体积为例如总膳食的30%-60%,并且脂肪百分比为例如2.5%-3.5%;以及(b)以后乳等效物喂养婴儿,该后乳等效物的体积为例如总膳食的40%-70%,并且脂肪百分比为例如3.7%-5.5%。为此,建议用瓶子进行喂养,该瓶子分成两个隔室,一个隔室用初乳等效物填充,并且另一个隔室用后乳等效物填充,该瓶以如下方式被设计:使得婴儿能够首先食用初乳等效物,并且然后食用逐渐与初乳等效物混合的后乳等效物。此方法的缺点是需要制备和施用多种组合物,每种组合物处于所希望的量。
EP 2296494 B1旨在提供一种单一的营养组合物,其可以模拟人乳中脂肪的浓度差异。披露了与标准婴儿配方乳相比具有增加的直径(5-25μm)的足量脂肪滴的婴儿配方食品。由于脂肪与水之间的密度差异,这些脂肪滴将“乳油化”,从而导致容器(例如饮用瓶)上部的脂肪浓度高于容器下部的脂肪浓度。但是,在瓶子中建立这种脂肪梯度之前可能要花费相当长的时间。例如,即使当液滴的大小为15微米时,也可以计算出乳油化(creaming)将花费很长时间。(例如,此大小的液滴乳油化几厘米(例如3-6厘米)将花费大约1个小时)。而且,这种婴儿乳将是非均质的,通常不被认为是非常有吸引力的。
因此,本发明的诸位发明人旨在开发基于牛乳的营养组合物,该营养组合物模拟母乳的阶段性释放,而无需在向婴儿施用该组合物之前依赖于建立脂肪梯度。理想情况下,该组合物是稳定的且均质的,并且不会在饮用瓶中诱导乳油化或可见的“脂肪眼(fateye)”的形成。此外,可以优选以最小程度影响由牛乳免疫球蛋白(Ig)提供的生物活性的方式制造此类“阶段性释放”组合物。
以下出人意料的发现满足了这些目标中的至少一些:可以通过包含主要用乳来源的酪蛋白包覆的脂肪滴的配方乳来诱导胃中的脂肪乳油化。酪蛋白在胃中的水解非常快(即使在pH 6)。由于在脂肪滴的界面上的水解酪蛋白和其余水性组合物不稳定,因此液滴开始絮凝并且形成了大的含有脂肪的颗粒,这些颗粒开始乳油化。通常,婴儿配方食品中的脂肪滴的直径为大约0.5微米。这种大小的脂肪滴(主要被酪蛋白包覆)会在“早期”胃部消化(pH 6.0至pH 5.5)中发生絮凝,导致形成低脂肪底层和富脂肪上层的相分离。因此,这种营养组合物的胃排空涉及初始的低脂肪阶段,随后是脂肪进入肠道的(延迟)阶段。
因此,本发明涉及一种营养组合物,该营养组合物包含酪蛋白、含有α-乳白蛋白(aLac)和β-乳球蛋白(bLac)的乳清蛋白、以及蛋白质包覆的脂肪滴,其中
(i)该组合物的蛋白质含量基于总固体为5%至20%(w/w),优选7w%至16w%;
(ii)aLac+bLac含量基于总蛋白质水平为至少25%(w/w);
(iii)脂肪含量在10%至50%(w/w)的范围内;以及
(iv)蛋白质包覆的脂肪滴被以2-15mg/m2的平均蛋白质负荷包覆,并且其中在脂肪滴上酪蛋白:(aLac+bLac)的重量比率是总组合物中酪蛋白:(aLac+bLac)的重量比率的至少4倍。
如本发明所披露的,以富含酪蛋白的蛋白质负荷来覆盖/包覆脂肪滴的概念在本领域中没有被传授或建议。据报道,脂肪滴(在本领域中也称为“脂质球”)的修饰可用于调节胃中蛋白质聚集体形成的速率和程度和/或增加胃排空率。然而,这些方法集中于用限定的脂质组分包覆这些脂肪滴。
例如,WO 2010/027259涉及用于防止生命后期肥胖症的婴儿配方乳和成长乳的领域。它披露了一种营养组合物,该营养组合物包含:基于组合物干重10wt.%至50wt.%的植物脂质,和i)基于总脂质0.5wt.%至20wt.%的磷脂或ii)基于总脂质0.6wt.%至25wt.%的极性脂质,其中极性脂质是磷脂、鞘糖脂和胆固醇的总和,并且所述组合物包含脂质球,该脂质球具有包含所述植物脂质的核心和包含所述磷脂或极性脂质的包覆层。
WO 2016/163882涉及一种用于降低受试者的胃中蛋白质聚集体形成的速率和程度和/或增加受试者的胃排空率的方法,该方法包括向受试者施用包含碳水化合物、蛋白质和脂质球的营养组合物,其中该蛋白质包含酪蛋白,并且这些脂质球包含源自植物脂肪的甘油三酯和源自非人哺乳动物乳的磷脂。脂质球的模式直径为2至6μπι和/或比表面积为0.5至15m2/g脂质,并且脂质球包含含有磷脂的包覆层。
本发明的营养组合物包含酪蛋白、乳清蛋白(特别是α-乳白蛋白和β-乳球蛋白)、以及蛋白质包覆的脂肪滴。
