CN114027507B - 一种口服凝胶铁补充剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种口服凝胶铁补充剂及其制备方法，该口服凝胶铁补充剂由FeSO4、乳清蛋白和羧甲基纤维素钠为原料制备得到。其制备方法，包括如下步骤：向乳清蛋白溶液中加入FeSO4溶液，室温下搅拌1‑2h，再向混合溶液中加入羧甲基纤维素钠溶液，再加入蒸馏水，快速搅拌后4℃静置14‑18h，即得该口服凝胶铁补充剂。本发明提高口服铁补充剂的递送效率，增强二价铁在储存运输以及胃肠环境中的稳定性，减少三价铁离子对消化道的刺激。
Description
技术领域
本发明属于营养强化剂技术领域，具体涉及一种口服凝胶铁补充剂及其制备方法。
背景技术
铁是人体所必需的微量元素，铁缺乏是导致贫血的重要原因之一，当从食物中摄入的铁不足时，就需要服用铁补充剂进行补充。到目前为止，口服铁补充剂主要经历了三个发展阶段。初代的铁补充剂主要以无机铁盐为主，如硫酸亚铁，氯化亚铁等；二代的铁补充剂主要以有机铁盐为主，如乳酸亚铁、柠檬酸亚铁等；三代的铁补充剂主要以螯合铁为主，如多肽铁、多糖铁、氨基酸铁等等。
初代的铁补充剂吸收率低，对胃肠道有强烈的刺激作用，又因其主要为二价铁盐，在储藏运输及胃肠转运吸收过程中稳定性都很差，长期服用还会有恶心、腹泻等不良副作用。二代的铁补充剂减轻了对胃肠道的刺激性，但是稳定性依旧较低。三代的铁补充剂递送效率要高于前两代，且对胃肠刺激较小，稳定性良好，但其高昂的价格和复杂的工艺使其无法得到大范围的应用。因此，亟需开发出一种储藏运输稳定好，递送效率高，对胃肠刺激性小，且制备过程简单成本低的铁补充剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种口服凝胶铁补充剂及其制备方法。提高口服铁补充剂的递送效率，增强二价铁在储存运输以及胃肠环境中的稳定性，减少三价铁离子对消化道的刺激。
本发明采用的技术方案为：
本发明提供了一种口服凝胶铁补充剂(铁凝胶)，该口服凝胶铁补充剂由FeSO4、乳清蛋白(WPI)和羧甲基纤维素钠(CMC)为原料制备得到。
在一些实施例中，在最终反应体系中，乳清蛋白的质量体积浓度为6-10％。
在一些实施例中，在最终反应体系中，乳清蛋白的质量体积浓度为8％。
在一些实施例中，在最终反应体系中，铁总浓度为20-50mmol/L。
在一些实施例中，在最终反应体系中，羧甲基纤维素钠的质量体积浓度为0.4-0.8％。
在一些实施例中，在最终反应体系中，羧甲基纤维素钠的质量体积浓度为0.5％。
本发明还提供了上述口服凝胶铁补充剂(铁凝胶)的制备方法，包括如下步骤：
向乳清蛋白溶液中加入FeSO4溶液，室温下搅拌1-2h，再向混合溶液中加入羧甲基纤维素钠溶液，再加入蒸馏水，快速搅拌后4℃静置14-18h，即得该口服凝胶铁补充剂(铁凝胶)。
在一些实施例中，该方法还包括前处理步骤：乳清蛋白溶液在80℃加热10min后迅速冰水浴冷却，备用。
在一些实施例中，快速搅拌的转速为1500r/min，时间为30-60s。
本发明还提供了上述口服凝胶铁补充剂在制备具有补铁功能的食品或保健品中的应用。
本发明采用乳清蛋白和羧甲基纤维素钠为原材料，制备了一款凝胶型铁补充剂递送体系。由于FeSO4中的Fe2+自身不稳定，容易在氧气的作用下氧化形成Fe3+，但人体对铁的吸收主要以二价铁为主。因此，本发明的设计思路是先将FeSO4中的Fe2+通过将搅拌充分氧化成Fe3+，并通过Fe3+与WPI和CMC的螯合作用，制备铁凝胶递送体系，铁在其中既起到了凝胶诱导剂的作用，同时也是递送体系所需递送的营养物质。当递送体系通过口服进入胃部后，在酸性环境和WPI中巯基的作用下，Fe3+通过氧化还原反应可以再次还原成Fe2+，提高运载体系进入肠道的递送效率。
本发明所具有的有益效果：
(1)本发明所有原料均为可食用原材料，FeSO4也是我国允许使用的铁营养强化剂，因此本发明制备的WPI-CMC铁凝胶运载体系可用作口服铁补充剂，作为营养强化剂的有效载体。
(2)本发明在制备铁凝胶时，绝大部分Fe2+是Fe3+以存在的，避免了Fe2+自身不稳定的情况，提高了铁补充剂的储藏运输稳定性。在胃中通过酸性的环境和WPI中的巯基进行氧化还原反应，Fe3+将还原成Fe2+，提高Fe2+递送效率。
(3)在制备铁凝胶时，铁凝胶的形成是通过Fe3+与WPI和CMC的螯合作用，因此减少了离子形式存在的铁对胃的刺激。
(4)铁凝胶在胃中可以顺利释放出大部分Fe2+，进入肠道后，随着时间的延长仍能保持一定的Fe2+浓度，有利于人体的吸收利用。
附图说明
图1为不同Fe2+浓度铁凝胶随体外消化时间的Fe2+释放量变化图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解释说明，但不限定本发明的保护范围。
