CN114096162A - 强化剂组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种强化剂组合物，其包含30至60重量％范围的糖衍生保湿剂；1至40重量％范围的增溶剂；0.001至10重量％范围的包封的脂溶性强化剂；0.001至10重量％范围的水溶性强化剂；和1至30重量％范围的水。
Description
技术领域
本发明涉及一种强化剂组合物及其制造方法。更具体地，本发明涉及可用于水分配装置中以能够强化水的强化剂组合物。
本发明主要被开发用于饮用水应用并且将在下文中参考该应用进行描述。然而，应当理解，本发明不限于该特定的使用领域。
背景技术
在整个说明书中对现有技术的任何讨论都不应被视为承认这种现有技术是广为人知的或构成该领域公知常识的一部分。
均衡饮食以从日常饮食中获取必需的维生素和矿物质比从补充剂中获取这些更可取。每日所需的维生素和矿物质摄入量是根据推荐膳食摄入量(RDA)定义的。当人们不每天食用或获取健康饮食时，服用含有推荐水平的维生素和矿物质的营养补充剂就变得必要了。服用膳食补充剂对被诊断出维生素或矿物质缺乏的人特别有用。
在人类中，水约占体重的70％，且是日常饮食的重要组成部分。平均而言，成年人每天因口渴而饮用约1至3升水。因此，通过水作为强化媒介提供维生素和矿物质是有益的。
已有多次尝试提供用维生素和矿物质强化的水组合物，同时考虑需要使其没有令人讨厌的颜色、气味和味道。
然而，当作为强化剂添加的营养强化剂是水溶性的和油溶性的时，则难以在一个相中稳定该强化剂。在这种情况下采用的方法是使用乳液，这产生了两相体系，而且由于该强化剂的浓度很低，这导致乳液相比非常不平衡，难以稳定。
因此，需要一种能够结合水溶性和油溶性强化剂成分两者并具有物理、化学和微生物稳定性的强化剂组合物。
发明内容
本发明提供一种能够结合水溶性和油溶性强化剂成分两者并具有物理、化学和微生物稳定性的强化剂组合物。
本发明的第一方面提供了一种强化剂组合物，其包含：
a.30至60重量％范围的糖衍生保湿剂，
b.1至40重量％范围的增溶剂，
c.0.001至10重量％范围的包封的脂溶性强化剂，
d.0.001至10重量％范围的水溶性强化剂，
e.1至30重量％范围的水。
本发明的第二方面提供了根据第一方面的组合物用于在单一组合物中递送脂溶性和水溶性维生素的用途。
本发明的第三方面提供了根据第一方面的组合物用于在水分配装置中在线强化饮用水的用途。
本发明的第四方面提供了一种制备根据第一方面的组合物的方法，所述方法包括：
a.向水中加入30至60重量％范围的糖衍生保湿剂和1至40重量％范围的增溶剂以获得水性混合物；
b.将包封的脂溶性强化剂和水溶性强化剂与小份水混合以形成混合物，并在低于15℃的温度下储存以得到均质化的强化剂水溶液；
c.将来自步骤a的水性混合物和来自步骤b的均质化的强化剂水溶液混合在一起以获得第一方面所述的强化剂组合物；
其中步骤a和步骤b彼此独立。
应当理解，本发明在其应用中不限于以下说明中阐述的或在以下附图中示出的构造细节和组分安排。本发明能够有其他实施方式并且能够以各种不同方式实施。
如本文所用术语“包括”、“包含”、“含有”或“具有”及其变体旨在涵盖其后列出的项目以及附加项目。除非另有说明或限制，术语“安装”、“连接”、“支撑”和“偶联”及其变体被宽泛地使用，并且涵盖直接和间接安装、连接、支撑和偶联。
下面的描述旨在阐明本发明，并不旨在将本发明限制于这些实施例本身。类似地，除非另有说明，所有百分比均为重量/重量百分比。除了在操作和比较实施例中，或者在另外明确指出的情况下，本说明书中指示材料的量或反应条件、材料的物理性质和/或用途的所有数字均应理解为由词“约”修饰。
以“从x到y”的形式表示的数字范围被理解为包括x和y。当对于特定特征以“从x到y”的形式描述多个优选范围时，应理解为还考虑了组合不同端点的所有范围。
具体实施方式