基于总固体,该组合物的总蛋白质含量为5%至20%(w/w),优选7w%至16w%。基于总蛋白质水平,α-乳白蛋白和β-乳球蛋白的总量为至少25%(w/w)。
在一个实施例中,本发明的组合物具有低的蛋白质含量,即本发明的组合物中的蛋白质含量小于4g/100kCal,例如小于3.8g/100kCal,优选小于3.0g/100kCal,更优选小于2g/100kCal。甚至更优选地,本发明的组合物中的蛋白质含量在0.95g/100kCal与3.8g/100kCal之间,特别优选在1.0g/100kCal与2.5g/100kCal之间,最优选在1.6g/100kCal与1.8g/100kCal之间。
用于本发明的α-乳白蛋白和β-乳球蛋白可以源自任何合适的乳清蛋白来源。例如,α-乳白蛋白和β-乳球蛋白之一或二者源自乳,乳酪乳清,酸性酪蛋白乳清,或乳浆(milkserum),或它们的浓缩变体、稀释变体、脱矿物质变体或粉末状变体。除α-乳白蛋白和β-乳球蛋白外,本发明的组合物可包含另外的乳清蛋白,诸如血清白蛋白、乳铁蛋白和/或免疫球蛋白。在一个具体方面,本发明的组合物包含牛乳中发现的所有“非酪蛋白”蛋白质。
为了实现最佳的蛋白质消化,本发明的组合物中的α-乳白蛋白和β-乳球蛋白主要处于天然状态,例如α-乳白蛋白和β-乳球蛋白的总量的>50%在pH 4.6下是可溶的。优选地,α-乳白蛋白和β-乳球蛋白的至少60%、更优选至少80%、最优选至少90%或至少95%是天然的。这可以适当地通过使用尚未暴露于高于85℃的温度(例如UHT处理)的蛋白质来实现,该温度下>50%的乳清蛋白会变性。优选地,使用经过至少一次72℃ 15s热处理或等同的“温和”热处理的aLac和bLac来源。
同样的,酪蛋白可以从常规来源获得。在一个实施例中,酪蛋白选自由以下组成的组:胶束酪蛋白、非胶束酪蛋白、酸性酪蛋白、酪蛋白酸钙、酪蛋白酸镁、酪蛋白酸钠、酪蛋白酸钾和酪蛋白酸铵、或其任何组合。酪蛋白可以例如从全脂乳、脱脂乳和/或乳蛋白质浓缩物中获得。
典型地,营养组合物中酪蛋白与总乳清蛋白(即α-乳白蛋白、β-乳球蛋白和任选的另外的乳清蛋白)的重量比率在70:30-20:80,例如60:40-20:80、55:45-25:75或50:50:20:80的范围内。优选地,酪蛋白与总乳清蛋白的重量比率在50:50-30:70的范围内。
营养组合物的脂肪含量是基于总固体在10%至50%(w/w)的范围内。在一个实施例中,脂肪含量为15%-40%(w/w),优选25w%-35w%。尽管总脂肪与总蛋白质的重量比率并不是关键的,但优选在3.5:1-1:1.5的范围内。
优选地,将脂肪均质化以便获得稳定且均质的产品,其中脂肪主要以蛋白质包覆的脂肪滴的形式存在于组合物中。在一方面,这些脂肪滴具有由至少90w%、优选至少95w%甘油三酯组成的核心。这些脂肪滴的平均直径通常在0.2至1.0微米、优选0.3至0.8微米的范围内,即比人乳或EP 2296494 B1的合成组合物的平均直径小得多。除酪蛋白和乳清蛋白外,脂肪滴表面还可包含乳脂肪球膜(MFGM)材料。
可以使用营养(婴儿)配方食品中常用的任何类型的脂肪来源。传统上,婴儿配方食品的脂肪组分被认为是婴儿最重要的能源,也是正常生长发育的必要要求。为婴儿配方食品中的脂肪量确立的Codex标准为每100可用千卡路里不低于3.3克且不超过6.0克。每克脂肪提供大约9千卡路里。因此,在婴儿配方食品中,脂肪贡献可用千卡路里的30%与54%之间。在大多数市售婴儿配方食品中,脂肪提供了约一半的食物能量。
本发明的营养组合物是合成的营养组合物,即它是由人生产的。本发明的营养组合物不是来自哺乳动物的乳,诸如人乳。
在一个实施例中,该脂肪来源是乳品乳脂肪、植物油、植物脂肪、氢化植物油、海产油、藻油、单细胞油、或任何前述项的混合物。脂肪来源优选具有约5:1至约15:1,例如约8:1至约10:1的n-6与n-3脂肪酸比率。在一个优选方面,该组合物包含乳品乳脂肪,更优选选自由以下组成的组的乳品乳脂肪:全脂乳、乳油、无水乳脂肪、和来自乳脂肪的部分。在一个实施例中,使用乳品乳脂肪和植物脂肪共混物的组合。例如,该组合物包含乳脂肪和植物油的混合物。优选的脂肪来源包括乳脂肪、向日葵油、椰子油和菜籽油。在一个具体方面,该组合物中的脂肪由至少20w%、优选至少30w%的乳品乳脂肪组成。
