CN116648140A - 脱矿物质乳糖浓缩物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了生产乳糖浓缩物的方法，所述方法包括使部分脱矿物质的含水乳糖分离物经历电渗析的步骤，以生产生物素减少的乳糖分离物，其包含至少90％干物质重量的乳糖和小于2mg的灰分每克乳糖，且包含：0.02‑1.5mg钠每克乳糖；0.02‑2mg钾每克乳糖；0.05‑1.5mg氯化物每克乳糖；0.01‑0.25μg生物素每克乳糖。本发明还涉及可以通过前述方法生产的具有减少的生物素含量的脱矿物质乳糖浓缩物。本发明还涉及在电渗析步骤之前或之后分离乳糖时获得的富含低聚糖的生物素减少的级分。

Description

脱矿物质乳糖浓缩物
技术领域
本发明涉及生产脱矿物质乳糖浓缩物和/或富含低聚糖的级分的方法，所述方法包括使部分脱矿物质的含水乳糖分离物经历电渗析步骤的步骤。
还提供了脱矿物质乳糖浓缩物以及制备食用产品或药物产品的方法，所述方法包括将脱矿物质乳糖浓缩物与一种或多种其他食用成分组合。
本发明的脱矿物质乳糖浓缩物特别适合在婴儿配方产品中使用。
背景技术
婴儿配方产品是一种为喂养12月龄以下的孩童和婴儿设计和销售的加工食品，通常准备用于从粉末(与水混合)或液体(添加或不添加额外的水)进行奶瓶或杯子喂养。
婴儿配方产品的组成设计为与产后约一至三月的母乳组成类似。根据制造商，最常用的婴儿配方产品包含纯化的牛乳乳清和酪蛋白作为蛋白质来源，植物油掺合物作为脂肪来源，乳糖作为碳水化合物来源，维生素矿物质混合物以及其他成分。
尽管牛乳是几乎所有婴儿配方产品的基础，但纯牛乳不适合婴儿，因为其酪蛋白含量高而乳清含量低。婴儿肠道没有适当的配备来消化非母乳，这通常可导致腹泻、肠道出血和营养不良。为了减少对婴儿消化系统的负面影响，用于配方产品的牛乳经过加工制成婴儿配方产品。这包括各种步骤以使蛋白质更容易消化、改变乳清与酪蛋白平衡以接近母乳、添加若干种必要成分(通常称为“强化”，见下文)、用植物或海洋来源的脂肪来部分或全部替代乳品脂肪等。
碳水化合物是成长中婴儿的重要能量来源，因为它们占每日能量摄入的35％至42％。在大多数基于牛乳的配方产品中，乳糖是存在的碳水化合物的主要来源。乳糖不仅是一种良好的能量来源，还有助于矿物质镁、钙、锌和铁的吸收。
婴儿配方产品必须符合规章中规定的组成要求，例如2006年12月22日关于婴儿配方产品和后续(follow-on)配方产品的欧盟委员会指令91/321/EEC2006/141/EC。根据后述指令，当按照制造商的说明进行重构时，婴儿配方产品应满足特别是以下组成要求(当从牛乳蛋白制造时)：
为了满足这个严格的要求，婴儿配方产品制造商更喜欢使用高度纯化的蛋白质、脂质和碳水化合物来源，即，其具有低矿物质含量和低含量的例如生物素。
牛乳中矿物质和生物素的浓度水平相当高，这些成分通过膜过滤步骤与乳糖一起浓缩，膜过滤步骤通常用于从脱脂乳或乳清制备乳糖浓缩物。已知通过对甜乳清进行纳滤(NF)，然后通过电渗析对NF-渗透物进行部分脱矿物质，并通过使部分脱矿物质的滤液经过填充有离子交换树脂的柱子而进一步脱矿物质来生产具有高乳糖含量的脱矿物质乳清浓缩物。
特别适合在婴儿配方产品中使用的具有高乳糖含量的脱矿物质乳清浓缩物是可商购的。90Liquid(来自FrieslandCampina Ingredients)是这种脱矿物质乳清浓缩物的一个例子。它以液体和粉末形式出售。所述液体产品具有29重量％的干物质含量，包含13.5％的蛋白质(Nx6.38)和84.5％的乳糖，以干物质重量计算。所述产品的生物素含量为4μg每100克干物质。
