CN113853118A

CN113853118A - 多重乳液、其制备方法以及在食品、化妆品和药物中的应用

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Publication number: CN113853118A
Application number: CN201980091471.9A
Authority: CN
Inventors: L·瓜比耶; C·福雷; F·利尔卡尔德龙; C·肖德芒什
Original assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Universite de Bordeaux; Institut Polytechnique de Bordeaux; General Mills Inc
Current assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS; Universite de Bordeaux; Institut Polytechnique de Bordeaux; General Mills Inc
Priority date: 2018-12-07
Filing date: 2019-11-14
Publication date: 2021-12-28
Also published as: JP2022514468A; WO2020117447A1; US20220015382A1; EP3890500A1; CA3122079A1; EP3662756A1

Abstract

本发明涉及包含P1/O/W2或由P1/O/W2组成的多重乳液，其中P1是形成微滴的水相或形成气泡的气相，所述微滴或气泡分散在O中，由此形成P1/O，其中O是包含晶体的油相，其中W2是包含至少一种亲水性表面活性剂的水相，其中P1/O小球在W2中形成，其中所述油相O包含相对于O相的质量计至少90质量%、优选至少92质量%、和甚至优选至少95质量%的甘油三酯。本发明涉及制备这样的多重乳液的方法及其应用。要求保护食物组合物、化妆品组合物和药物组合物，以及包含组合物的包装。

Description

多重乳液、其制备方法以及在食品、化妆品和药物中的应用

本发明涉及多重乳液，且特别是双重乳液。

本发明涉及用于食品、化妆品或药物组合物的多重乳液。

本发明涉及制备此类多重乳液的方法以及含有其的组合物。

技术背景

多重乳液，特别是水包油包水（W1/O/W2），是含有小水滴的油球的复杂液体分散体，并且对于许多工业应用如食品、药物或化妆品具有重要意义。具有减少数量的添加剂和/或有限的添加剂浓度的配制物受到高度追捧。

W1/O/W2具有用于工业应用如药物或化妆品的巨大潜力，因为内部水相使得能够包埋亲水性化合物。双重乳液由此可用于药物包封和隔离、控释以及靶向递送。在食品领域也可以考虑许多应用。W1/O/W2类型的多重乳液可以通过在油球中包含水性级分而用于香味与风味的包埋和控释、益生菌的保护、味道掩蔽和用于降低食物中的脂肪含量。

对于大多数实际应用而言，需要长期动力学稳定性。通常用两种相反溶解性（水溶性(亲水性)和油溶性(亲脂性)）的乳化剂来制备双重乳液。两种乳化剂在界面处混合，并由二元混合物的组成来控制膜在聚结方面的稳定性。聚结可能发生在：i）小的内部微滴之间；ii）油球之间，和iii）外部相与分散在小球内的内部微滴之间。

初始，内部水性微滴含有包封的化合物（EC），并且外部相包含渗透调节剂（OR）。由于浓度梯度，两种溶质都倾向于从一个隔室穿过油相转移到另一隔室。水转移是目前为止最快的过程，从而永久确保两个隔室的渗透平衡。由于EC和OR的传输通常以不同速率发生，渗透调节过程引发连续的水流动，改变内部与外部体积。水传输对于多重乳液的各种应用可能是至关重要的。例如，内部微滴的溶胀可能增加有效的小球分数，并产生双重乳液的流变性质的显著改变。

在小分子量表面活性剂的存在下进行了对双重乳液的开拓性研究。此类材料的固有不稳定性，即快速聚结和扩散，阻碍了可行的技术开发。近来使用两亲性聚合物、蛋白质和固体胶体粒子的研究表明，可以抑制聚结，并且可以显著减慢扩散传输。

仍有兴趣由可持续和标签友好的成分配制双重乳液并减少添加剂的数量以满足消费者的需求。在食品相关应用中遇到的主要缺点之一是缺乏可用于有效稳定W/O乳液的食品级乳化剂。最广泛使用的亲脂性乳化剂是聚甘油-聚蓖麻油酸酯（PGPR）。这种乳化剂对于稳定用甘油三酯油制成的W/O乳液非常有效。然而，它的使用对于许多食品产品受到严格管制。此外，当以对于W/O乳液的有效长期稳定而言的正常所需水平（即2-10重量%）并入时，它的存在容易被察觉为令人不快的异味。因此，PGPR的使用代表在食品行业中双重乳液实施的主要技术缺点之一。近来已经做出一些努力以减少双重乳液中PGPR的量，尤其是通过在内部微滴中并入水胶体，如酪蛋白、海藻酸钙、阿拉伯胶或乳清蛋白，其可以在油/水界面处与PGPR相互作用并增加包封物类的产率。Frasch-Melnik, S., Spyropoulos, F., ＆Norton, I.T.（2010）（W1/O/W2 double emulsions stabilized by fat crystals--formulation, stability and salt release. Journal of Colloid and Interface Science, 350(1), 178-185, https://doi.org/10.1016/j.jcis.2010.06.039）提出了一种替代策略以避免使用PGPR。将基于向日葵油并含有脂肪晶体的W1/O乳液并入含有酪蛋白酸钠的水相中以产生动力学稳定的W1/O/W2双重乳液。W1/O初级乳液通过甘油单酯和甘油三酯晶体“壳”来稳定。随时间监测双重乳液在储存条件下的稳定性。包封在初级乳液的W1相中的KCl缓慢释放到W2连续水相中。此外，观察到油球在储存过程中部分聚结。因此需要进一步改善此类组合物的稳定性。

发明目的

本发明旨在解决提供克服了上述缺点的一个或多个的多重乳液（通常为双重乳液）的技术问题。

本发明旨在解决提供仅包含食品级乳化剂的多重乳液（通常为双重乳液）的技术问题。

特别地，本发明旨在解决提供不含PGPR且更通常不含任何添加的亲脂性表面活性剂的多重乳液（通常为双重乳液）的技术问题。

特别地，本发明旨在解决提供用于食品、化妆品或药物组合物的多重乳液（通常为双重乳液）的技术问题。

本发明旨在解决提供使得能够减少组合物中的脂肪的多重乳液（通常为双重乳液）的技术问题。

本发明旨在解决提供不会不利地影响组合物的感官性质的多重乳液（通常为双重乳液），且特别是提供不会不利地影响含有这种双重乳液的组合物的味道的多重乳液（通常为双重乳液）的技术问题。

本发明旨在解决提供稳定的多重乳液（通常为双重乳液），且更具体而言充分抵抗W1与W2之间的渗透失配的多重乳液（通常为双重乳液）的技术问题。

本发明旨在解决提供包封一种或多种活性成分并控制其释放的多重乳液（通常为双重乳液）的技术问题。

本发明旨在解决提供用于制备这种多重乳液（通常为双重乳液）的方法的技术问题。

特别地，本发明旨在解决在食品行业中，通常在制备食品组合物中的上述技术问题。

发明详述

本发明提供了对于上述技术问题的解决方案。

更确切地，本发明涉及包含P1/O/W2或由P1/O/W2组成的多重乳液，其中P1是形成微滴的水相或形成气泡的气相，所述微滴或气泡分散在O中，由此形成P1/O，其中O是包含晶体的油相，其中W2是包含至少一种亲水性表面活性剂的水相，其中P1/O小球在W2中形成，其中所述油相O包含相对于O相的质量计至少90质量%、优选至少92质量%、和甚至优选至少95质量%的甘油三酯。

这样的多重乳液可以通过制备多重乳液的过程或方法来获得，所述多重乳液由P1/O/W2表示，其中P1是形成微滴的水相或形成气泡的气相，所述微滴或气泡分散在O中，由此形成P1/O，其中O是包含晶体的油相，且W2是水相，并且W2与P1相同或不同，其中所述组合物包含相对于多重乳液的总质量计小于5质量%的内源性亲脂性表面活性剂，其中所述方法包括以下步骤：

- 在O含有晶体的温度下，将P1分散在O中，以获得初级P1/O双相；有利地，所述晶体稳定初级P1/O双相，

- 在O含有晶体的温度下将P1/O分散在W2中，并且其中W2含有一种或多种蛋白质，以获得P1/O/W2多重乳液。

本发明人发现，这样的过程使得能够制备具有所需性质的多重乳液。有利地，本发明的多重乳液是动力学稳定的。

有利地，根据本发明的多重乳液包含小于1%的亲脂性表面活性剂。这种条件基本上意味着根据本发明的多重乳液不包含任何添加的亲脂性表面活性剂。优选地，亲脂性表面活性剂仅存在于最终的多重乳液中，因为它们天然存在于用于制备油相（O）的原材料中，例如存在于天然油中。此类内源性亲脂性表面活性剂，如脂肪酸、甘油单酯或甘油二酯，本身并非有效的W/O乳液稳定剂。表述“多重乳液不包含任何添加的亲脂性表面活性剂”是指在配制物中没有并入外源性亲脂性表面活性剂。通常，亲脂性表面活性剂是亲水亲油平衡（HLB）值小于10的表面活性剂，并因此是油溶性的。