优选地,根据本发明的组合物还包含长链多不饱和脂肪酸的来源,该来源优选选自二十二碳六烯酸(DHA)、花生四烯酸(ARA)、二十碳五烯酸(EPA)和/或二高-γ-亚麻酸(DGLA)。
本发明还提供了一种用于提供根据本发明的营养组合物的方法。在一个实施例中,这种方法包括以下步骤:
a.将脱脂乳与包含α-乳白蛋白和β-乳球蛋白(以及可能的其他乳清蛋白)的乳清蛋白来源共混,
b.将共混物在低于85℃的温度下进行巴氏灭菌,
c.在低于68℃的温度下蒸发,
d.添加脂肪来源,
e.均质化,
f.喷雾干燥,以获得粉末状组合物,以及
g.任选地将该粉末状组合物用液体重构
在与乳清蛋白共混之前,可以用陶瓷膜过滤法处理脱脂乳,以减少细菌数。为了确保乳蛋白质的最佳消化性,该方法优选不包括将α-乳白蛋白和β-乳球蛋白暴露于诱导α-乳白蛋白和β-乳球蛋白变性和/或聚集的条件。在一个具体方面,至少95%的α-乳白蛋白和β-乳球蛋白是天然的。
优选地,巴氏灭菌步骤是在小于80℃、更优选在70与80℃之间的温度下进行。
α-乳白蛋白和β-乳球蛋白的来源可以是通过膜过滤获得的乳酪乳清、酸乳清或乳浆,任选地,其中用陶瓷膜过滤法处理乳清以减少细菌数。例如,该组合物包含脱矿物质乳清、乳清蛋白浓缩物或乳浆浓缩物,其部分或组合。例如,可以使用富含aLac或乳磷脂的WPC。
在一个替代性实施例中,一种提供根据本发明的营养组合物的方法包括以下步骤:
a.制备第一基础粉末,该第一基础粉末包含以乳糖为载体的酪蛋白酸盐稳定的乳液或由其组成。
b.制备第二基础粉末,该第二基础粉末包含α-乳白蛋白和β-乳球蛋白(以及可能的其他乳清蛋白),以及任选的其他乳蛋白质、矿物质和维生素。
c.将步骤a和b中获得的粉末任选地与一种或多种添加剂(诸如核苷酸、寡糖、微量元素等)干共混。
本发明的组合物的其他特征在于:这些脂肪滴主要以2-10mg/m2(例如2-6mg/m2)、优选3-10m/m2(例如3-8)的平均蛋白质负荷被酪蛋白和包含α-乳白蛋白和β-乳球蛋白的乳清蛋白包覆。在一个实施例中,该平均蛋白质负荷低于8mg/m2,例如在3-7mg/m2的范围内。在一个具体方面,蛋白质负荷在3mg/m2与5.5mg/m2之间。
此外,在脂肪滴上酪蛋白:(aLac+bLac)的重量比率是在总组合物中酪蛋白:(aLac+bLac)的重量比率的至少4倍。换句话说,该组合物中的酪蛋白不是在整个组合物中均匀分布,而是在这些脂肪滴的表面富集/浓缩。由于酪蛋白在胃条件下非常快地水解,因此这些脂肪滴变得不稳定,并且开始絮凝以形成大的含有脂肪的颗粒。此乳油化过程诱导形成上部富脂肪相和下部低脂肪相的相分离。优选地,在脂肪滴上酪蛋白:(aLac+bLac)的重量比率是总组合物中酪蛋白:(aLac+bLac)的重量比率的至少4.5倍,例如至少4.6、4.8、5.0、5.2或5.5倍。在一个实施例中,(a)在脂肪滴上酪蛋白:(aLac+bLac)的重量比率与(b)总组合物中酪蛋白:(aLac+bLac)的重量比率之间的比率是在4.2-8.0、优选4.5-7.5的范围内。
可以通过本领域已知的方法使用分级分离并考虑脂肪滴粒度、蛋白质含量和脂肪含量,来确定脂肪滴上的蛋白质负荷以及在组合物及其部分中酪蛋白:乳清蛋白(aLac+bLac)的比率。如果该组合物为干燥形式,则首先例如使用脱矿物质水将其重构为使脂肪含量处于2%-10%(w/w)的范围内。可以使用Malvern Mastersizer确定这些脂肪滴的大小分布。通常使用密度离心将脂肪滴与该组合物的其余部分分离。将蛋白质包覆的脂肪滴与该组合物的其余部分分离有利地包括增加围绕这些脂肪滴的液相的密度。通过将蔗糖添加到重构的组合物中来适当地实现这一点。
在还原条件下,通过十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)合适地确定在脂肪滴上和总营养组合物中酪蛋白与乳清蛋白α-乳白蛋白+β-乳球蛋白之间的比率。因此,基于质量比率的比率甚至将略高于基于强度的比率。与主要酪蛋白(例如β-酪蛋白和α-s-酪蛋白)、aLac和bLac对应的蛋白质条带中的乳蛋白质的量可以通过本领域已知的方法进行定量,例如通过免染成像方法进行定量(还参见本文下面的实例5)。在一个实施例中,使用配备有ImageLab软件的免染启用式伯乐(Bio-Rad)ChemiDoc XRS+文档编制系统伯乐单元(Documentation System Bio-Rad unit)测定蛋白质比率。