US 2009/0142459记载了一种乳清脱矿物质方法，包括：
a)利用阳离子交换软化乳清；和
b)使步骤a的产物经历双极膜电渗析。
US 2012/0121781记载了一种用于乳清或原料乳的脱矿物质和分级的方法，包括以下步骤：
a)使乳清或原料乳经历超滤以提供渗余物级分和乳清渗透物；
b)将乳清渗透物浓缩至纳滤以提供浓缩的富含乳糖的渗余物；
c)在50℃至80℃之间的升高的温度下使纳滤渗余物经历离子渗透色谱分析；和
d)使用水作为洗脱剂从树脂中洗脱不同级分的纳滤渗余物。
US 2018/0296980记载了一种对包含至少一种生物分子和至少一种离子的溶液进行脱矿物质的方法，包括：向第一电化学电池施加电压，所述第一电化学电池包括：
(a)第一壳体，包括入口和出口；
(b)第一和第二电极：
(c)在第一和第二电极之间的至少一个第一水分解离子交换膜，其中所述水分解膜包括：(i)面向第一电极并包含键合的阳离子的阳离子交换层；(ii)面向第二电极并包含键合的阴离子的阴离子交换层；
(d)包含至少一种生物分子和至少一种离子的溶液，
其中溶液经由连续通道从电池的入口流至出口并接触第一和第二电极以及水分解膜的阳离子和阴离子交换层，其中至少一种离子结合至位于第一水分解膜上的阳离子交换层或阴离子交换层，从而通过去除或降低至少一种离子的浓度来使得溶液脱矿物质。包含至少一种生物分子和至少一种离子的溶液可以是乳清过滤的渗透物，并且乳糖粉末可以由流过电化学电池的溶液作为脱矿物质溶液来制备。
WO 2006/087391记载了一种生产低聚糖混合物的方法，所述低聚糖混合物源自动物乳并且与其所源自的乳具有相同的低聚糖谱，所述方法包括以下步骤：
(a)将脱蛋白乳材料浓缩至总固体量的50％至75％；
(b)使浓缩乳原料经历乳糖去除步骤以产生乳糖：低聚糖比例小于250的液体；和
(c)对乳材料进行脱矿物质，所述脱矿物质步骤在浓缩步骤之前或在乳糖去除步骤之后进行。
US 2016/0278421记载了一种源自牛乳的低聚糖混合物，所述低聚糖混合物包含：
·可溶性低聚糖群，包含牛乳中发现的可溶性低聚糖级分；和
·通过β-半乳糖苷酶对存在于牛乳低聚糖中的乳糖的作用而形成的β-低聚半乳糖，以及具有小于5％w/v的总单糖含量和小于10的乳糖：总低聚糖比例的混合物，其中纳滤步骤在β-半乳糖苷酶作用之后进行。
Merkel等人(An Investigation on the Application of Pulsed E！ectrodialysis Reversal in Whey Desalination，Int.].Mol.Sci.(2019)，20，1918)记载了一项研究，其中将脉冲电渗析反转(PER)的三种方案应用于酸乳清的脱盐(pH＜5)，以研究其对膜污染和ED效率的影响。
发明内容
本发明人设计了一种新的能够制备生物素含量减少的高度脱矿物质的乳糖浓缩物的方法。本发明人已经发现，通过对部分脱矿物质的乳糖水溶液进行电渗析，可以非常有效地从所述溶液中除去矿物质和生物素。
因此，本发明提供了一种生产乳糖浓缩物的方法，所述方法包括：
·提供部分脱矿物质的含水乳糖分离物，其具有5-40重量％的乳糖含量、至少40重量％的水含量、不超过3％干物质重量的乳清蛋白含量和/或至少90％干物质重量的乳糖含量，以及至少10mg灰分每克乳糖的灰分含量，其中乳糖和水一起构成分离物的至少80重量％，所述分离物包含：