应当理解，本发明在其应用中没有限制，且能够有其他实施方式并且能够以各种不同方式实施。
本发明提供了一种强化剂组合物，该组合物能够结合水溶性和油溶性强化剂组分两者并具有物理、化学和微生物稳定性。该强化剂组合物特别适用于在水分配装置中的组合物应用以能够强化水。
当本发明人寻找一种通过液体强化剂组合物强化水，特别是在具有水分配装置的在线系统中强化水的解决方案时，他们意识到很难同时将水溶性和脂溶性例如水溶性和脂溶性维生素稳定在一个相中。在开架和闭架条件下，还要求液体制剂需要在例如6至18个月的时间段内具有物理、化学和微生物稳定性，同时实现恒定的水分活度、最小的维生素降解、恒定的微量营养素剂量和保持对消费者有吸引力的强化水的固有外观和味道。
本发明人惊讶地发现，本发明的强化剂组合物产生更稳定的单相的强化剂组合物，其能够结合所有种类的营养强化剂而无论其在水或油介质中的溶解度如何。
矿泉水组合物
本发明提供了一种强化剂组合物，其包含：
a.30至60重量％范围的糖衍生保湿剂；
b.1至40重量％范围的增溶剂；
c.0.001至10重量％范围的包封的脂溶性强化剂；
d.0.001至10重量％范围的水溶性强化剂；
e.1至30重量％范围的水。
优选地，糖衍生保湿剂是食品级保湿剂，更优选地选自糖醇、单糖和二糖。
优选地，增溶剂是选自聚合物、表面活性剂和基于脂质的赋形剂的溶解性赋形剂(solubility excipient)。
优选地，脂溶性强化剂是微量营养素，更优选地是脂溶性强化剂，并且更优选地是脂溶性维生素。
优选地，包封的脂溶性营养强化剂是水分散性的。
优选地，水溶性强化剂优选是水溶性微量营养素，更优选水溶性维生素。
本发明提供第一方面的组合物在单一组合物中递送脂溶性和水溶性维生素的用途。
本发明提供第一方面的组合物在水分配装置中在线强化饮用水的用途。
糖衍生保湿剂
保湿剂是一种吸湿性物质，它本身吸收或帮助另一物质吸收和保持水分。糖衍生保湿剂以糖或糖类为主要成分。糖衍生保湿剂在本发明组合物中的存在量为30至60重量％，更优选为35至58重量％，最优选为40至55重量％。
优选地，糖衍生保湿剂是食品级保湿剂。进一步优选地，糖衍生保湿剂选自糖醇、单糖和二糖。
糖衍生保湿剂的优选糖是糖多元醇、山梨糖醇、木糖醇、麦芽糖醇、甘露糖醇、乳糖醇、甘油、赤藓糖醇等，及其混合物或组合。更优选地，优选的糖是山梨糖醇或甘油或其混合物或组合。最优选的糖是山梨糖醇。优选地，山梨糖醇在本发明组合物中以30至60重量％的范围存在，更优选35至58重量％的范围并且最优选40至55重量％的范围。
优选地，糖衍生保湿剂和增溶剂不是相同的化合物。基于组合物的重量，糖衍生保湿剂的重量％值不会改变所需的1至40重量％的增溶剂的量。优选地，糖衍生保湿剂的量应被视为独立于增溶剂的量。
增溶剂
增溶剂是一种有助于溶解成分，从而充当溶剂的物质。优选地，增溶剂是选自聚合物、表面活性剂、基于脂质的赋形剂，其组合和混合物的溶解性赋形剂。非常优选的是本发明的增溶剂是非发泡型增溶剂。
本发明的增溶剂占本发明组合物的1至40重量％，优选5至30重量％，更优选10至25重量％。
当增溶剂包含聚合物时，该聚合物选自可在水中溶胀或可与活性物质复合的聚合物，例如交聚维酮、聚乙二醇、丙二醇、其混合物和组合等。
当增溶剂包含表面活性剂时，它选自非离子表面活性剂，例如聚山梨醇酯等。
当增溶剂包含基于脂质的赋形剂时，它选自亲脂性表面活性剂，例如十二烷基硫酸钠等
优选地，增溶剂是乳化剂，其稳定并防止任何相分离的。
优选地，增溶剂选自聚乙二醇、聚山梨醇酯、羟丙基纤维素、环糊精、淀粉、十二烷基硫酸钠、介孔二氧化硅、交聚维酮和丙二醇，其中丙二醇是最优选的。
最优选地，丙二醇用作本发明的增溶剂。它是一种合成食品添加剂，具有许多有益特性，例如抗结块、调质剂、乳化剂、保湿剂和抗氧化剂。优选地，丙二醇占1至40重量％，优选5至30重量％，更优选10至20重量％。
优选地，增溶剂和糖衍生保湿剂不是相同的化合物。基于组合物的重量，增溶剂的wt％值不会改变所需的30至60wt％的糖衍生保湿剂的量。优选地，增溶剂的量应被视为独立于增溶剂的量。