典型地,在本发明的总组合物中酪蛋白与乳清蛋白α-乳白蛋白和β-乳球蛋白的带强度之间的比率低于1,并且例如在约0.35至约0.95的范围内。相比之下,包含蛋白质包覆的脂质滴的脂肪部分中的所述比率通常高于1.5,优选至少1.8,如2.0或更高,或3.0或更高。结果是,在脂肪滴上酪蛋白:(aLac+bLac)的比率是总组合物中酪蛋白:(aLac+bLac)的重量比率的至少4倍,优选至少4.5倍。
根据本发明的营养组合物可以处于干燥、半干燥或液体组合物的形式。例如,它是粉末状的组合物,适用于在用水溶液,优选用水重构后制造液体组合物。
在另一个实施例中,它是液体组合物,例如即消耗型可饮用或可匙取的组合物。在一个具体方面,(半)液体组合物的总蛋白质含量高达30克/升。酪蛋白和乳清蛋白的相对量可以变化。在一个实施例中,组合物的酪蛋白含量高达20克/升,优选高达18克/升。
根据本发明的营养组合物可以是用于哺乳动物营养特别是人营养的任何类型的产品。鉴于该营养组合物的模拟人乳的胃行为的独特消化性特性,该营养组合物有利地是婴儿配方食品、后续配方食品或成长乳。
本领域技术人员将认识并理解,本发明的组合物具有各种有意义的应用。例如,它适用于将蛋白质和脂肪控制释放到受试者、优选人受试者的肠中的方法中。可以是治疗性或非治疗性的另外的用途包括改善胃肠道健康的方法,改善能量调节的方法和/或改善受试者代谢健康的方法。在一个实施例中,本发明提供了如本文所披露的营养组合物(可通过方法获得)在蛋白质和脂肪向受试者肠内的控制释放的方法中的用途。还提供了营养组合物在维持或改善受试者的胃肠道健康、能量调节和/或代谢健康的方法中的用途。在另一个实施例中,本发明提供了根据本发明和/或如可根据本发明的方法获得的营养组合物在控制受试者的总体配方食品消化动力学的方法中的用途。如本文所用,本文所用的“控制总体配方食品消化”定义为如下的配方食品消化,其中释放至小肠的脂肪和蛋白质的初始量低于蛋白质和脂肪的最终量。认为,与母乳喂养的受试者相比,此类受控的总体配方食品消化有助于防止受试者的加速生长,该加速生长如通常在配方食品喂养的受试者中观察到的。该受试者优选是人受试者,更优选是年龄在0与36个月之间的人受试者。
乳清蛋白包含约10%-15%的免疫球蛋白或抗体。免疫球蛋白是乳清中的一种保护性抗体家族。本发明的“低热加工”组合物的另外的应用涉及以下事实,即该组合物包含相对较高水平的完整的且具有功能活性的牛乳免疫球蛋白,已知这些牛乳免疫球蛋白对人体具有促进健康的作用。更特别地,乳免疫球蛋白可以防止病原体附着在上皮衬里上,该附着是建立感染的关键步骤。已报道,口服施用的牛初乳或乳免疫球蛋白已被证明可有效预防口服介导的感染。已经进行了临床研究,以评价免疫乳产品作为对各种医院感染尤其是由抗生素抗性细菌和幽门螺杆菌(Helicobacter pylori)(慢性胃炎的致病体)引起的感染进行预防性治疗的潜力。El-Loly(Int.J.of Dairy Science[国际乳业科学杂志],Volume2[第2卷](3):183-195,2007)综述了牛免疫球蛋白的特性,牛免疫球蛋白从初乳的分离,以及在制备用于预防和治疗人和动物体内微生物感染的牛免疫乳中的用途。
因此,本发明还提供了营养组合物,其用于用作“免疫乳产品”,尤其是用于预防或治疗受试者、优选人受试者、更优选年龄在0与36个月之间的人受试者体内的微生物感染的方法中。优选地,将营养组合物在70℃与80℃之间的温度下进行巴氏灭菌。在一个实施例中,该微生物感染是胃肠道感染。
附图说明
图1:在还原条件下的SDS-PAGE图谱,显示了从实例1-3的营养组合物1-3和两种市售婴儿配方食品产品取得的样品中对应于酪蛋白、aLac和bLac的条带。用(P)指示的泳道代表总组合物,并且用(F)指示的泳道代表该总组合物的包含蛋白质包覆的脂肪滴的脂肪部分。
图2:在37℃下模拟婴儿胃消化后,婴儿乳的宏观行为的摄影图像。指示了消化时间和pH。
图3:根据实例1中所述的方法制备并在70℃至80℃范围内的温度下加热的IF基础粉末中的活性IgG、IgA和IgM的总和。制备产品,并一式三份进行分析。图A:绝对浓度,以mg/100g计。图B:相对于总初始IgG、IgM和IgA的总和表示的活性IgG、IgM和IgA的总和。