-1-30mg钠每克乳糖；
-5-50mg钾每克乳糖；
-1-40mg氯化物每克乳糖；
-0.15-3μg生物素每克乳糖；
·使部分脱矿物质的含水乳糖分离物经历电渗析(ED)步骤以产生生物素减少的乳糖分离物，其包含至少90％干物质重量的乳糖和小于2mg的灰分每克乳糖，并且包含：
-0.02-1.5mg钠每克乳糖；
-0.02-2mg钾每克乳糖；
-0.05-1.5mg氯化物每克乳糖；
-0.01-0.25μg生物素每克乳糖。
本发明的上述方法是有效地降低乳糖分离物中生物素含量的方法。
由于在本方法的电渗析(ED)步骤中有效去除了生物素，因此不需要用离子交换树脂进行处理。使用离子交换树脂的一个重要缺点在于，离子交换树脂一旦被离子吸附饱和就必须再生。
本发明还涉及可以通过前述方法生产的具有降低的生物素含量的脱矿物质乳糖浓缩物。这种脱矿物质乳糖浓缩物具有小于2mg灰分每克乳糖的灰分含量，并且包含：
·900-995mg乳糖每克干物质；
·0.02-0.5mg钠每克乳糖；
·0.02-2mg钾每克乳糖；
·0.02-2mg钙每克乳糖；
·0.01-0.15μg生物素每克乳糖；
·0.1-2mg肌醇每克乳糖；
·0.1-2mg左旋肉碱每克乳糖；
·0.01-0.2mg核黄素每克乳糖；
其中钠、钾、钙和镁的组合浓度小于2mmol每100克干物质。
本发明还涉及当在电渗析步骤之前或之后分离乳糖时获得的富含低聚糖的生物素减少的级分。这种富含低聚糖的生物素减少的级分包含：
·300-900mg乳糖每克干物质；
·1-30mg灰分每克干物质；
·0.5-75mg低聚糖每克干物质；
·5-100μg生物素每克低聚糖。
还提供了制备食用产品或药物产品的方法，所述方法包括将前述脱矿物质乳糖浓缩物或富含低聚糖的乳糖级分与一种或多种其他食用成分组合。
附图说明
图1示意性地描绘了在根据本发明的方法中电渗析池内发生的离子分离。
图2图示了本方法的电渗析步骤对多种微量营养素的浓度水平的影响。
具体实施方式
本发明的第一方面涉及生产乳糖浓缩物的方法，所述方法包括：
·提供部分脱矿物质的含水乳糖分离物，其具有5-40重量％的乳糖含量、至少40重量％的水含量、不超过3％干物质重量的乳清蛋白含量和/或至少90％干物质重量的乳糖含量，以及至少10mg灰分每克乳糖的灰分含量，其中乳糖和水一起构成分离物的至少80重量％，所述分离物包含：
-1-30mg钠每克乳糖；
-5-50mg钾每克乳糖；
-1-40mg氯化物每克乳糖；
-0.15-3μg生物素每克乳糖；
·使部分脱矿物质的含水乳糖分离物经历电渗析步骤以产生生物素减少的乳糖分离物，其包含至少90％干物质重量的乳糖和小于2mg的灰分每克乳糖，并且包含：
-0.02-1.5mg钠每克乳糖；
-0.02-2mg钾每克乳糖；
-0.05-1.5mg氯化物每克乳糖；
-0.01-0.25μg生物素每克乳糖。
本文所用的术语“灰分”是指样品中有机物质点燃或完全氧化后剩余的无机残留物。无机残留物主要由矿物质组成。
本文所用的术语“低聚糖”是指包含3-10个单糖单元的糖低聚物。
本文使用的术语“生物素”是指具有以下IUPAC名称的水溶性B族维生素：5-[(3aS，4S，6aR)-2-氧代六氢-1H-噻吩并[3，4-d]咪唑-4-基]戊酸(CAS号58-85-5)。
本文所用的术语“乳品”是指源自牛乳、山羊乳、绵羊乳、马乳和水牛乳。