包封的脂溶性强化剂
本发明的脂溶性强化剂优选是溶于脂肪的微量营养素，优选一种或多种脂溶性维生素。脂溶性营养素需要脂肪的存在才能被适当地吸收。脂溶性营养素包括维生素A、D、E和K。
优选地，包封的脂溶性强化剂包封在水分散性胶囊中，更优选地甚至在冷水中可分散的胶囊中。
包封是一种将保护性涂层应用于活性物质的过程。这是食品和制药行业中非常成熟的技术过程，以掩盖味道或控制活性物质的释放。一个这样的例子是分布在淀粉衍生物基质微滴中的维生素A棕榈酸油。淀粉涂层能够使脂溶性强化剂具有水分散性。也可以使用任何其他类似于淀粉的基质。
本发明的包封的脂溶性强化剂的存在量范围为组合物总重量的0.001至10重量％，更优选为0.01至8重量％，最优选为0.01至5重量％。
维生素A在维持健康的视力和免疫系统方面起着重要作用。它由一组称为类视黄醇的化合物组成。它们可以从植物和动物来源获得，例如鱼肝油、动物肝脏、黄油。主动(proactive)形式如类胡萝卜素可以从菠菜、胡萝卜、甘蓝中获得。
维生素D也是通常称为钙化醇的一组化合物，且大致分类为维生素D2(植物来源)和维生素D3(动物来源)。一旦维生素D被吸收到血流中，肝脏和肾脏将骨化醇转化为骨化三醇，即维生素D的生物活性形式。维生素D在骨骼维持中发挥重要作用且支持免疫系统。其主要来源包括鱼油、多脂鱼、蘑菇、暴露于阳光和强化乳制品。
维生素E是一种抗氧化剂，其有助于破坏脂肪组织中可能导致癌症的自由基。生育酚是维生素E中最丰富的类型。维生素C和B有助于帮助其发挥功能。它的最佳来源包括小麦胚芽油、葵花籽油、榛子、杏仁。
一旦人受伤，维生素K在凝血中起着至关重要的作用，且可以防止过度出血。它有两种类型，维生素K-1(植物来源)和维生素K-2(动物来源)。维生素K还有助于降低患心脏病的风险、骨骼健康、减少血液中钙的积聚。常见的来源包括甘蓝、肝脏、菠菜、黄油、欧芹、蛋黄。
水溶性强化剂
本发明的水溶性强化剂优选为溶于水的微量营养素，更优选一种或多种水溶性维生素。水溶性强化剂需要水的存在才能被适当地吸收。水溶性微量营养素包括维生素。维生素B和C在小肠中溶于水，然后通过血流带到身体。
本发明的水溶性强化剂以组合物总重量的0.001至10重量％的范围，更优选0.01至8重量％的范围，最优选0.01至5重量％的范围存在。
人类饮食中发现九种水溶性维生素，通常是维生素B和C，更特别是维生素B1(硫胺素)、维生素B2(核黄素)、维生素B3(烟酸)、维生素B5(泛酸)、维生素B6、维生素B7(生物素)、维生素B9、维生素B12(钴胺素)、维生素C。每种维生素B具有其特定的功能，但通常维生素B要么充当辅酶，要么有助于辅酶的形成，例如维生素B5有助于辅酶A的形成，后者是合成脂肪酸、氨基酸、类固醇激素、神经递质和各种其他重要化合物所必需的。辅酶是帮助酶引发化学反应的小化合物，否则这些反应不会自己发生。维生素B几乎于所有动物源食物中发现，但在植物食物中不存在。
维生素C是身体的主要抗氧化剂之一，且是胶原蛋白合成所必需的。免疫细胞含有高水平的维生素C。与维生素B不同，维生素C不用作辅酶，尽管它是脯氨酰羟化酶(一种在胶原蛋白形成中起重要作用的酶)的辅因子。维生素C的主要膳食来源是水果和蔬菜。
水
本发明的强化剂组合物是液体组合物并且包含本发明组合物重量的1至35重量％，更优选5至30重量％，最优选10至28重量％的水。
优选地，水的pH在6.0至8.5的范围内，更优选在6.5至7.5的范围内。
方法
本发明提供了一种制备第一方面的强化剂组合物的方法，该方法包括：
a.将30至60重量％的糖衍生保湿剂和1至40重量％的增溶剂加入水中以获得水性混合物；
b.将包封的脂溶性强化剂和水溶性强化剂与小份水混合以形成混合物，并在低于15℃的温度下储存以得到均质化的强化剂水溶液；
c.将来自步骤a的水性混合物和来自步骤b的均质化的强化剂水溶液混合在一起以获得第一方面的强化剂组合物；