实验部分
实例1:基于乳浆的营养组合物
将乳浆60液体(菲仕兰坎皮纳公司(FrieslandCampina),荷兰)与乳渗透物(菲仕兰坎皮纳公司,洛赫姆(Lochem),荷兰)共混,以获得基于总固体的蛋白质为38w%的乳浓缩物。/>乳浆60液体是一种天然乳清蛋白浓缩物,是通过对脱脂乳进行微滤、然后对微滤渗透物进行超滤而获得的。
将由此获得的混合物与经热化(66℃,30秒)和微滤的脱脂乳、乳糖溶液(20%w/w)和巴氏灭菌的乳油(85℃,30秒)共混。该共混物的组成呈现于表1。
表1:蒸发前共混物的组成
然后将该共混物在72.8℃加热30秒,然后通过使用蒸汽温度为65℃的机械蒸气再压缩(MVR)蒸发器直接蒸发直至干物质达44.5%。冷却后,除非另有说明,否则添加矿物质和维生素并将如此获得的浓缩物加热至74℃。注入植物脂肪,然后在120/30巴下进行2步均质化。然后将乳液在进气温度为177℃、排气温度为91.0℃以及喷嘴压力为185巴下进行喷雾干燥。所得IF基础粉末的配方参见表2。此产品将进一步称为组合物1。
表2IF基础粉末配方(每100kg粉末)
成分 | 重量[kg] |
Hiprotal乳浆60 | 64.9 |
乳渗透物 | 87.1 |
CMF处理的脱脂乳 | 15.0 |
巴氏灭菌的乳油 | 43.2 |
乳糖 | 31.1 |
植物脂肪共混物 | 17.2 |
柠檬酸三钾一水合物 | 0.25 |
碳酸钙 | 0.43 |
氯化镁六水合物 | 0.20 |
磷酸三钙 | 0.11 |
柠檬酸三钠二水合物 | 0.16 |
氢氧化钙 | 0.03 |
维生素预混物 | 0.45 |
牛磺酸 | 0.06 |
实例2:基于乳酪乳清的营养组合物
将>90%脱矿物质的、经浓缩和巴氏灭菌(77℃,30秒)的乳酪乳清产品90液体(菲仕兰坎皮纳多莫公司(FrieslandCampina Domo),荷兰)与经热化和微过滤(68℃,20秒)的脱脂乳和巴氏灭菌的乳油(85℃,30秒)共混。该共混物的组成呈现于下表3。
表3:蒸发前共混物的组成。
固体 | 21.5% |
脂肪 | 4.3% |
蛋白质 | 3.5% |
酪蛋白 | 1.4% |
乳清蛋白 | 2.0% |
然后将该共混物在72.8℃加热30秒,然后通过使用蒸汽温度为65℃的机械蒸气再压缩(MVR)蒸发器直接蒸发直到干物质达43.0%。冷却后,添加矿物质和维生素,并将如此获得的浓缩物加热至74℃,注入植物脂肪,然后在120/30巴下进行2步均质化。然后将乳液在进气温度为176℃、排气温度为89.3℃以及喷嘴压力为170巴下进行喷雾干燥。所得IF基础粉末的配方参见表4。此产品将进一步称为组合物2。
表4IF基础粉末配方(每100kg粉末)
实例3:乳浓缩物的大规模生产
通过将乳糖与80℃的水共混来制备45%(w/w)乳糖溶液。将MCI 80TL(来自菲仕兰坎皮纳公司的胶束酪蛋白分离物;18%固体、基于总固体的80%蛋白质,其中酪蛋白占总蛋白质的大约92%)添加到乳糖溶液中,然后添加/>乳浆60液体(菲仕兰坎皮纳公司,荷兰;大约30%固体和基于总固体的60%蛋白质)。此后,添加矿物质和维生素的共混物,然后添加无水乳脂肪以及包含脂溶性维生素、β-胡萝卜素和抗氧化剂的植物脂肪共混物。
然后将此混合物在60/20巴下均质化,并用刮削式热交换器以53秒的总停留时间加热至77℃,然后直接在Filtermat喷雾干燥器处进行喷雾干燥。进气温度为182℃,并且排气温度为82℃。喷嘴压力为153巴。然后,将基础粉末与乳糖、GOS粉末麦芽糖糊精、DHA和ARA(Vana Sana)、以及含有微量元素和核苷酸的预混物共混。
表5显示了IF基础粉末的配方,并且表6呈现了最终营养组合物的配方。此产品将进一步称为组合物3。
表5IF基础粉末配方(每100kg粉末)
表6婴儿配方食品配方(每100kg粉末)
实例4:蛋白质包覆的脂肪滴的表征。
此实例描述了平均脂肪滴大小和脂肪滴的比表面蛋白质负荷的分析。
在脱矿物质水中将根据本文上述实例1-3的所有营养组合物(进一步称为组合物1-3)以大约3.0%脂肪w/w重构,以获得液体营养组合物。使用Malvern Mastersizer 3000测量24℃下的脂肪球分布。分散相的折射率设定为1.46,而连续相的折射率设定为1.33。吸收系数设定为0.01。在测量脂肪球大小之前,将2ml婴儿乳样品与40ml水和由0.125%Tween-20和1.5%ETDA组成的5ml溶液混合,以使酪蛋白胶束解离,并将混合物温育10分钟。