本文所用的术语“电渗析”是指其中离子在电势的影响下从起始溶液(稀释物)通过半透膜转移至更浓缩的溶液(浓缩物)中的电化学过程。为了从溶液中分离盐，仅一种类型的离子可以透过的离子选择性膜被布置在垂直于电场的溶液中。因此，阴离子可以在到达阳极的途中穿过阴离子交换(或阴离子可渗透)膜，但被上游的阳离子交换膜选择性地保留。同样，阳离子可以在到达阴极的途中穿过阳离子交换(或阳离子可渗透)膜，但被上游的阴离子交换膜选择性地保留。这使得所谓的浓缩物中的电解质浓缩并且所谓的稀释物中的载流子耗尽。典型的电渗析系统在板框排列中具有多达100个以上的单元电池(电池对)，其中阳离子和阴离子交换膜以交替模式放置在直流电源的阳极和阴极电极之间。
本文所用的术语“双极膜电渗析”是指将用于离子分离的电渗析与用于将盐转化为其相应的酸和碱的电渗析水分解结合的方法。双极膜增强了水分解成质子和氢氧根离子的能力。双极膜是一种特殊类型的层状离子交换膜，其中两个聚合物层，一个仅可渗透阴离子，另一个仅可渗透阳离子。由于不存在电极反应，双极膜电渗析过程中不会发生氧化还原反应，避免了氧化和/或还原副产物的形成。
图1显示了本发明方法中电渗析池内发生的离子分离的示意图。
在电渗析池中，可以在不同的设置中组合阴离子交换(A)、阳离子交换(C)和双极膜(B)，只需如上交替ACAC，或ABAB……或BCBC……，但是像AACAAC……或ACCACC……这样的设置也是可行的。
本文所用的术语“婴儿配方产品”是指供婴儿在生命的前12个月期间特定营养用途的食品。术语“婴儿配方产品”既包括“初始婴儿配方产品(starter infant formula)”，也包括“较大婴儿配方产品(follow-up formula)”或“后续婴儿配方产品(follow-onformula)”。优选地，婴儿食品符合2006年12月22日关于婴儿配方产品和后续婴儿配方产品的欧盟委员会指令91/321/EEC2006/141/EC 。
如本文所使用的，术语“包括(‘comprises’、‘comprising’)”、“包含(‘includes’、‘including’)”、“具有(‘has’、‘having’)”或其任何其他变体旨在涵盖非排他性的包含。例如，包括一系列元素的过程、方法、产品或装置不必仅限于那些元素，而是可以包括未明确列出的或此类过程、方法、产品或装置固有的其他元素。
本方法的电渗析(ED)步骤优选使用30至200V范围内的电压进行，更优选30至100V并且最优选30至50V。这里电压是指当部分脱矿物质的含水乳糖分离物流过这些膜时，施加在离子选择性膜上的电压。
根据特别优选的实施方案，ED步骤期间输入的总电能等于20-200焦耳每克乳糖，更优选30-180焦耳每克乳糖，最优选35-160焦耳每克乳糖。
在本发明的方法中，电渗析用于去除部分脱矿物质的含水乳糖分离物中所含的大部分矿物质。优选地，通过电渗析步骤除去至少90mol％、更优选至少95mol％且最优选至少97mol％的选自钠、钾、钙和镁的矿物质。
通常，通过本方法获得的生物素减少的乳糖分离物包含矿物质钠、钾、钙和镁，其组合浓度小于2mmol每100克干物质，更优选小于1.5mmol每100g干物质，且最优选小于1.2mmol每100g干物质。
ED步骤优选在4-65℃的温度、更优选8-20℃的温度且最优选8-15℃的温度下进行。
根据本方法的一个实施方案，对部分脱矿物质的含水乳糖分离物进行双极膜电渗析。
电渗析期间使用的压力优选在0.5-3巴的范围内。