其中步骤a和步骤b彼此独立。
优选地，在本发明的方法中，步骤b的混合物在低于15℃的温度下储存最多60至90分钟，更优选小于60分钟，进一步优选小于30分钟，最优选小于15分钟。
优选地，在本发明的方法中，糖衍生的保湿剂是食品级保湿剂，更优选选自糖醇、单糖和二糖。
优选地，在本发明的方法中，增溶剂是选自聚合物、表面活性剂和基于脂质的赋形剂的溶解性赋形剂。
优选地，在本发明的方法中，脂溶性强化剂是营养强化剂，更优选脂溶性维生素。
优选地，在本发明的方法中，包封的脂溶性营养强化剂是水分散性的。
优选地，在本发明的方法中，水溶性营养强化剂是水溶性维生素。
本发明提供第一方面的组合物在单一组合物中递送脂溶性和水溶性维生素的用途。
本发明提供第一方面的组合物在水分配装置中在线强化饮用水的用途。
实施例
现在，借助地非限制性实施例进一步解释本公开发明的技术优势。
实施例1：
强化剂组合物
本发明优选的强化剂组合物(P1)通过以下方式制备：取50g山梨糖醇并加入20g丙二醇以得到混合物，该混合物使用顶置式搅拌器保持90-120rpm搅拌。取约0.5g去离子水装入容器中和溶解0.1g苯甲酸钠(防腐剂)并加入到搅拌混合物中。溶解约0.25g包封的脂溶性维生素和0.02g水溶性维生素，并将混合物在低温(4℃)下保持5-10分钟。然后将5g山梨糖醇加入到上述冷却的混合物中，手动搅拌并加入到保持在顶部搅拌器下的搅拌混合物中以获得如表1中作为P1提供的强化剂组合物。类似地，使用PEG30和Tween 20作为增溶剂制备P2，并且不使用增溶剂制备P3。
表1：
实施例2：
强化剂组合物的水分活度
在AquaLab系列3TE水分活度计中测试了具有表1中提到的组成P2和P3的强化剂的水分活度。将5ml强化剂转移到样品杯中并放置在活性计内。记录水分活度和温度读数。该读数代表三个水分活度读数的平均值。
表2和表3分别对应于在室温(RT)和室内湿度(RH)(50-60％)下和高湿度(HH)(85-90％)下获取的P2水分活度测量。对于室内湿度测量，将强化剂保持在针孔盖容器中，对于高湿度测量，将强化剂保持在具有DRI-FOG加湿器(V 3.1)的Rinac India湿度室中的针孔盖容器中。
表2
表3
| 天数 | 强化剂水分活度 |
| 1 | 0.67 |
| 3 | 0.68 |
| 15 | 0.68 |
| 25 | 0.68 |
| 40 | 0.69 |
从表2和表3可以推断出，配方的水分活度在RH和HH条件下都保持恒定。水分活度是保质期的间接量度。
类似地，表4对应于对在环境条件下开始和然后移至高湿度(HH)(85-90％)条件的具有组成P3的强化剂获得的水分活度测量。如上文所述进行该测量。
表4
低于0.70的水分活度表明良好的保质期，而高于0.7的水分活度表明不稳定的组合物。
从上表中提供的数据可以得出结论，在没有增溶剂的情况下，P3强化剂组合物不像P1和P2组合物那样稳定，1和P2组合物的水分活度保持恒定且即使在HH下约40天获取的数据低于0.70。另一方面，在HH条件下，P3的组合物在第10天本身是不稳定的。
实施例3：
维生素A稳定性
在HPLC中分析了表1中提到的强化剂P2的维生素A稳定性。
取样程序：取约23.5g甲醇放入容器中，加入1g强化剂。然后加入2ml二甲亚砜(DMSO)，接着加入74.5g水。理论上，所取的1g强化剂相当于3.2ppm的维生素A。测试结果在表4中提供。
HPLC分析条件：流动相由甲醇：乙酸乙酯(70:30)组成，流速设置为1ml/min，进样量为20μL，分析时间为20分钟。使用的检测器是PDA。
表4
| 间隔天数 | 测量的Vit A(ppm) |
| 0 | 3.2 |
| 7 | 3.1 |
| 8 | 3.0 |
| 11 | 2.7 |
| 22 | 2.2 |
从表4中可以看出，维生素A浓度在3周内没有从初始值3.2ppm降到70％(2.2ppm)以下。相反地，维生素A在有水的情况下甚至不能稳定4小时。