为了将脂肪球与该组合物的其余部分分离,添加蔗糖以增加脂肪球与乳浆相(serum phase)之间的密度差。添加蔗糖后,溶液含有13.0w/w%的碳水化合物。然后使用甩开式转子JS-24,38在贝克曼/库尔特(Beckman/Coulter)Avanti J-310中于21℃于100,000x G下将此溶液离心60min。
离心后获得三个部分。使用小抹刀轻轻地去除上部脂肪层(脂肪盘)。通过以下方式使沉淀物疏松并再次悬浮在乳浆相中:在室温下在搅拌板上搅拌直至所有团块溶解。将脂肪盘和下层物(乳浆相+沉淀物)二者的质量进行了测定。
使用凯氏定氮法(Kjeldahl method)通过测定总氮并将其乘以6.38的系数来测定婴儿乳、脂肪盘和下层物的总蛋白质含量[w/w%]。罗兹-哥特里法(Gottlieb)用于确定婴儿乳、脂肪盘和下层物中的总脂肪含量[w/w%]。
由从粒度测量获得的d3,2[μm]计算出脂肪球的体积和比表面积,并且使用0.91515g/ml的脂肪密度将脂肪体积换算成脂肪质量。根据以下公式测量蛋白质负荷(PL)[mg/m2]:
其中SSA=比表面积[m2/g]。
实例5:测定在脂肪球表面上酪蛋白与乳清蛋白的比率
通过使用基于利姆里(Laemmli)的缓冲液系统的十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)和使用配备有ImageLab软件的免染启用式伯乐ChemiDoc XRS+文档编制系统伯乐单元的免染成像方法,确定实例4中获得的婴儿乳和脂肪盘中酪蛋白与乳清蛋白(α-乳白蛋白+β-乳球蛋白)之间的比率。将分离的脂肪盘溶解在脱矿物质水中的2%SDS/10mM柠檬酸盐溶液中。将8.4mL SDS/柠檬酸盐溶液添加到一个单一的脂肪盘(该脂肪盘源自21mL婴儿乳)中,并将该混合物在60℃下温育长达2小时,以使脂肪和蛋白质溶解。在温育过程中,通过手动回旋并使用10mL血清吸管上下吸移两次定期混合样品。
对于运行SDS PAGE/电泳,通过添加脱矿物质水将样品稀释至2mg/mL的蛋白质浓度。在还原条件下进行电泳,为此将90μl稀释的2mg/mL样品与100μl 2x利姆里样品缓冲液(伯乐公司(Bio-rad),目录号1610737)和30μl 1M DTT溶液(西格玛公司(Sigma),目录号646563)混合,然后使用伯乐数字干浴在90℃下加热10分钟。将加热的样品在室温下以14,000rpm离心4分钟,然后将下层物用于SDS-PAGE分析。
将含有约5ug蛋白质的5uL体积的1mg/mL还原样品加载到伯乐标准TGX(Bio-RadCriterion TGX)免染4%-15%预制凝胶上。
包括未染色的分子量标记物(伯乐公司,目录号1610363)以鉴定主要的乳蛋白质。在室温下以恒定电压(V)100V在1x Tris/甘氨酸/SDS电泳缓冲液(伯乐公司,目录号1610732)中进行电泳10分钟,然后在150V下再进行45分钟。电泳后,将凝胶从框架上移开,在脱矿物质水中冲洗5秒,并以5分钟的UV激活开始立即成像,并且然后进行若干次曝光(强烈,微弱,10s)。结果示于图1中。
使用ImageLab软件的分析工具箱(Analysis Tool Box)分析最终图像。选择泳道以区分凝胶上的样品,并在泳道内选择特定酪蛋白和乳清蛋白的条带。对于每种特定的蛋白质,测定体积强度。始终在同一凝胶上检查婴儿乳样品及其脂肪部分。对于每种产品,计算所有酪蛋白条带的总强度,以及α-乳白蛋白+β-乳球蛋白条带的总强度。然后将第一个值的比率除以第二个值获得酪蛋白:(aLac+bLac)比率。
由于要分析的蛋白质含有不同量的色氨酸,因此条带强度与它们的质量并不完全对应。例如,基于重量,aLac得到最强的条带,而酪蛋白得到最弱的条带。如果起始产品中aLac和bLac与包含脂肪滴的脂肪部分之间的比率相等,则这对于在脂肪滴与总组合物之间的酪蛋白:(aLac+bLac)比率并不重要。但是,如果脂肪部分含有相对较多的aLac,则基于质量比率的比率甚至会略高于基于条带强度的比率。
实例6:胃部条件下相分离的体外分析