根据本方法加工的部分脱矿物质的含水乳糖分离物优选衍生自乳品。最优选地，它衍生自牛乳。
根据特别优选的实施方案，部分脱矿物质的含水乳糖分离物中所含的所有蛋白质、碳水化合物和脂肪均衍生自乳品，最优选地这些组分衍生自牛乳。
部分脱矿物质的乳糖浓缩物优选包含小于1％干物质重量、更优选小于0.8％干物质重量且最优选小于0.5％干物质重量的分子量超过400Da的物质。
进行ED步骤的部分脱矿物质的含水乳糖分离物的电导率优选为至少5mS/cm，更优选至少7mS/cm，且最优选至少9mS/cm。
部分脱矿物质的含水乳糖分离物的干物质含量优选在5-65重量％的范围内，更优选在10-30重量％的范围内，且最优选在15-25重量％的范围内。
优选地，部分脱矿物质的含水乳糖分离物包含小于3％、更优选小于2％且最优选小于1％干物质重量的蛋白质。
部分脱矿物质的含水乳糖分离物的酪蛋白含量优选不超过3％、更优选不超过2％且最优选小于1％干物质重量。
部分脱矿物质的含水乳糖分离物的乳清蛋白含量优选不超过3％、更优选不超过2％且最优选小于1％干物质重量。
部分脱矿物质的含水乳糖分离物的脂肪含量优选小于3％、更优选小于2％、最优选小于1％干物质重量。
部分脱矿物质的含水乳糖分离物的乳糖含量优选在85-96％的范围内，更优选在9096％的范围内，甚至更优选在93-96％的范围内，最优选在95-96％的范围内，以干物质重量计。
部分脱矿物质的含水乳糖分离物的乳酸盐含量优选不超过5％、更优选不超过3％、且最优选不超过2％干物质重量。
部分脱矿物质的含水乳糖分离物的pH优选在5.5至7.5的范围内，最优选在6.0至7.0的范围内。
进行ED步骤的部分脱矿物质的含水乳糖分离物优选具有5-60重量％、更优选15-25重量％的乳糖含量。
部分脱矿物质的含水乳糖分离物的水含量优选为至少35重量％，更优选至少75重量％。
乳糖和水一起优选构成部分脱矿物质的含水乳糖分离物的至少90重量％，更优选至少97重量％。
根据特别优选的实施方案，部分脱矿物质的含水乳糖分离物包含至少20mg灰分每克乳糖，更优选至少25mg灰分每克乳糖。
在本发明的一个实施方式中，在电渗析步骤之前从部分脱矿物质的含水乳糖分离物中除去磷酸钙。如此获得的部分脱矿物质的含水乳糖分离物优选包含0.2-4mg钙每克乳糖，更优选0.4-1.0mg钙每克乳糖。
在另一个实施方案中，没有去除磷酸钙。根据该实施方案，部分脱矿物质的含水乳糖分离物优选包含0.5-30mg钙每克乳糖，更优选1-20mg钙每克乳糖。
部分脱矿物质的含水乳糖分离物优选包含1.5-10mg钠每克乳糖，更优选1.8-6mg钠每克乳糖。
钾优选以6-25mg钾每克乳糖的浓度、更优选以7-20mg钾每克乳糖的浓度包含在部分脱矿物质的含水乳糖分离物中。
部分脱矿物质的含水乳糖分离物的氯化物含量优选在1.5-10mg氯化物每克乳糖的范围内，更优选在1.8-6mg氯化物每克乳糖的范围内。
生物素优选以0.18-3.0μg生物素每克乳糖的浓度、更优选以0.20-1.0μg生物素每克乳糖的浓度包含在部分脱矿物质的含水乳糖分离物中。
在一个优选的实施方案中，本方法包括通过以下方式制备部分脱矿物质的含水乳糖分离物：
·使任选地微滤的乳品液体经历超滤步骤以产生超滤渗透物，所述乳品液体选自脱脂乳、乳清、全脂乳及其组合；
·使超滤渗透物经历纳滤或反渗透步骤以产生纳滤或反渗透渗余物；和