根据一个实施方案，油相O包含相对于O相的质量计至多5质量%、和优选小于5质量%的脂肪酸、甘油单酯和甘油二酯。

在一个实施方案中，所述多重乳液不包含饱和甘油单酯或甘油二酯制成的脂肪晶体。

根据Frasch-Melnik, S., Spyropoulos, F. ＆ Norton, I. T. (2010)的双重乳液含有外源性亲脂性表面活性剂。包封在W1相中的KCl的释放归因于用于获得双重乳液结构的次级乳化步骤过程中对脂肪晶体壳造成的破坏。在6周后，在这样的现有技术乳液中观察到小球的部分聚结。在基于可结晶油的O/W乳液中并入亲脂性表面活性剂可引起部分聚结。在脂肪晶体的存在下引发这种不稳定性。在冷却时，由于形成不规则形状/取向的晶体，受表面张力控制的温热分散微滴的球形形状演变为不平整和波纹状的表面。当在界面附近形成脂肪晶体时，它们可以突出到连续相中，并刺穿相邻微滴之间的膜，形成不可逆连接。这种现象被称为部分聚结，因为形状弛豫过程受到部分固化微滴的固有刚性的阻碍。本发明克服了这一技术问题。

在一个实施方案中，根据本发明的多重乳液包含基于甘油三酯的食用脂肪的晶体。

在一个实施方案中，所述多重乳液不包含亲脂性表面活性剂。

在本发明中，除非另行说明，否则微滴或气体气泡代表O（油相）中分散的P1相，并且小球代表W2中分散的P1/O乳液。

在一个实施方案中，空气或气体气泡（P1相）分散在O中，并且小球代表W2中分散的A/W泡沫。

有利地，本发明的多重乳液使得能够稳定油相O内的微滴和空气（气体）气泡。

在一个实施方案中，本发明的多重乳液是双重乳液。

P1相

在一个实施方案中，P1是形成微滴的水相。

在一个实施方案中，P1是气相，其为空气或包含氮气的气体。

有利地，在油相中并入空气对于许多应用（例如化妆品或个人护理产品）而言具有重要意义。油泡沫也可用于食品行业以减少脂肪摄入而不改变感官和质地性质。同时，目前的趋势是减少许多配制物中的添加剂数量。本发明特别涉及不含任何添加的亲脂性表面活性剂的多重水包油包空气（A/O/W）乳液。

优选地，P1水性微滴的平均直径为1 µm至10 µm、优选1 µm至5 µm。

优选地，P1气体气泡的平均直径为5 µm至20 µm。

优选地，脂肪小球的平均直径为5 µm至100 µm。

微滴和小球的平均尺寸根据实施例2的方法通过Mastersizer 2000 Hydro SM来确定。

气体气泡的尺寸通过使用配备有摄像机的光学显微镜进行直接成像来确定。记录图像，并测量大约350个微滴的尺寸，从而可以估算平均直径和多分散性指数：

其中

是具有直径

的微滴的总数量。中值直径

是累积的尺寸不足的体积分数等于50%的直径。

优选地，多分散性指数

为小于0.5、和优选小于0.4。

在一个实施方案中，P1包含亲水性活性成分，例如选自亲水性药物活性成分或化妆品活性成分、亲水性感官活性成分及其任意组合。

亲水性感官活性成分定义为初始溶解在P1中的亲水性成分，其从感官的角度提供益处，更特别可以由食品、化妆品或药物行业中受过训练的专家根据它们的感官益处或对感官性质没有负面影响来识别。例如，这种成分不应对食品产品的味道和其它感官性质产生不利影响。已知食品产品对味道、质地、颜色和其它感官性质的变化特别敏感。有利地，感官活性成分对食品、化妆品或药物组合物的味道、质地、颜色和其它感官性质提供益处。

在一个实施方案中，亲水性感官活性成分是食物成分。

在一个实施方案中，亲水性感官活性成分是食物香味。

在一个实施方案中，亲水性活性成分是提供健康和/或营养益处的化合物。

一种以感官的角度确定益处或没有负面影响的方法如下：该方法包括定性和定量地理解产品变化对消费者喜好和接受度的影响。从定性的角度来看，该方法旨在了解小组人（最多10个消费者）对亲水性活性成分的感知和态度。从定量的角度来看，要求消费者（通常超过100个）或专家完成投票问题，并根据喜好、整体外观、风味和质地对以一元和连续的方式品尝的产品所特有的感官属性进行分级。

在制备双重乳液后，所述活性成分的包封产率（encapsulation yield）相对于初始并入P1的摩尔量为20%至80%。

油相（O）

优选地，O包含一种或多种食用脂肪或由一种或多种食用脂肪组成，所述食用脂肪例如选自黄油、乳脂、无水乳脂、牛脂、猪油、羊脂、家禽脂肪、鱼油、可可脂、棕榈油、椰子油、木本坚果油（tree-nut oil）、豆科植物油（legume oil）、向日葵油、红花油、玉米油、棉籽油、大豆油、菜籽油、花生油、棕榈油、棕榈油精、棕榈超级油精（palm super-olein）、棕榈仁油、海藻油、亚麻籽油或其任意组合。

食用脂肪优选选自甘油三酯。

O可以包含一种或多种脂肪酸和/或脂肪酯，通常来自植物油或动物油。

在一个实施方案中，O包含一种或多种基于甘油三酯的食用油（或脂肪）或由一种或多种基于甘油三酯的食用油（或脂肪）组成，其选自天然植物脂肪和动物脂肪，任选结构重排或以其它方式改性的植物脂肪和动物脂肪，包括其任意组合。

例如，O包含熔融范围为-40℃至+45℃的甘油三酯或由熔融范围为-40℃至+45℃的甘油三酯组成。通常，O包含熔融范围为-40℃至+45℃的甘油三酯的混合物或由熔融范围为-40℃至+45℃的甘油三酯的混合物组成。

O可以包含一种或多种来自各种来源的油（或脂肪），例如其可以选自黄油、乳脂、无水乳脂、牛脂、猪油、羊脂、家禽脂肪、鱼油、可可脂、棕榈油、椰子油、向日葵油、红花油、玉米油、棉籽油、大豆油、菜籽油、花生油、棕榈油、棕榈油精、棕榈超级油精（palm super-olein）、棕榈仁油、海藻油、亚麻籽油或其任意组合。

在一个实施方案中，O是不含胆固醇的或胆固醇减少的。

通常，O包含短链脂肪酸（严格小于8个碳）、中链脂肪酸和长链脂肪酸（严格大于14个碳）或由短链脂肪酸（严格小于8个碳）、中链脂肪酸和长链脂肪酸（严格大于14个碳）组成，任选地包含饱和碳。例如，脂肪酸链含有12至22个碳原子、通常为16至20个碳原子。在一个实施方案中，不饱和链可以占总脂肪酸的超过20%。在一个实施方案中，O包含油酸。

在一个实施方案中，相O包含乳脂或由乳脂组成，例如无水乳脂。

无水乳脂是熔融温度范围为-40℃至+40℃的甘油三酯的复杂混合物。通常，它由大约6%的短链脂肪酸（严格小于8个碳）、20%的中链和72%的长链（严格大于14个碳）组成，包含42%的饱和C16和C18链。在一个实施方案中，不饱和链可以占总脂肪酸的25-30%（通常为大约27%），油酸是最丰富的一种，占20-25%（通常为大约22%）。

有利地，根据本发明使用的油提供稳定P1/O/W乳液的晶体。

在一个实施方案中，使用木本坚果油、豆科植物油或其任意混合物。

在一个实施方案中，油可以使用酶来转化，特别是在酯交换过程中或等效过程中，使得晶体含量足以稳定P1/O/W乳液。例如，这样的酯交换过程或等效过程可以用木本坚果油来实施。

优选地，初级P1/O乳液的粘度保持足够低以便在层流条件下处理乳液。

在一个实施方案中，根据粘度测试中所述的条件，初级P1/O乳液的粘度为0.08至1Pa.s，例如0.2至1 Pa.s。通常，P1/O的粘度根据实施例2使用AR G2受控应力流变仪来测定。

有利地，由于存在脂肪晶体，P1/O在储存条件下是稳定的。

在一个实施方案中，O包含相对于P1/O相的总质量计5至60质量%、优选小于40质量%的P1。

在一个实施方案中，所述多重乳液包含相对于多重乳液的总质量计5至60质量%、优选10至40质量%的P1/O相。

在本发明中，当P1是分散在油相O中的水相时，提及W1/O，当P1是分散在油相O中的气相时，提及A/O（P1/O是泡沫）。

在一个实施方案中，W1占总分散相P1/O的10%至60%的质量分数。

在一个实施方案中，A占20%至40%的分数，所述%以气体体积相对于总A/O泡沫体积来表示。

在一个实施方案中，A/O代表非水性泡沫。

虽然已经广泛研究了水性泡沫，但是对非水性泡沫的研究仍处于开拓性阶段。现有技术（例如Brun M.; Delample M.; Harte E.; Lecomte S.; Leal-Calderon F.Stabilization of Air Bubbles in Oil by Surfactant Crystals: A Route toProduce Air-in-Oil Foams and Air-in-Oil-in-Water Emulsions. Food Res. Int.2015, 67, 366–375）支持通过添加初始不存在于油相的化合物获得泡沫的稳定化。在本发明中，发现通过搅打可结晶油，例如无水乳脂（AMF）可以获得高度稳定的泡沫，而无需向油相中添加任何外部分子（外源性分子）。