为了评估本发明的营养组合物的消化特性,开发了体外婴儿消化筛选方法。方案1提供了该方法的示意概述。简而言之,该方法模拟了摄入婴儿配方食品或人乳后的婴儿胃消化,其中观察到宏观行为后,并测量脂肪和蛋白质的分布。
在开始实验之前,将来自实例1和2的基础粉末(分别为组合物1和2)与乳糖和WPC35(35,菲仕兰坎皮纳公司)根据以下进行干共混:
共混物组合物1 | 共混物组合物2 | |
组合物1 | 74.0% | |
组合物2 | 75.0% | |
WPC35 | 4.3% | |
乳糖 | 21.7% | 25.0% |
将粉末状的组合物在脱矿物质水中重构。将液态婴儿乳样品基于与婴儿乳水平可比的脂肪浓度(即约3.0w%至3.5w%)标准化。通过将胃蛋白酶(猪)溶解在30mM HCl溶液中至250U/ml来制备胃液。绘制每个样品的缓冲曲线,以确定达到pH 6.0和5.5所需的胃液量。在添加胃液之前,采集样品以用于蛋白质和脂肪分析。
将60mL一式两份的样品加热至37℃。根据预定义的缓冲曲线,通过将胃液添加至pH 6.0开始实验。将样品手动搅拌几秒以将胃液与样品混合,并且然后温育15分钟。之后,用胃液将pH降低至pH 5.5。降低pH后,将两个样品同时搅拌,并且将一个样品在37℃温育15分钟,并且将另一个样品在37℃温育30分钟。之后,拍摄了摄影图像。从底层取等分试样以分析蛋白质和脂肪含量。通过添加胃蛋白酶抑制剂(Pepstatin)A储备溶液(0.02克胃蛋白酶抑制剂A、18mL甲醇、2mL冰乙酸)终止酶促反应。
为了获得有关分离和乳油化的速度和程度的信息,在不同的时间点拍摄了图像。另外,小心地除去上层,并确定上层(y)和底层(z)二者的质量,以根据以下在特定时间点在pH 5.5下计算顶层和底层的质量分布:
底层中的蛋白质和脂肪浓度用作在特定时间点在pH 5.5下会从胃中排空的营养物的初始通量的指示。根据以下计算底层脂肪和蛋白质的相对量:
其中:
·a=起始样品中的脂肪%
·b=起始样品中的蛋白质%
·c=底层中的脂肪%
·d=底层中的蛋白质%
·y=顶层质量(以g计)
·z=底层质量(以g计)
方案1:体外消化方法概述
/>
1 结果
1.1 产品组成
产品的组成如下呈现。除了根据本发明的试验产品之外,还研究了两种市售婴儿配方食品产品作为对比实例。
表7:产品组成[g/100g]
1.2平均脂肪滴大小和脂肪滴的比表面负荷的分析
根据本文上述方法确定脂肪滴大小和脂肪滴的比表面负荷。表8显示获得的结果。
表8:蛋白质包覆的脂肪滴的粒度特征和蛋白质比表面负荷
市售产品2(对比实例)的高蛋白质负荷可能来自乳清蛋白的变性/聚集,该变性/聚集可能是高热负荷的结果。
1.3在总组合物和包含蛋白质包覆的脂肪滴的部分中酪蛋白与乳清蛋白比率的表征。
SDS-PAGE的结果呈现在下表9中。
表9
1.4胃部条件下相分离的体外分析
在胃消化期间在不同时间点和pH下拍摄的摄像图像(参见图2)显示了在pH 5.5下本发明的组合物的最小热处理产品的明显相分离,而市售产品则并未如此。
表10显示了在体外消化30min(A列)或45min(B列)之后底层的质量(占总质量的%)以及其中总蛋白质和总脂肪的百分比。
表10
(*)从技术上讲,无法取得代表性样品。
实例6:免疫活性牛免疫球蛋白的分析
根据实例1在3个单独的实验(进一步称为实验1-3)中制备粉末状组合物(IF基础粉末)。将浓缩物加热至在70℃至80℃范围内的温度。在热处理和蒸发之前,使用来自Bethyl的市售ELISA定量装置通过ELISA测量脱脂乳、乳油和乳浆蛋白浓缩物的共混物中的活性免疫球蛋白水平(bIgG、bIgA和bIgM)。此外,测量了粉末中的免疫球蛋白水平。
图3A显示了粉末状组合物中活性牛免疫球蛋白的水平。图3B显示了IF基础粉末加工后仍具有活性的免疫球蛋白的相对量(与原料的共混物相比)。
Claims (30)
1.一种营养组合物,该营养组合物包含酪蛋白、含有α-乳白蛋白(aLac)和β-乳球蛋白(bLac)的乳清蛋白、以及蛋白质包覆的脂肪滴,其中
(i)该组合物的蛋白质含量基于总固体为5%至20%(w/w);
(ii)aLac+bLac含量基于总蛋白质水平为至少25%(w/w);
(iii)脂肪含量基于总固体在10%至50%(w/w)的范围内;以及
(iv)这些脂肪滴被以2-10mg/m2的平均蛋白质负荷包覆,并且其中在这些脂肪滴上酪蛋白:(aLac+bLac)的重量比率是总组合物中酪蛋白:(aLac+bLac)的重量比率的至少4倍。