本发明提供了一种口服凝胶铁补充剂(铁凝胶)，该口服凝胶铁补充剂由FeSO4、乳清蛋白(WPI)和羧甲基纤维素钠(CMC)为原料制备得到。在一些实施例中，在最终反应体系中，WPI的质量体积浓度为6-10％。在一些实施例中，在最终反应体系中，铁总浓度为20-50mmol/L。在一些实施例中，在最终反应体系中，CMC的质量体积浓度为0.4-0.8％。
1铁凝胶的制备
实施例1
一种口服凝胶铁补充剂(铁凝胶)的制备方法，包括如下步骤：
配制20％(w/v)的WPI溶液：将WPI溶于水后室温搅拌2h，之后4℃静置过夜(14-18h)，然后再将所得WPI溶液在80℃加热10min后迅速冰水浴冷却，备用；
配制1％(w/v)的CMC溶液，备用；
配制500mmol/L的FeSO4溶液，备用；
取2mL WPI溶液(最终体系浓度为8.0％，w/v)，加入FeSO4溶液，使最终体系铁总浓度在20mmol/L。室温下搅拌1h，使其中的Fe2+氧化形成Fe3+，之后，向混合溶液中加入CMC溶液(最终体系浓度为0.5％，w/v)，用蒸馏水补足体积到5mL，快速剧烈搅拌(1500r/min，时间为30-60s)后4℃过夜(16h)成胶。
实施例2
最终体系铁总浓度在30mmol/L，其他同实施例1。
实施例3
最终体系铁总浓度在40mmol/L，其他同实施例1。
实施例4
最终体系铁总浓度在50mmol/L，其他同实施例1。
2、体外模拟消化体系的建立
铁凝胶的体外模拟消化体系的实验方案通过模拟胃肠的消化环境构建此消化体系，分别配置模拟胃液(SGF)和模拟肠液(SIF)两种消化液，消化液的主要制备方法如表1所示。具体不同阶段消化实验的操作步骤如下：
(1)模拟胃部：
取5g的铁凝胶样品(预先切成约0.2cm×0.2cm×0.2cm的小立方体)与新鲜配置的5.0mL的SGF混合，随后加入胃蛋白酶(最终浓度2000U/mL)，用盐酸调节pH到2.0，得到新鲜模拟胃液，在37℃的水浴摇床中以120rpm振荡120min，每隔60min取0.1mL消化混合物，并补足新鲜SGF，胃相消化结束时用NaOH调节pH至7.0以停止反应。
(3)模拟肠道：
取10mL新鲜SIF加入到胃相消化结束后的混合液中，加入胰蛋白酶(最终浓度100U/mL)，用NaOH调节pH至7.0，在37℃的水浴摇床中以120rpm振荡120min，每隔30min取0.1mL消化混合物，并补足新鲜SIF。
表1 SGF和SIF的溶液组成
3Fe2+在模拟消化过程中释放量的测定
将消化过程中取出的待测溶液稀释一定倍数(使最终吸光度在0.2-0.8)，取2mL样品稀释液加入1mL乙酸-乙酸钠缓冲液(pH 4.6)，加入1mL邻菲罗啉溶液(0.01％，w/v)，加入6mL蒸馏水，室温反应10min，然后以12000rpm的转速离心10min取上清液，在450nm处测定其吸光度，通过(NH4)2Fe(SO4)2标准曲线计算样品中的Fe2+含量。结果如图1所示：
所有样品均展现出了良好的Fe2+释放效果。Fe3+在SGF中(0-120min)逐步释放出来，并在胃酸和WPI中巯基的作用下转化为Fe2+，大部分的Fe2+(80％以上)均可以释放出来从SGF进入SIF(120-240min)以达到更好的递送效果。另外，在肠道中随着时间的延长Fe2+仍具有一定的含量，这说明本发明的铁凝胶运载体系可以延缓在Fe2+中性pH生成Fe(OH)2的过程，使Fe2+在肠道中有足够的停留时间，以延长在有效吸收部位(小肠)的作用时间，有利于肠道的吸收。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (5)
1.一种口服凝胶铁补充剂的制备方法，其特征在于，该口服凝胶铁补充剂由FeSO4、乳清蛋白和羧甲基纤维素钠为原料制备得到；
在最终反应体系中，铁总浓度为20-50mmol/L；所述乳清蛋白的质量体积浓度为6-10％；所述羧甲基纤维素钠的质量体积浓度为0.4-0.8％；
所述口服凝胶铁补充剂的制备方法，包括如下步骤：向乳清蛋白溶液中加入FeSO4溶液，室温下搅拌1-2h，再向混合溶液中加入羧甲基纤维素钠溶液，再加入蒸馏水，快速搅拌后4℃静置14-18h，即得该口服凝胶铁补充剂。
2.根据权利要求1所述的一种口服凝胶铁补充剂的制备方法，其特征在于，在最终反应体系中，所述乳清蛋白的质量体积浓度为8％。
3.根据权利要求1或2所述的一种口服凝胶铁补充剂的制备方法，其特征在于，在最终反应体系中，所述羧甲基纤维素钠的质量体积浓度为0.5％。
4.根据权利要求1所述口服凝胶铁补充剂的制备方法，其特征在于，该方法还包括前处理步骤：乳清蛋白溶液在80℃加热10min后迅速冰水浴冷却，备用。
5.根据权利要求1所述口服凝胶铁补充剂的制备方法，其特征在于，快速搅拌的转速为1500r/min，时间为30-60s。
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