本发明涉及一种新产品：空气/油/水（A/O/W）多重乳液，即水相中的油泡沫。

W/O/W多重乳液的应用通常受其热力学不稳定性的限制，尤其是它们在储存期间不期望的微滴-小球聚结的倾向。这种类型的W/O/W乳液的另一不便之处在于水性隔室之间的任何渗透压差驱动的水的可能扩散以及浓度失配造成的亲水性化合物穿过油层由一个水相向另一水相的可能扩散。

有利地，在本发明的A/O/W乳液中，渗透调节不是问题，并且由于空气与水是不溶的，可以排除内部气泡在小球表面上的聚结。

有利地，A/O/W乳液减少了脂肪摄入。

有利地，特别是由于空气气泡提供的大的声学对比度，A/O/W乳液提供了类似例如超声成像的新应用。

W2

在一个实施方案中，亲水性乳化剂选自蛋白质、水胶体、两亲性聚合物、优选具有高于10的HLB值（即对水具有亲和力）的表面活性剂。

在一个实施方案中，W2包含至少一种蛋白质。

蛋白质可以具有动物或植物来源。这些包括例如衍生自牛奶的酪蛋白或乳清蛋白，和衍生自任何植物来源如向日葵、油菜籽、大豆的蛋白质。

在一个具体实施方案中，W2的蛋白质是酪蛋白酸钠（NaCAS）（通常Mw ≈23,300g.mol^-1，通常含有3重量%的钠）。

通常，W2具有0.1至1 Pa.s的动态粘度。

W2的粘度可以使用常规流变仪来测量。

当剪切速率为10,000 s^-1时，W2的粘度应优选高于0,1 Pa.s。

在一个实施方案中，W2是胶凝的。有利地，胶凝避免了小球的浮力驱动现象（乳油化）。

在一个具体实施方案中，本发明涉及包含蛋白质，例如酪蛋白酸钠作为唯一的乳化剂的A/O/W乳液。

在一个具体实施方案中，本发明涉及包含无水乳脂作为O相和蛋白质（例如酪蛋白酸钠）作为W2相中唯一的乳化剂的A/O/W乳液。

有利地，根据本发明的多重乳液与常规多重乳液相比表现出增强的性质，包括：

i）包封物类的非常缓慢的被动输送，

ii）抗渗透胁迫性，和

iii）热响应性，因为双重小球可以在加热时释放内部微滴的内容物。

有利地，根据本发明的多重乳液稳定数月而不会递送包封的活性物类，并且不发生小球聚结。

方法

本发明还涉及制备多重乳液、通常为双重乳液的方法。

在一个实施方案中，所述方法包括：

1）在O含有晶体的温度下将P1分散在O中以获得初级P1/O双相；有利地，所述晶体稳定初级P1/O双相。

例如，此类分散步骤包含制备包含活性成分的水性P1溶液，并且如果需要的话将活性成分溶解在水性溶液中。在水性溶液（通常为水）中溶解亲水性活性成分的技术是本领域技术人员已知的。

优选地，在分散步骤之前，该方法包括完全熔融O。

例如，熔融O的温度T0为高于25℃、通常高于30℃、高于40℃、高于50℃或高于60℃。

优选地，在熔融后，O在第一温度T1下冷却以获得脂肪晶体。

在一个实施方案中，在熔融后，O在T1下冷却以便以第一量获得脂肪晶体，随后将O加热至第二温度T2以便以第二量获得脂肪晶体。

任选地，将O剪切以解聚晶体和降低其粘度。

在一个实施方案中，固体脂肪（晶体）含量为10%至40%。固体脂肪含量可以使用质子NMR测量并相对于O中的总质子含量来表示。

在一个实施方案中，第一固体脂肪含量为30%至80%。

在一个实施方案中，第二固体脂肪含量为10%至40%。

优选地，在分散步骤之前，该方法包括将水性溶液P1设定在与O相同或等同的温度下。随后，优选地，P1在温度T0或等同温度下并入O中。

在一个实施方案中，P1/O随后通过浸泡在冷却浴中来骤冷。

在一个实施方案中，提高P1/O的冷却速率以产生小的脂肪晶体。

在一个实施方案中，冷却速率为-1至-10℃/分钟。

在一个实施方案中，冷却浴是在0℃下的冰水。

在一个实施方案中，冷却浴是在小于0℃的温度（例如-5℃）下的盐水（含盐水）。

通常，必须等待直到P1/O达到低于O中脂肪晶体结晶温度的温度。

优选地，在骤冷后，在低于脂肪晶体在O中的起始结晶温度的温度下（例如在20℃下）剪切P1/O。

为了制备P1/O乳液，剪切条件的一个实例如下：使用在湍流条件下运行的混合器（例如使用Ultra-Turrax® T5，例如在12 000 rpm下运行），在低于O的起始结晶温度的温度下剪切体系，持续足以获得第一P1/O乳液的时间，通常持续1-10分钟，例如2分钟。

根据本发明，可以实施不同的机械处理以制备W1/O乳液，包括螺旋桨、转子定子装置和高压均质机。

为了制备A/O泡沫，剪切条件的一个实例如下：使用螺旋桨（例如R1342螺旋桨式搅拌器，由IKA RW20电机旋转的4叶片（IKA），例如在2 000 rpm下运行），在低于O的起始结晶温度的温度下搅打O，持续足以获得A/O泡沫的时间，通常持续5-10分钟，例如5分钟。

根据本发明，可以实施不同的机械处理以制备A/O泡沫，包括螺旋桨或技术人员已知的任何类型的搅打装置。

2）将P1/O分散在W2中以获得P1/O/W2乳液

与第一步骤相比，该第二步骤需要对剪切进行精微得多的调节。考虑到P1/O的高粘度，过低的剪切无法在W2中适当地分散体系。相反，太强的剪切将导致内部相W1或A的释放。

为此，施加的剪切必须落在最佳范围内。在一个实施方案中，施加至W2中的P1/O的剪切应力为1,000至10,000 s^-1。

当对乳液施以剪切流时，微滴的平衡形状受两个无量纲量控制：分散的与连续的粘度比

，以及毛细数（capillary number），其定义为：

其中

是连续相的粘度，

是施加的剪切速率，

是油-水相界面张力，且

是微滴直径（这里为小球的平均直径）。毛细数是粘性应力与拉普拉斯压力的比，

。粘性应力倾向于将微滴拉伸成丝状，而拉普拉斯压力（界面应力）倾向于使微滴收缩成球体。随着剪切速率增加，毛细数也增加，且微滴变得更细长。

破裂微滴的平均微滴直径由下式给出：

遵循等式（3），为了在相对低的剪切速率下破碎微滴，需要连续相的粘度大。

在一个优选实施方案中，分散的(P1/O)与连续的(W2)粘度比

为0.1至5，且剪切速率

为1,000 s^-1至7,000 s^-1。

根据本发明，该方法包括第一乳化步骤以形成油凝胶。在一个实施方案中，O包含分散在液体油中的脂肪晶体或由分散在液体油中的脂肪晶体组成。

在一个实施方案中，A/O形成含有脂肪晶体的泡沫。

通常，增加所施加的剪切速率导致小球尺寸减小。

优选地，通过在搅拌下将初级W1/O乳液或A/O泡沫并入到外部水相W2中，在O含有晶体的温度下进行P1/O在W2中的分散。

优选地，W2中的渗透压与W1相中的相同。有利地，这避免了水转移现象。

在一个实施方案中，可以向W2中添加渗透调节剂，例如葡萄糖，尤其是以便匹配渗透压。

优选地，在制备P1/O后小于30分钟内进行第二乳化步骤（P1/O在W2中）。

优选地，该方法包括在层流条件下在粘性水相W2中剪切P1/O。

剪切必须在O含有晶体的温度下施加。

这样的剪切可以例如在由两个同心圆筒组成的单元（cell）中产生，至少一个圆筒相对于另一个圆筒旋转，例如Couette单元（TSR, France；同心圆筒的配置）。在一个实施方案中，内部圆筒旋转，而外部圆筒固定。在这种类型的单元中，剪切随则由每分钟的转数和两个圆筒之间的间隙（例如100至300 µm，通常为200 µm）来限定。

有利地，剪切条件使得能够控制剪切，使分散相的微滴单分散并控制微滴和/或小球的尺寸。

例如，施加至P1/O/W2的剪切应力为1,000至10,000 s^-1。

具有薄间隙（通常为100 µm）的Couette单元确保了空间均匀的剪切。根据本发明，还可以使用不在整个乳化体积上施加空间均匀的剪切的混合器（如定子-转子装置和螺旋桨）来获得双重乳液。

根据本发明，该方法包括在第二乳化步骤之前在W2中溶解一种或多种蛋白质的步骤。

在一个实施方案中，在没有添加表面活性剂的情况下在高于O熔融范围的温度下将P1与油相（O）混合；将P1/O体系冷却至低于O的起始结晶温度的温度以便使脂肪在搅拌下结晶，随后将P1/O乳液分散在含有蛋白质的高粘性外部水相W2中以制备P1/O/W2双重乳液。