2.根据权利要求1所述的营养组合物,其中(i)该组合物的蛋白质含量基于总固体为7w%至16w%。
3.根据权利要求1或2所述的营养组合物,其中在这些脂肪滴上酪蛋白:(aLac+bLac)的重量比率是总组合物中酪蛋白:(aLac+bLac)的重量比率的至少4.5倍。
4.根据前述权利要求所述的营养组合物,其中这些脂肪滴的平均直径在0.2到1.0微米的范围内。
5.根据前述权利要求任一项所述的组合物,其中该aLac和bLac的至少70%处于天然状态。
6.根据权利要求5所述的组合物,其中该aLac和bLac的至少80%处于天然状态。
7.根据权利要求6所述的组合物,其中该aLac和bLac的至少90%处于天然状态。
8.根据权利要求7所述的组合物,其中该aLac和bLac的至少95%处于天然状态。
9.根据前述权利要求中任一项所述的营养组合物,其中该组合物中酪蛋白与总乳清蛋白的重量比率在70:30-20:80的范围内。
10.根据前述权利要求9所述的营养组合物,其中该组合物中酪蛋白与总乳清蛋白的重量比率在50:50-30:70的范围内。
11.根据前述权利要求中任一项所述的营养组合物,其中aLac和bLac源自乳,乳酪乳清,酸性酪蛋白乳清,或乳浆,或它们的浓缩变体、稀释变体、脱矿物质变体和/或粉末状变体。
12.根据前述权利要求中任一项所述的营养组合物,其中该酪蛋白选自由以下组成的组:胶束酪蛋白和非胶束酪蛋白。
13.根据前述权利要求1-11中任一项所述的营养组合物,其中该酪蛋白选自以下组成的组:酸性酪蛋白、酪蛋白酸钙、酪蛋白酸镁、酪蛋白酸钠、酪蛋白酸钾和酪蛋白酸铵。
14.根据前述权利要求中任一项所述的营养组合物,其中脂肪来源是乳品乳脂肪、植物油、植物脂肪、氢化植物油、海产油、藻油、单细胞油、或任何前述项的混合物。
15.根据前述权利要求14所述的营养组合物,其中脂肪来源是乳品乳脂肪。
16.根据前述权利要求15所述的营养组合物,其中脂肪来源选自以下的乳品乳脂肪:全脂乳、乳油、无水乳脂肪、和来自乳脂肪的部分。
17.根据前述权利要求中任一项所述的营养组合物,其中脂肪与蛋白质的重量比率在3.5:1-1:1.5的范围内。
18.根据前述权利要求中任一项所述的营养组合物,该营养组合物为粉末状组合物。
19.根据权利要求1至17中任一项所述的营养组合物,该营养组合物为液体组合物。
20.根据权利要求19所述的营养组合物,其中该营养组合物为蛋白质含量高达30克/升的液体组合物。
21.根据前述权利要求中任一项所述的营养组合物,该营养组合物为婴儿配方食品、后续配方食品或成长乳。
22.一种提供根据权利要求1-19中任一项所述的营养组合物的方法,该方法包括以下步骤:
a.将脱脂乳与包含α-乳白蛋白和β-乳球蛋白的乳清蛋白来源共混
b.将共混物在低于85℃的温度下进行巴氏灭菌
c.在低于68℃的温度下进行蒸发
d.添加脂肪来源
e.对步骤d中获得的组合物进行均质化
f.对步骤e中获得的组合物进行喷雾干燥,以获得粉末状组合物
g.任选地将步骤f的粉末状组合物用液体重构。
23.根据权利要求22所述的方法,该方法不包括将α-乳白蛋白和β-乳球蛋白暴露于诱导α-乳白蛋白和β-乳球蛋白变性和/或聚集的条件。
24.根据权利要求1至21中任一项所述的、或可通过权利要求22或23所述的方法获得的营养组合物在将蛋白质和脂肪控制释放到受试者肠道中的非治疗目的的方法中的用途。
25.根据权利要求24的用途,其中该受试者为年龄在0与36个月之间的人受试者。
26.根据权利要求1至21中任一项所述的、或可通过权利要求22或23所述的方法获得的营养组合物在维持或改善受试者的胃肠道健康、能量调节和/或代谢健康的非治疗目的的方法中的用途。
27.根据权利要求26的用途,其中该受试者优选为年龄在0与36个月之间的人受试者。
28.根据权利要求1至21中任一项所述的、或可通过权利要求22或23所述的方法获得的营养组合物在制备预防或治疗受试者的微生物感染的药物中的用途。
29.根据权利要求28的用途,其中该受试者为年龄在0与36个月之间的人受试者。
30.根据权利要求28或29的用途,其中该微生物感染是胃肠道感染。
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