实施例4：
微生物稳定性
在第1天检查表1中提到的强化剂P1和P2的微生物污染。使用的培养基是TSA(用于细菌)和PDA(用于真菌)。分别地，真菌采用涂布平板法，具有0.3ml强化剂；和细菌采用倾注平板法，具有1ml强化剂。对未稀释的和在盐水中连续稀释的-2稀释样品进行接种。
接种的细菌在37℃下孵育24小时，并且如果有的话，观察生长。接种的PDA在30℃下孵育72小时以检查污染。
将样品保持在室温下，3周后重复强化样品测试以检查任何微生物生长。
测试结果如表5所示。
表5
可以推断，在一段时间内，没有细菌和真菌生长。
实施例5
加料(dosing)
测试了表1中提到的强化剂P1和P2的强化剂加料。
将粘度为180cP和P1/P2的50ml强化剂装入样品容器中并连接到流速为1ml/min和工作电压为4.5V的加料泵。加料泵获自Kamoer，并且型号为KPP-DE-S01W。泵持续进料0.5ml/L强化剂。取不同体积的强化水并检查电导率测量值。
在从装置加料的同时，不同体积的水测试的强化水的电导率如表6所示。
表6
结果表明，抽取的不同体积的水递送恒定的剂量，并且等于所需的7.5％RDA/L。
在以上各个部分中提及的本发明的各种特征，经适当修改后，适当地应用于其他部分。因此，在一个部分中指定的特征可以适当地与在其他部分中指定的特征组合。添加任何章节标题仅为方便起见，无意以任何方式限制本公开。
Claims (13)
1.一种强化剂组合物，其包括：
a.30至60重量％范围的糖衍生保湿剂；
b.1至40重量％范围的增溶剂；
c.0.001至10重量％范围的包封的脂溶性强化剂；
d.0.001至10重量％范围的水溶性强化剂；
e.1至30重量％范围的水。
2.如权利要求1所述的组合物，其中所述糖衍生保湿剂是食品级保湿剂。
3.如权利要求1或2所述的组合物，其中所述糖衍生保湿剂选自糖醇、单糖和二糖。
4.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述增溶剂是选自聚合物、表面活性剂和基于脂质的赋形剂的溶解性赋形剂。
5.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述脂溶性强化剂是微量营养素。
6.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述脂溶性强化剂是脂溶性维生素。
7.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述包封的脂溶性强化剂是水分散性的。
8.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述水溶性强化剂是微量营养素。
9.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述水溶性强化剂是水溶性维生素。
10.如前述权利要求中任一项所述的组合物用于在单一组合物中递送脂溶性和水溶性维生素的用途。
11.如前述权利要求中任一项所述的组合物用于在水分配装置中在线强化饮用水的用途。
12.一种制备前述权利要求1至9中任一项所述的组合物的方法，所述方法包括：
a.将30至60重量％范围的糖衍生保湿剂和1至40重量％范围的增溶剂加入水中以获得水性混合物；
b.将所述包封的脂溶性强化剂和水溶性强化剂与小份的水混合以形成混合物，并在低于15℃的温度下储存以得到均质化的强化剂水溶液；
c.将来自步骤a的所述水性混合物和来自步骤b的所述均质化的强化剂水溶液混合在一起以获得前述权利要求1至9中任一项所述的强化剂组合物；
其中步骤a和步骤b彼此独立。
13.如权利要求12所述的方法，其中步骤b的所述混合物在低于15℃的温度下储存最多60至90分钟。
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