有利地，所述P1/O/W2多重乳液在其中O含有晶体的条件下储存。

这样的储存例如是在使得O含有晶体的温度（例如低于30℃）下的储存。

有利地，P1/O体系的动态粘度足够低以便在层流条件下处理该材料。

有利地，用于将P1/O分散在W2中的剪切速率为1,000至10,000 s^-1。

制备组合物的方法

本发明还涉及制备组合物，优选食物组合物、化妆品组合物或药物组合物的方法，所述方法包括将本发明中限定的多重乳液或可以通过本发明中限定的方法获得的多重乳液并入到基础组合物中以形成所述组合物。

在一个实施方案中，所述组合物是食物组合物。

在一个实施方案中，所述组合物是新鲜的乳制品。

在一个实施方案中，所述组合物是新鲜的发酵乳制品（cultured dairyproduct）。

在一个实施方案中，所述组合物是酸奶。

在一个实施方案中，所述组合物是冰淇淋。

在一个实施方案中，所述组合物是发酵植物基产品。

优选地，所述基础组合物是减脂的基础组合物。

术语“基础组合物”指的是包含可以将本发明的多重乳液添加到其中以形成（最终）组合物的成分的配制物。

在一个实施方案中，本发明的多重乳液形成混合物，特别是蛋白质混合物，以便制备酸奶或冰淇淋。

在一个实施方案中，将W1、O和W2巴氏杀菌。

在一个实施方案中，本发明的多重乳液是发酵的。

组合物

本发明涉及包含本发明中限定的多重乳液或可以通过本发明中限定的方法获得的多重乳液的组合物，优选食物组合物、化妆品组合物或药物组合物。

在一个实施方案中，所述组合物是食物组合物。

在一个实施方案中，所述组合物是新鲜的乳制品。

在一个实施方案中，所述组合物是新鲜的发酵乳制品。

在一个实施方案中，所述组合物是酸奶。

在一个实施方案中，所述组合物是冰淇淋。

在一个实施方案中，所述组合物是发酵植物基产品。

优选地，所述组合物是减脂的组合物。

本发明还涉及包含根据本发明的组合物的包装。

这样的包装例如可以为单份多个包装或大份包装的形式。

在一个实施方案中，该包装是酸奶或冰淇淋容器。

在附图中：

图1：当在（a）纯水（0℃）和（b）盐水溶液（-5℃）中骤冷时，含有30重量%的水性微滴的W1/O乳液中的温度演变。使用插在乳液中的热电偶记录温度。

图2：（a）在T = -5℃下，和（b）在T = 0℃下的冷却浴中处理后，含有30重量%的分散在无水乳脂（AMF）中的0.5 mol.L^-1 NaCl水相的初级W1/O乳液的显微镜图像。

图3：双重乳液的尺寸分布随施加的剪切速率的演变，所述双重乳液初始由30重量%的含有30重量%的W1微滴的通过外部水相中12重量%的NaCAS来稳定的W1/O小球组成。图3包括在两个极限剪切速率（1,050 s^-1(b)和7,350 s^-1(a)）下获得的乳液的显微镜图像。乳液用等渗D-葡萄糖溶液稀释以便于观察。

图4：双重乳液的体积平均直径随施加的剪切速率的演变，所述双重乳液初始由30重量%的含有30重量%的W1微滴的通过外部水相中12重量%的NaCAS来稳定的W1/O小球组成。点是来自3个不同样品的测量值的平均值±SD。

图5：在不同的内部微滴分数下，外部水相W₂和W₁/O乳液的流动曲线。

图6：多重乳液的平均小球直径随初始内部微滴分数的演变，所述多重乳液初始由30重量%的分散在含有12重量%的NaCAS的水相中的W₁/O小球组成。施加的剪切速率等于5250 s^-1。点是来自3个不同样品的测量值的平均值±SD。

图7：多重乳液的包封产率随施加的剪切速率的演变，所述多重乳液初始由30重量%的含有30重量%的W₁微滴的分散在12重量%的NaCAS水相中的W₁/O小球组成。点是来自3个不同样品的测量值的平均值±SD。

图8：多重乳液的最终内部微滴分数随初始内部微滴分数的演变，所述多重乳液初始由30重量%的分散在12重量%的NaCAS水相中的W₁/O小球组成。施加的剪切速率等于5,250s^-1。虚线是眼睛的向导。

图9：多重乳液在4℃下储存过程中包封产率的测量值，所述多重乳液初始由30重量%的含有30重量%的W₁微滴的W₁/O小球组成，在5,250 s^-1下剪切。

图10：多重乳液的稳定性研究，所述多重乳液初始由30重量%的含有30重量%的W₁微滴的分散在外部水相中的12重量% NaCAS中的W₁/O小球组成：（a）未经稀释；（b）在含有0.8 mol.L^-1 D-葡萄糖的水相中3倍稀释。在21天的储存期后获得图像。

图11：用（a）纯水和（b）等渗溶液对乳液1和2进行10倍稀释。在2小时储存后进行观察。

图12：多重乳液初始由30重量%的含有30重量%的W₁微滴的分散在12重量%的NaCAS水相中的W₁/O小球组成。所用油相是（a）可可脂；（b）棕榈油；（c）椰子油。乳液用等渗D-葡萄糖溶液稀释以便于观察。

图13：在5分钟的搅打期后膨胀率（overrun）随温度的变化。虚线是眼睛的向导。

图14：在20℃下膨胀率随时间的变化。虚线是眼睛的向导。

图15：在Couette单元中的精制步骤之前和之后A/O泡沫的显微照片。

图16：空气气泡的尺寸直方图。

图17：在3,150 s^-1下剪切的A/O/W乳液的显微照片和相应的尺寸分布。

图18：剪切速率对A/O/W多重乳液的脂肪小球的体积平均直径的影响。点是至少4个样品测量值的平均值。

图19：多重A/O/W乳液的显微镜图像。

图20：在Couette单元中在不同剪切速率下获得的多重乳液的脂肪微滴中的空气包封产率的量化。

图21：在4℃下储存1天后多个微滴的部分聚结。

图22：在Couette单元中在3,150 s^-1下获得的A/W/O双重乳液的显微照片。（a）t=0；（b）t=15天，（c）t=1个月。

图23：酸奶中双重乳液结构的W₁/O乳液尺寸分布 & 显微镜观察图像。

实施例

实施例1 – 制备根据本发明的双重乳液（W1/O/W2）

根据实施例，根据本发明的双重乳液的制备包括两个以下步骤。

- 第一步骤，W₁/O乳液

通过以0.5 mol.L^-1溶解NaCl来制备W₁水相。该溶质用作示踪剂以测量包封产率、释放动力学，并且还用作稳定剂以避免粗化现象。无水乳脂（AMF）在T = 65℃下完全熔融，在手动搅拌下将在相同温度下加热的W1相逐渐并入油相中，直到分数为10至60重量%。总计，在100毫升烧杯中处理50克。随后通过将烧杯浸泡在大体积冷却浴（500毫升）中来使该体系骤冷。经历两种不同的骤冷条件，对应于冷却浴的两种组成：一种基于0℃下的冰水，另一种基于-5℃下的10重量%的NaCl盐水溶液。图1显示了对于两种不同的冷却浴，含有30重量%的水相的乳液中的温度演变。一旦达到20℃的乳液温度，则使用在12,000 rpm下运行的Ultra-Turrax® T5混合器将该体系剪切2分钟以获得最终的初级油包水（W₁/O）乳液。

- 第二步骤，W₁/O/W₂乳液

就在第一步骤之后，通过在20℃下在手动搅拌下将30克的初级W₁/O乳液并入到70克的外部水相W₂中来制备多重W₁/O/W₂粗乳液。外部水相由12重量%的NaCAS、0.8 mol.L^-1的D-葡萄糖组成以匹配内部水相W₁的渗透压，并由此避免水转移现象。使用来自Handbook ofChemistry and Physics (Handbook of Chemistry and Physics 第98版, 2017)的列表值来选择葡萄糖的浓度。NaCAS的渗透贡献因其高分子量和减少的钠离子量（3重量%）而被忽略。

通过在20℃下在Couette单元（TSR, France；同心圆筒的配置）中的窄间隙内剪切预乳液，最终获得准单分散多重乳液。半径r = 20 mm的内部圆筒通过电机来驱动，其以所选角速度ω旋转，所述角速度可达最高78.5 rad.s^-1。外部圆筒是固定的，并且定子与转子之间的间隙固定在e = 200 µm。对于最大角速度，我们能够以简单的剪切流条件达到非常高的剪切速率

= rω/e = 7,850 s^-1。通过改变剪切速率来微调平均多重微滴尺寸。最终乳液在4℃下储存数周。

实施例2 – 乳液表征

2.1. 微滴表征

使用配备有油浸物镜（X 100/1.3, Olympus, Germany）和数码彩色相机（OlympusU-CMAD3, Germany）的光学显微镜Olympus BX51（Olympus, Germany）来观察初级W₁/O和双重W₁/O/W₂乳液。在必要时，采用交叉偏振配置的显微镜来可视化AMF晶体。

使用来自Malvern Instruments S.A (Malvern, UK)的Mastersizer 2000 HydroSM测量初级W₁/O乳液的微滴尺寸分布。在乳化后直接进行测量。通过采用对于向日葵油1.47的折射率和对于W₁水相1.34的折射率，使用Mie理论（Mie, 1908）将静态光散射数据转变为尺寸分布。首先在室温下在以4重量%含有PGPR（聚甘油的聚蓖麻油酸酯）的向日葵油（10毫升）中稀释样品（1毫升）。随后在含有向日葵油的分散单元中在搅拌下引入少量稀释的W₁/O乳液。由于非常高的稀释因子，AMF晶体完全溶解，并且光散射信号仅由于PGPR稳定的W₁微滴而产生。