·任选地使纳滤或反渗透渗余物经历软化步骤，所述软化步骤包括向纳滤或反渗透渗余物添加螯合剂，所述螯合剂选自磷酸盐、多磷酸盐、膦酸盐、聚羧酸盐及其组合。
在本方法中经历超滤的乳品液体优选衍生自牛乳。
根据特别优选的实施方案，经历超滤步骤的乳品液体是脱脂乳或微滤脱脂乳。微滤可适当地用于去除酪蛋白。微滤脱脂乳优选通过使用孔径为0.05-0.3μm、更优选孔径为0.1-0.2μm的膜进行微滤而获得。
用于产生超滤渗透物的超滤步骤优选采用截留范围为3-100kDa、更优选为5-20kDa的超滤膜。
在本方法中，超滤渗透物优选使用在25℃(77°F)和110psi操作压力下对2,000ppmMgSO4的截留率为至少50％、更优选至少70％、最优选至少80％的过滤膜经历纳滤或反渗透步骤。
用于纳滤或反渗透步骤的过滤膜优选具有20-3000Da范围内的截留值，更优选500-2000Da范围内，最优选800-1000Da范围内。
根据本发明的一个实施方案，通过在ED步骤之前添加螯合剂来软化纳滤或反渗透渗余物。
根据本发明的另一个实施方案，所述方法包括在电渗析步骤之前从纳滤或反渗透的渗余物中除去磷酸钙的步骤。可以通过沉淀磷酸钙、随后进行固液分离(例如过滤或离心)来从上述渗余物中除去磷酸钙。磷酸钙的沉淀可通过确保渗余物的pH在5.5至9.0的范围内、更优选在6.5至8.5的范围内，同时将其加热至高于60℃超过30分钟、更优选高于70℃持续超过60分钟、且最优选高于80℃持续超过90分钟来适当地诱导。
通过ED步骤产生的生物素减少的乳糖分离物的电导率优选低于1mS/cm，更优选低于0.5mS/cm，最优选低于0.3mS/cm。
通过ED步骤产生的生物素减少的乳糖分离物优选包含93-99.5％干物质重量的乳糖，更优选95-99.0％干物质重量的乳糖。
生物素减少的乳糖分离物的钠含量优选在0.02-1.5mg钠每克乳糖的范围内，更优选在0.03-0.7mg钠每克乳糖的范围内，最优选在0.05-0.30mg钠每克乳糖的范围内。
生物素减少的乳糖分离物的钾含量优选在0.02-2mg钾每克乳糖的范围内，更优选在0.03-0.5mg钾每克乳糖的范围内，最优选在0.04-0.30mg钾每克乳糖的范围内。
氯化物优选以0.05-1.5mg氯化物每克乳糖的浓度、更优选以0.2-1.2mg氯化物每克乳糖的浓度包含在生物素减少的乳糖分离物中。
生物素减少的乳糖分离物的生物素含量优选在0.01-0.25μg生物素每克乳糖的范围内，更优选在0.02-0.15μg生物素每克乳糖的范围内，最优选在0.03-0.10μg生物素每克乳糖的范围内。
根据特别优选的实施方案，生物素减少的乳糖分离物包含每克乳糖小于1mg的钠、小于1mg的钾和小于1.5mg的氯。
生物素减少的乳糖分离物的生物素含量以乳糖的重量计算比部分脱矿物质的乳糖分离物的生物素浓度以乳糖的重量计算优选低至少50％，更优选低至少60％，更甚优选低65％-90％。
优选地，通过ED步骤生产的生物素减少的乳糖分离物的电导率比经历ED步骤以生产所述生物素减少的乳糖分离物的部分脱矿物质的含水乳糖分离物的电导率低至少5倍，更优选至少8倍，且最优选至少12倍。
根据一个特别优选的实施方案，通过本方法生产的生物素减少的乳糖分离物是如下文所述的脱矿物质乳糖浓缩物。
除了乳糖和微量营养素外，部分脱矿物质含水乳糖分离物以及生物素减少的乳糖分离物通常含有显著量的乳低聚糖。