为了测量油球的平均尺寸，将1毫升的W₁/O/W₂乳液稀释在10毫升8×10^-3 mol.L^-1的SDS（十二烷基硫酸钠）溶液中。这种表面活性剂能够解离桥连乳液液滴的蛋白质聚集体。随后在搅拌下将少量样品引入含有1.2×10^-5 mol.L^-1的Tween® 80溶液（以避免起泡和在光学器件上的微滴沉积）和0.8 mol.L^-1 D-葡萄糖（以匹配小球内的W₁微滴的渗透压）的分散单元中。在这种情况下，由于内部水微滴和脂肪晶体的存在而导致小球不是光学均质的，因此使用Fraunhofer模型获得尺寸分布。

在刚制备后和在4℃下储存一周后分析乳液的尺寸分布。表征乳液的体积平均直径D [4;3]和等式（1）中定义的多分散性指数U。

2.2. 粘度测量

使用AR G2受控应力流变仪（TA Instruments, Delaware, USA）分别测量W₁/O乳液和外部水相W₂的粘度。采用60毫米直径的锥-板几何形状，锥角等于2°，间隙为56 µm。在20℃下对样品施以从100至5,000 s^-1以斜坡增加的剪切应力。

2.3. 差示扫描量热法（DSC）实验

在差示扫描量热计（Setaram, micro DSC VII）上，使用气密密封的铝坩埚（0.7毫升）作为样品容器进行热分析。对由AMF和30重量%的分散水性微滴组成的W₁/O乳液进行DSC测量。将该乳液在20℃下储存并在其制备后的不同时间进行测量：t = 0分钟；t = 45分钟和t = 24小时。首先将样品在20℃下保持5分钟，随后以+2℃/分钟升温至50℃。

2.4. 电导率测量

通过测量外部相（W₂）中释放的溶质的量来评价多重乳液在第二乳化步骤过程中和在储存条件下保留包封在内部水相（W₁）中的溶质（NaCl）的能力。为此，在室温下使用Consort C931电导计（Consort bvba, Belgium）进行电导率测量。首先由含有6重量%的NaCAS和不同浓度的NaCl的溶液获得校准曲线。

收集少量的双重乳液并使用双蒸水进行2倍稀释。随后用Rotanta 460 RF离心机（Hettich Lab Technology, Germany）以1,500 g（g为地球重力常数）将样品离心5分钟，以便使小球与外部水相分离。对不含小球的下层相进行电导率测量，并从校准曲线推导出盐浓度。经检查，施加的离心并未导致可能产生进一步的盐释放的聚结现象。为此，将通过离心获得的乳油（cream）再分散并在显微镜下观察。内部微滴尺寸和小球内的微滴浓度都保持明显不变。

首先在油相中没有任何添加的亲脂性表面活性剂的情况下制备含有30重量%的内部水性微滴的初级W₁/O乳液。通过在60℃（高于其熔融范围）下加热AMF，并入水相并在剧烈搅拌下将该混合物冷却至20℃以形成油凝胶来获得乳液。AMF在20℃下的平衡固体脂肪含量为大约20%。在该温度下，AMF油凝胶的粘度足够高以促进乳化，但足够低以易于处理。实施两种骤冷速率（参见图1）。

图2显示了所得乳液的显微镜图像和水微滴的相应尺寸分布。由最慢的骤冷条件（使用0℃下的冰水）得到的乳液的平均直径D = 3.74 µm，大于由最快的骤冷（使用-5℃下的冷却浴）得到的平均直径D = 2.15 µm。两种乳液都具有相对窄的尺寸分布，分别为U =0.22和U = 0.26。微滴平均直径的差异强调了冷却速率对乳化过程的影响。此后，使用-5℃下的盐水溶液获得的最快骤冷形成W₁/O乳液。该乳液在20℃或4℃下储存时是动力学稳定的，如通过在储存数周后尺寸分布不变所表明的那样。相反，当初级W₁/O乳液在50℃（使得油相完全熔融的温度）下加热时，在几小时内发生宏观分离成为两个不混溶的相。这一观察结果表明脂肪晶体确保了乳液的稳定。

脂肪晶体可以存在于连续相中或存在于界面处。由此，用脂肪晶体稳定油连续乳液常常被描述为由于吸附在界面处的表面活性晶体所导致的Pickering稳定化和由于晶体网络中微滴的物理截留（trapping）所导致的网络稳定化的组合。

晶体尺寸和形状主要由冷却速率和流动条件来控制。

实施例3 – 多重W₁/O/W₂乳液

3.1 剪切速率的影响

所获得的W₁/O乳液是易于随时间硬化的粘性糊状物。新获得的乳液是相对流动的，但是在20℃下几小时后，它们表现出相当大的屈服应力和坚固度。

乳脂的结晶是缓慢和复杂的过程，涉及可变的多晶型形式。如果骤冷的最终温度超过13℃，则首先在短时间内出现亚稳b'晶体。随后，它们逐渐向稳定的β形式演变。本发明的W₁/O乳液在其制备后立即在偏振光显微镜下观察。偏振光显微镜显示小的亮点，反映形成了可能为β'形式的微小晶体。一些马耳他十字（Maltese crosses）也是可辨别的。它们通常在球晶状晶体或在进行界面结晶的体系中观察到。

在20℃下的不同储存期：t = 0；t = 45分钟；t = 24小时后，对含有30重量%的内部水性微滴的W₁/O乳液进行DSC测量。作为发生多晶型转变的结果，温度记录图的形状随时间而演变。

第二乳化步骤总是在制备W₁/O乳液后小于30分钟内进行，以避免脂肪晶体的任何显著的多晶型和结构演变。以这种方式，初级乳液的粘度保持足够低以便在层流条件下处理该材料。一些初步试验通过借助于Ultra-Turrax混合器对两相（W₁/O乳液和W₂水相）的混合物进行剧烈搅拌来进行，该混合器在12000 rpm下运行2分钟。获得多重乳液，但湍流混合导致内部微滴的显著释放。所得乳液是多分散的，并且相当大部分的小球不含内部水性微滴。由这些初步实验可以得出结论，在第二乳化步骤过程中需要在搅拌方面的温和条件以保持该多重结构。由此采用基于在高粘性水相中在层流条件下施加剪切的替代策略。

按照实施例1中描述的第二步骤获得多重小球。在Couette单元中施加的剪切为1,050至7,350 s^-1不等。图3显示了获自初始含有30重量%水性微滴的W₁/O乳液的多重小球的尺寸分布的演变：如预期的那样，增加所施加的剪切速率导致小球尺寸减小。所有乳液都表现出窄的尺寸分布，如相对较低的多分散性指数值U（＜0.4）所反映的那样。在图3（a/b）中，我们报道了在两个极限剪切速率（1,050 s^-1(a)和7,350 s^-1(b)）下获得的乳液的显微镜图像。可以看到尺寸均匀的大的油球，并且较小的W₁水微滴也是可辨别的。可以得出结论，所应用的破碎方法成功地产生了具有相对较窄的尺寸分布的间隔的小球，其平均直径可以通过施加的剪切速率来调节。图4显示了随剪切速率

而变的平均小球直径D的演变。在每个实验点附近指示多分散性指数U。

W₁/O乳液和W₂连续相的粘度通过在20℃下对各个相施以从100到5,000 s^-1以斜坡增加的剪切速率来测量。结果表明，对于内部水分数

大于30重量%的乳液，该测量不可重复。由于水性微滴在流变仪的固体表面上的聚结现象而导致发生壁面滑移（Wallslipping），最终导致形成水性层。对于具有较低微滴分数的乳液，没有观察到这种现象，使得能够更可靠地测定它们的粘度。此外，必须强调的是，在Couette单元中施加的剪切速率高达7,350 s^-1，超出了我们的流变仪的可及范围（＜5,000 s^-1）。

图5显示了各种微滴分数（10重量%和30重量%）下的W₁/O乳液以及外部水相W₂的流动曲线。所有体系均表现出剪切稀化行为。

在图5上，可以看出W₁/O乳液和连续相的粘度在5,000 s^-1的最高可达到的剪切速率下彼此接近。这表明在该乳化过程的条件下粘度比p接近于一。

在本研究中，保持相同的条件，因为内部微滴和脂肪晶体与小球尺寸相比足够小。从等式（2）可以导出临界毛细数的估算值。通过采用以下值：D = 22.5 µm，

= 5,250 s^-1，σ= 4 mN.m^-1（在45℃下使用上升滴落法(rising drop method)(来自Teclis Instruments(France)的“Tracker”设备)进行测量），η_c = 0.2 Pa.s（由图5外推的值），可以获得Cac≈3。

3.2 内部微滴分数的影响

内部水分数为20至60重量%不等。在大微滴分数（

> 50重量%）下，W₁/O乳液易于相转变。为了防止这种不稳定性，W₁相总是在1分钟的时间尺度内逐渐添加到AMF中。在所有情况下，平均微滴尺寸接近2-3 µm，但是多分散性倾向于随

增加：对于

= 10重量%，U= 0.21，且对于

= 50重量%，U = 0.57。如所解释的那样，使用湍流混合器获得W₁/O乳液。在这些条件下，最终尺寸分布由微滴分裂和再结合（聚结）而导致。在大的微滴分数下观察到的尺寸分布的变宽可能是由于乳化过程中的剪切诱导聚结，其倾向于随微滴分数增加而变得越来越显著。

一旦制成初级W₁/O乳液，就将初级W₁/O乳液进而以30重量%在外部水相W₂中乳化。Couette单元中的剪切速率固定在5,250 s^-1。在图6中，将平均小球尺寸的演变作为

的函数来绘图。可以观察到，小球尺寸随着微滴质量分数而增加。考虑到W₁/O乳液的粘度随着微滴分数而增加（如图5中所证明那样），这种趋势可以得到合理的解释。这些结果支持制备基于液体油的准单分散W₁/O/W₂乳液。

3.3. 包封产率

为了评价包封产率，在Couette单元中以1,050至7,350 s^-1的可变剪切速率乳化后，直接进行外部W₂相中释放的盐的量化。为此，对每种乳液的外部水相进行电导率测量。该乳液包含30重量%的小球，

= 30重量%。在图7中，可以看出包封产率仅有微弱的变化。在整个所探索的剪切速率范围内，最终内部水性微滴分数的平均值为22重量%，对应于72%的平均包封产率。

在5,250 s^-1的恒定剪切速率下，还测量了最终内部水性分数随初始内部水性分数的演变。初始小球分数总是等于30重量%。图8表明最终水分数大致与初始水分数成比例。该线性使得能够如在许多实际应用中所要求的那样微调最终内部微滴含量，平均包封产率接近70%。

3.4 稳定性评估

3.4.1. 热响应性

所得双重乳液是热敏性的。它们在加热时可以在短时间段内从W₁/O/W₂乳液变成简单的W/O乳液。当在45℃以上加热时，油相完全熔融，并且这导致内部微滴的快速释放，如通过使用NaCl作为递送探针（delivery probe）的电导率测量所表明的那样。在不到10分钟之后实现完全释放。

3.4.2. 包封能力

将具有30重量%的小球，

= 30重量%，在5,250 s^-1下剪切的乳液在4℃下储存几乎一个月以测量静止储存条件下从内部微滴释放到外部水相中的盐的百分比。结果报道在图9上。初始值（t = 0）对应于由乳化过程引起的递送。令人惊讶的是，该递送不随时间而演变，反映了这种类型的双重乳液突出的包封能力。

3.4.3. 抗部分聚结性

为了探讨乳液对组成变化和部分聚结的适应力，在等渗条件下使用0.8 mol.L^-1D-葡萄糖水溶液对该乳液施以3倍稀释。目标组成如下：10重量%的小球；

= 30重量%；W₁中0.5 mol.L^-1 NaCl；W₂中4重量%的NaCAS和0.8 mol.L^-1 D-葡萄糖。在21天过程中通过微滴尺寸测量和显微镜观察追踪4℃下的稳定性。将未稀释的乳液视为参比体系（图10a）。首先，用仅含D-葡萄糖的溶液稀释该乳液。由于连续相（W₂）的低粘度，在沉降几小时后，小球倾向于形成浓稠的乳油。但是，该乳油在手动摇振时容易再分散，没有明显的聚结迹象。图10b表明平均小球尺寸和内部微滴分数在探索的时间间隔内保持几乎恒定。为了避免小球乳油化，在W₂中以0.5重量%的浓度引入角叉菜胶，并且微滴的尺寸分布和表观内部结构也没有发生任何显著变化。

3.5. 对渗透冲击（osmotic shock）的抗性——溶胀过程

比较了两种双重乳液对渗透应力的抗性，一种双重乳液基于不含亲脂性表面活性剂的AMF（乳液1），另一种双重乳液基于液体油（向日葵油）和PGPR（乳液2）。

两种体系均按照上文实施例1中描述的乳液制备中所述的方案来制备。对于乳液2，在第一步骤过程中，在20℃下，借助于Ultra-Turrax® T5混合器对W₁水相（0.5 mol.L^-1NaCl）和油相（向日葵油 + 3重量% PGPR）的1:1（重量/重量）混合物施以剧烈搅拌，该混合器在12000 rpm下运行2分钟。使用Couette单元将初级W₁/O乳液以30重量%分散在含有12重量%的NaCAS和0.8 mol.L^-1的D-葡萄糖的水相中。水性微滴的平均直径接近2-3 µm，油球的平均直径为大约25 µm。在制成后立即用纯水或等渗溶液对该乳液施以10倍稀释（按重量计）。由于大的渗透压失配，预期用纯水稀释的乳液会发生渗透溶胀现象，包括水从外部W₂相通过油相转移到内部W₁微滴中。

评价在4℃下沉降2小时后的双重乳液的宏观方面。小球形成位于管顶部的乳油层。对于乳液1形成薄的乳油化层，与稀释条件无关，表明不存在水转移。对于用纯水稀释的体系，由于溶胀现象，乳液2中乳油化层的高度明显更大。在等渗条件下，乳油层的厚度与乳液1的乳油层厚度相当。在储存2小时后在显微镜下观察稀释的乳液。图11显示了无论在什么条件下的乳液1和在等渗条件下稀释的乳液2均未发生溶胀。相反，用纯水稀释的乳液2的小球明显大于初始小球，并且包含大的微小堆积的内部微滴，证明了水转移。

从该实验可以明显看出，溶胀过程对于含有液体油和PGPR的乳液而言是快速的，并且在脂肪晶体的存在下几乎是不可辨别的。

对于乳液2，即使在4℃下储存7天后，溶胀也是不可辨别的。这证明了PGPR基乳液对盐浓度梯度的存在敏感，而根据本发明的脂肪晶体稳定的乳液几乎不显示响应。

根据本发明，W₁微滴周围的脂肪晶体被认为形成厚且连续的固体层，阻碍了用于水的扩散传输的薄液膜的形成。这种性质使得基于结晶油的双重乳液具有对渗透冲击的显著抗性。

3.6. 探讨方法的通用性

本发明范围的通用性通过用来自各种植物来源（即例如可可、棕榈和椰子）的脂肪代替AMF来证明。

在所有情况下，乳液具有以下初始组成：30重量%的小球；

= 30重量%；W₁中0.5mol.L^-1 NaCl；W₂中12重量%的NaCAS和0.8 mol.L^-1的D-葡萄糖。它们按照实施例1中描述的方案获得，并且在第二乳化步骤过程中施加的剪切速率为10,500 s^-1。图12（a、b、c）显示了刚制成后的双重乳液的显微镜图像。还报道了通过静态光散射测得的相应的尺寸分布。在所有情况下，尺寸分布相对较窄，尤其是对于基于可可脂的双重乳液而言。从图像可以看出，大部分内部微滴保持包封在小球中。

设计了不添加任何亲脂性表面活性剂的W₁/O/W₂类型的准单分散双重乳液。在初级W₁/O乳液中，通过脂肪晶体稳定了水性微滴，形成油凝胶。该方法相当通用，并且可以用来自多种来源（包括牛奶、棕榈、可可和椰子）的脂肪来重现。

所得多重乳液具有广泛的应用潜力，包括亲水性药物的包封和它们的受控递送、味道掩蔽策略的实施、低脂产品的制备等等。平均小球尺寸可以通过施加受控的剪切而进行微调，并且尺寸分布非常窄。单分散性是有价值的性质，因为它使得能够制备具有可重现的和充分表征的性质的材料。此外，所得材料表现出突出的性质：它们是热敏性的，它们能够承受渗透冲击，并且尽管存在脂肪晶体，但它们在储存条件下不发生部分聚结。

实施例4 – 制备根据本发明的A/O/W类型的双重乳液（A/O/W₂）

- 结晶油相的搅打和气泡精制

将初始在4℃下储存数周的AMF（由Barry Callebaut (Belgium)提供的无水乳脂）升温至20℃，并使用在24,000 rpm下运行的Ultra-Turrax® T5混合器剪切30秒。然后，将50克剪切的AMF引入到100毫升烧杯中，并使用配备有4叶片R 1342螺旋桨的IKA RW20顶置式搅拌器以2,000 rpm的最大旋转速率搅打5分钟。为了减小气泡尺寸，在20℃下在Couette单元（TSR, France；同心圆筒的配置）中的狭窄间隙内剪切所得的泡沫。半径r = 20 mm的内部圆筒通过电机来驱动，其以所选角速度ω旋转，所述角速度可达最高78.5 rad.s^-1。外部圆筒是固定的，并且定子与转子之间的间隙固定在e = 200 µm。对于最大角速度，在简单剪切流条件下可以获得高剪切速率，即

= rω/e = 7,850 s^-1。

油泡沫的表征

油泡沫的膨胀率定义为并入油相中的空气的体积百分比。为了测量它，将大约15毫升的泡沫引入带刻度的Falcon®管中并标记初始水平。随后将样品在50℃下在11,700 g（g为地球重力常数）下离心15分钟。AMF在该温度下完全熔融，使空气气泡能够快速乳油化并且能够在管的顶部处释放它们。最后将该样品在室温下冷却2小时以便使AMF重新结晶。体积变化除以初始体积获得膨胀率。

通过图像分析来估算空气气泡的尺寸分布。使用配备有油浸物镜和数码相机（Olympus U-CMAD3, Germany）的Olympus BX51显微镜（Olympus, Germany）获得图像。测量大约350个微滴的尺寸以确定体积平均直径D[4;3]和等式（1）中定义的多分散性U。将测得的直径细分为20个粒度类别。

制备多重A/O/W乳液

在刚形成油泡沫之后，通过在手动搅拌下将泡沫以20重量%并入外部水相中来制备多重A/O/W粗乳液。在稀释乳液中，为了发生微滴变形和破裂，施加的剪切应力η_c

（其中η_c是连续相的粘度，

是施加的剪切速率）必须足够高。为了在相对较低的剪切速率（层流状态）下破碎液滴，需要大的粘度。在本发明的实验中，通过将大量蛋白质溶解在连续相中来实现这一点。外部相由12重量%的NaCAS组成。随后通过在20℃下在前述Couette单元中对粗乳液施以不同的剪切速率来获得多重乳液。在4℃下储存之前，最终对所得多重乳液在含有10重量%的羟乙基纤维素的胶凝溶液中施以两倍稀释。

多重乳液表征

使用Mastersizer 2000 Hydro SM测量A/O/W乳液的微滴尺寸分布。在乳化后直接进行测量。采用对于尺寸超过5-10 µm的微滴有效的Fraunhofer理论将静态光散射数据转变为尺寸分布。将A/O/W乳液（1毫升）稀释在10毫升8×10^-3 mol.L^-1的SDS溶液中。随后在搅拌下将少量样品引入含有1.2×10^-5 mol.L^-1的Tween^® 80溶液的分散单元中，以避免起泡和在光学器件上的微滴沉积。使用光学显微镜系统地检查所得结果。乳液就其如等式（1）中定义的体积平均直径D [4;3]来表征。

空气的包封产率定义为乳化步骤后保留在油球中的空气相对于在初级A/O泡沫中的空气的体积的百分比。通过以下程序估算A/O/W乳液中的空气分数。在50℃下将体积V₁的乳液引入15毫升Falcon®管中并在11500 g下离心15分钟。最大的小球聚结，并形成位于管顶部的宏观油相。包封的空气容易从中释放，并在没有空气气泡的情况下，熔融的油相变得透明。在油相下面观察到由非聚结微滴构成的薄乳油化层。显微镜下的观察结果表明这些微滴仍然含有空气气泡。这就是为什么将管引入真空钟形罩中并减压至0,5巴的原因。这种处理导致空气气泡的完全递送。在该过程之后，测量新的体积V₂。随后直接获得包封产率：

其中

是初始引入双重乳液中的泡沫体积。根据上文限定的方案来进行其膨胀率的测量。

结果

AMF的搅打

首先确定在搅拌条件和温度方面使得能够对AMF充气的最佳条件。结果表明，由转子-定子装置（如Ultra-Turrax®）施加的湍流剪切提供了低膨胀率水平（＜20%）。非常高的剪切速率和小的旋转头不适于将空气气泡并入样品中。这就是为什么采用螺旋桨型装置以及相对适中的旋转速率（即2,000 rpm）的原因。图13显示了搅拌5分钟后测得的膨胀率随温度的变化。该演变不是单调的，其中膨胀率在10℃和30℃下比在20℃下明显更小。在曲线图中存在峰证实了存在对于起泡的最佳固体脂肪含量。在AMF的情况下，20℃的最佳温度对应于大约15-20%的固体脂肪含量（F. Thivilliers, E. Laurichesse, H. Saadaoui, F.L.Calderon, V. Schmitt, Thermally induced gelling of oil-in-water emulsionscomprising partially crystallized droplets: The impact of interfacialcrystals, Langmuir. 24, 13364-13375 (2008)）。低于20℃，油相的粘度显著增加，这使得空气并入更加困难。在30℃和以上，晶体含量不足（＜10%）（Thivilliers等人(2008), 如上所述）以确保空气气泡稳定，并且膨胀率急剧下降。由于在20℃下获得最大膨胀率，因此选择该温度用于所有后续实验。

在20℃下，搅拌时间在0和30分钟之间变化，以探讨搅打过程的动力学。膨胀率随时间的演变报道在图14中。通过搅打AMF 5分钟获得含有大约30-35%空气的泡沫，并且当剪切时间延长时，注意不到膨胀率的进一步演变。

根据在20℃下搅打5分钟后获得的油泡沫的显微镜图像，体积平均气泡尺寸接近20 µm。在更长的搅打时间下也进行了观察，平均尺寸没有演变。为了获得其小球直径不超过几十微米的A/O/W乳液，重要的是尽可能地减小气泡尺寸。为了精制它，在20℃下在Couette单元中以5,250 s^-1剪切粗泡沫。图15（右栏）显示了精制步骤后的特征性显微照片。图像的对比显示了在Couette单元中处理泡沫的附加价值：气泡的尺寸分布锐化，并且它们的平均微滴尺寸减小。此外，精制步骤不改变膨胀率（其保持接近30%），只要施加的剪切速率低于大约6,000 s^-1。最终的空气气泡具有接近球形的形状，并且它们的表面是不平整的。它们在4℃下储存数周后对聚结和Oswald熟化保持稳定。晶体可能在气泡周围形成堵塞层，提供Pickering型稳定。它们的尺寸分布报道在图16中。体积平均气泡尺寸（D[4,3]）为6.4µm，且多分散性为U = 0.22%。

搅打的油在水相中的分散体

油泡沫在外部水相中的乳化总是在在制备泡沫后小于30分钟内进行，以避免将产生脂肪硬化的脂肪晶体的任何结构演变（聚集和/或烧结）。在这些条件下，非水性泡沫的粘度足够低以便在层流条件下处理该材料。

在4℃下将初始含有大约30体积%空气的非水性泡沫分散在含有12重量%NaCAS的高粘性水相中。在手动搅拌下，将油泡沫逐渐引入水相中直到最高20重量%。随后在20℃下在Couette单元中剪切所获得的粗乳液以获得最终的多重A/O/W乳液。施加的剪切为1,050至7,350 s^-1不等。图17显示了在施加3,150 s^-1的剪切速率后获得的多重乳液的显微照片和相应的尺寸分布。平均小球直径为30 µm。该乳液表现出窄的尺寸分布，如由相对较低的多分散性指数值所反映的那样：U = 0.39。由于空气与AMF之间大的折射率失配，清楚地证明了在油球内存在空气气泡。并不令人惊讶的是，大部分空气气泡被限制在最大的小球内，而小的小球（＜1 µm）经常不含气泡。在低放大倍率下，大的小球看起来为暗球体，因为光被内部气泡散射多次，导致光几乎无法透射。

剪切速率的影响

图18显示了多个小球的平均尺寸特性的演变。作为剪切速率

的函数对平均小球直径D_G进行绘图，在每个实验点附近指示了多分散性指数U。

如预期的那样，增加所施加的剪切速率导致小球尺寸的减小。对于每个剪切速率，实验重复至少4次。

所应用的破碎方法不仅成功地产生了具有相对较窄的尺寸分布的间隔的小球，而且还能够通过改变剪切速率来微调平均小球直径。图19显示了在不同的剪切速率下获得的多重乳液小球的典型显微照片。从1,050至5,250 s^-1，内部气泡浓度似乎并未发生显著变化。然而，在7,350 s^-1处可以观察到显著降低。这种趋势通过使用前述方案进行空气包封产率（EY）的测量来证实。结果报道在图20中。EY倾向于随施加的剪切速率而降低，反映了由小球破裂引起的空气气泡的部分递送。在W/O/W乳液中也经常报道类似的趋势。实际上，已经观察到内部微滴的释放与小球破碎一起发生。在我们的体系中，EY保持在相对较高的水平，对于不超过6,000 s^-1的剪切速率高于74%。在这种情况下，新形成的乳液中的小球含有22%的空气。高于该阈值剪切速率，施加的应力变得明显不利于多重结构的持久性，如在7,350s^-1处测得的相对较低的EY（44%）（对应于小球内13%的空气）所反映的那样。

稳定性评估

在4℃下长期储存后评估所得乳液的稳定性。尽管水相的粘度高，但是由于含空气的小球与水相之间显著的密度失配（Δρ > 0,25 g.cm^-3），小球在短时间段（几天）内倾向于在容器的顶部形成乳油。在乳油化层中，小球处于永久接触状态，这种情况引起部分聚结，如图21所示那样。为了获得该显微照片，在样品的顶部收集少量乳油并将其溶解在纯水中。该显微照片表明存在由初始微滴的残余物组成的大的聚集体，所述初始微滴已经聚结并且部分松弛了它们的形状。当脂肪晶体在界面附近形成时，它们可以突出到连续相中并刺穿相邻微滴之间的薄膜。这种现象被称为部分聚结，因为由表面张力驱动的形状松弛过程受到部分固化微滴的固有刚性的阻碍。在我们的情况下，大的微滴尺寸也有利于部分聚结。为了避免浮力驱动的不稳定性，用含有10重量%的羟乙基纤维素的胶凝溶液对乳液施以1:1w/w稀释。该稀释在乳化过程后立即进行。水相的胶凝状态防止了乳油化，使该体系能够在4℃下保持均匀至少1个月。事实上，在4周的储存期后，小球的内部结构和它们的平均尺寸均未表现出任何明显的演变，如图22所示那样。

乳液通常表现出两种类型的不稳定性——聚结和Ostwald熟化（OR）。在多重A/O/W乳液的情况下，聚结可以在不同的水平下发生：（1）油球之间，（2）空气气泡之间，和（3）气泡与小球表面之间。由于物体包埋在其中的相应相的胶凝状态，基本上抑制了油球之间和空气气泡之间的聚结。空气气泡被物理截留在油凝胶（即由分散在液体油中的脂肪晶体聚集体构成的网络）中。动力学的缺失阻止了直接接触随时间的发展，由此使得能够保持油球内的泡沫结构。

另一种不稳定性是OR，其可能潜在地发生在油球之间和空气气泡之间。这种不稳定性在于由于Laplace压力差而导致分子从较小的胶体物体扩散到较大的胶体物体。我们也没有观察到空气气泡的OR，这可能是因为在界面处形成刚性层，其在机械上阻碍了空气气泡的体积变化。由于相同的原因，在观察的时间尺度内，没有在油球中观察到空气气泡之间的OR。

实施例5 – 用于新鲜乳制品应用的W₁/O/W₂类型的双重乳液的放大

在中试规模下，使用代表商业发酵乳制品的配制和加工条件（典型批量为70升），进行将W₁/O/W₂型双重乳液生产为搅拌型酸奶的技术可行性分析。

通过使用Rushton涡轮螺旋桨在8℃下在10分钟过程中在不锈钢容器中混合各成分来制备总计3种配方，以达到68 g/kg的恒定蛋白质水平（关于所用成分的更多细节参见下表）：

- 配方1（F1）：含有来自分批阶段引入的AMF的3%脂肪，做为不含双重乳液的参比，

- 配方2（F2）：含有来自发酵后添加4,3%的含有30%水相的W₁/O乳液的3%脂肪，

- 配方3（F3）：含有来自发酵后添加2.86%的含有30%水相的W₁/O乳液的2%脂肪。

对于F2，脂肪含量主要由油包水乳液提供，而对于F3，通过添加含有42%脂肪的乳制乳油，最终脂肪含量的33%已经添加到蛋白质混合物中。配方组成的这种变化引发在发酵后相关凝胶的2个粘度水平。

对于F1配方，初始在4℃下储存的AMF在80℃的水浴中熔融，随后使用Liquiverter添加到蛋白质混合物中。为了获得均质配方，随后将F1配方在70巴下均化以乳化蛋白质混合物中的AMF。将所有配方产品在4℃下储存，随后进行巴氏灭菌。

在巴氏灭菌过程中，在上游位置以下列参数使用均质机：

- 均化压力163巴

- 巴氏灭菌温度95℃

- 保持时间6分钟

- 流速250 L/h

- 出口温度29℃。

随后将配方产品储存在28℃的培养箱中，然后用乳酸菌接种。

使用含有嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）和保加利亚乳杆菌（Lactobacillus bulgaricus）的冻干乳酸菌培养物进行发酵。将一批50 DCU分散在500毫升来自F1配方的蛋白质混合物中。随后用该溶液接种每个配方直到获得4.60或更低的pH。

首先手动混合F1配方，然后将其以300 L/h的流量转移到储罐中，并用外径为130mm的直列转子/定子装置以50 Hz或1,500 RPM剪切，所述转子/定子装置由每个转子＆定子3个齿笼（toothed cage）组成，槽宽为3 mm，并随后通过板式热交换器在4℃下冷却。

一旦F1配方被剪切，将其在4℃下储存。由于高SMP含量，快速感官测试证明了强烈的蛋白质/粉末味道。

随后制备W₁/O乳液以便注入配方F2和F3中。为了制备5千克批次的油包水乳液，使AMF在80℃下的水浴中与水和盐一起熔融。随后使用配备有刮刀和叶片型螺旋桨的工业间歇式蒸煮器（RoboQBo）对具有以下组成的混合物进行巴氏杀菌：

- 3.50千克的AMF

- 1.50千克（1.460千克的水 + 0.040千克的盐）。

巴氏灭菌过程中采用的参数如下：在92℃下加热60秒，冷却至30℃下1,800秒，整个过程中用叶片在50 rpm下搅拌。在乳化前，在连续搅拌下将巴氏灭菌的成分储存在30℃下。使用2级台式均质机乳化巴氏灭菌的AMF/水共混物。首先，清洁均质机并用热水加温。随后使用20/80巴（2级）的均化压力均化AMF/水共混物。所获得的油包水乳液的颜色在乳化过程中从黄色变为白色，表明形成W₁/O乳液。

将一些批次的油包水乳液均化2次以改善均匀性。对于每个配方，将最终的油包水乳液称重，并在25-30℃的温度范围下储存在培养箱中。

将每种乳液手动添加到F2和F3配方中。测试使用直列式转子/定子装置进行的两种强度的剪切（分别对应于50 Hz和100 Hz）。W₁/O乳液的尺寸通过静态光散射实验来测量。结果表明，当使用最高频率时，所得乳液具有较窄的尺寸分布，平均直径为20 µm。该频率随后保持恒定。

在用直列式转子/定子装置进行剪切后，将所获得的酸奶在4℃下储存在冷室中。宏观上，在含有多重乳液的酸奶和参比之间没有观察到差异。具有双重乳液结构的酸奶是光滑的、稳定的，具有较少的涩感。最后在F2 & F3配方生产后D+14天进行显微镜分析，以便验证脂肪小球中内部水性微滴的存在。使用Mastersizer 3000进行尺寸测量，脂肪微滴的平均直径为大约20 µm（图23）。

Claims

1.包含P1/O/W2或由P1/O/W2组成的多重乳液，其中P1是形成微滴的水相或形成气泡的气相，所述微滴或气泡分散在O中，由此形成P1/O，其中O是包含晶体的油相，其中W2是包含至少一种亲水性表面活性剂的水相，其中P1/O小球在W2中形成，其中所述油相O包含相对于O相的质量计至少90质量%、优选至少92质量%、和甚至优选至少95质量%的甘油三酯。

2.根据权利要求1所述的多重乳液，其中P1是气相，其为空气或包含氮气的气体。

3.根据权利要求1所述的多重乳液，其中P1水性微滴的平均直径为1 µm至10 µm、优选1µm至5 µm。

4.根据权利要求1所述的多重乳液，其中P1气体气泡的平均直径为5 µm至20 µm。

5.根据权利要求1所述的多重乳液，其中脂肪小球的平均直径为5 µm至100 µm。

6.根据权利要求1所述的多重乳液，其中P1包含亲水性活性成分，例如选自亲水性药物活性成分或化妆品活性成分、亲水性感官活性成分及其任意组合。

7.根据权利要求1所述的多重乳液，其中O包含相对于P1/O相的总质量计5至60质量%、优选小于40质量%的P1。

8.根据权利要求1所述的多重乳液，其中A占20%至40%的分数，所述%以气体体积相对于总A/O泡沫体积来表示。

9.根据权利要求1所述的多重乳液，其中所述多重乳液包含相对于多重乳液的总质量计5至60质量%、优选10至40质量%的P1/O相。

10.根据权利要求1所述的多重乳液，其中O包含一种或多种食用脂肪或由一种或多种食用脂肪组成，所述食用脂肪例如选自黄油、乳脂、无水乳脂、牛脂、猪油、羊脂、家禽脂肪、鱼油、可可脂、棕榈油、椰子油、木本坚果油、豆科植物油、向日葵油、红花油、玉米油、棉籽油、大豆油、菜籽油、花生油、棕榈油、棕榈油精、棕榈超级油精、棕榈仁油、海藻油、亚麻籽油或其任意组合。

11.根据权利要求1所述的多重乳液，其中W2具有0.1至1 Pa.s的动态粘度。

12.制备多重乳液的方法，所述多重乳液由P1/O/W2表示，其中P1是形成微滴的水相或形成气泡的气相，所述微滴或气泡分散在O中，由此形成P1/O，其中O是包含晶体的油相，且W2是水相，并且W2与P1相同或不同，其中所述组合物包含相对于多重乳液的总质量计小于5质量%的内源性亲脂性表面活性剂，其中所述方法包括以下步骤：

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述P1/O/W2多重乳液在其中O含有晶体的条件下储存。

14.根据权利要求11或12所述的方法，其中P1/O体系的动态粘度足够低以便在层流条件下处理材料。

15.根据权利要求11至13任一项所述的方法，其中用于将P1/O分散在W2中的剪切速率为1,000至10,000 s^-1。

16.组合物，优选食物组合物、化妆品组合物或药物组合物，其包含如权利要求1至10任一项所限定的多重乳液或可以通过如权利要求11至14任一项所限定的方法获得的多重乳液。

17.制备组合物，优选食物组合物、化妆品组合物或药物组合物的方法，所述方法包括将如权利要求1至10任一项所限定的多重乳液或可以通过如权利要求11至14任一项所限定的方法获得的多重乳液并入到基础组合物中以形成所述组合物。

18.包含如权利要求15所限定的组合物或可以通过如权利要求16所限定的方法获得的组合物的包装。