乳低聚糖对新生儿来说难以消化。然而，它们具有益生元作用，可以作为肠道细菌的食物，尤其是双歧杆菌(bifidobacteria)的食物。这些肠道细菌在肠道中的优势减少了病原菌(益生菌)的定植，从而确保了健康的肠道菌群(肠道微生物群系)和危险的肠道感染的风险降低。
虽然母乳的低聚糖浓度范围为5-15g/L，但是牛乳明显更低，其成熟乳接近0.1g/L，并且典型的相应的乳糖浓度为48g/L。通过本方法获得的富含低聚糖的生物素减少的级分可以有利地添加到例如婴儿配方产品中。
如本文之前所述，本方法可以适当地在ED步骤之前或之后包含一个或多个步骤以分离乳糖。优选地，通过一个或多个结晶步骤分离乳糖。在ED步骤之前或之后分离乳糖能够生产富含低聚糖和生物素减少的级分。这种富含低聚糖和生物素减少的级分通过从生物素减少的乳糖分离物中分离乳糖或通过从部分脱矿物质的含水乳糖分离物中分离乳糖，然而进行ED步骤而获得。
因此，在本发明的一个实施方案中，在ED步骤之前，将乳糖从部分脱矿物质的含水乳糖分离物中分离，优选在一个或多个结晶步骤中进行。在ED步骤之前分离乳糖提供的优点是可以非常有效地将低聚糖的生物素减少的级分的矿物质和生物素含量最小化。优选地，本方法的该实施方案产生如下文所指出的富含低聚糖的生物素减少的级分。
在一个替代的实施方案中，将乳糖从生物素减少的乳糖分离物中分离，优选通过使生物素减少的乳糖分离物经历一个或多个结晶步骤以产生结晶乳糖和富含低聚糖的生物素减少的级分而进行。在ED步骤之后分离乳糖提供的优点是，由于矿物质含量低，因此可以采用一系列多重结晶步骤生产具有高的低聚糖含量的富含低聚糖的生物素减少的级分。优选地，本方法的该实施方案产生如下文所指出的富含低聚糖的生物素减少的级分。
本发明的另一个方面涉及具有减少的生物素含量和包含小于2mg灰分每克乳糖的脱矿物质乳糖浓缩物，其包括：
·900-995mg乳糖每克干物质；
·0.02-0.5mg钠每克乳糖；
·0.02-2mg钾每克乳糖；
·0.02-2mg钙每克乳糖；
·0.01-0.15μg生物素每克乳糖；
·0.1-2mg肌醇每克乳糖；
·0.1-2mg左旋肉碱每克乳糖；
·0.01-0.2mg核黄素每克乳糖；
其中钠、钾、钙和镁的组合浓度小于2mmol每100g干物质，更优选小于1.5mmol每100g干物质，最优选小于1.2mmol每100g干物质。
优选地，脱矿物质的乳糖浓缩物可通过本文之前所述的方法获得，更优选通过本文在前所述的方法获得。
本发明的脱矿物质乳糖浓缩物优选从牛乳中分离。
本发明的乳糖浓缩物可以以液体或干燥形式提供。以液体形式，乳糖浓缩物的干物质含量优选为5-65重量％，更优选为10-30重量％，最优选为15-25重量％。
脱矿物质乳糖浓缩物优选含有分子量超过400Da的物质中的小于1％重量的乳糖，更优选小于0.8％重量的乳糖且最优选小于0.5％重量的乳糖。
脱矿物质乳糖浓缩物的灰分含量优选为小于1.2mg灰分每克乳糖，更优选0.05-1.0mg灰分每克乳糖。
本发明的脱矿物质乳糖浓缩物优选包含0.0-0.2mg泛酸每克乳糖，更优选0.0-0.08mg泛酸每克乳糖且最优选0.0-0.05mg泛酸每克乳糖。
脱矿物质乳糖浓缩物的乳糖含量优选在930-995mg乳糖每克干物质的范围内，更优选在950-990mg乳糖每克干物质的范围内。
脱矿物质乳糖浓缩物的钠含量优选在0.03-0.3mg钠每克乳糖的范围内，更优选在0.05-0.3mg钠每克乳糖的范围内。
脱矿物质乳糖浓缩物的钾含量优选在0.03-1mg钾每克乳糖的范围内，更优选在0.05-0.3mg钾每克乳糖的范围内。
脱矿物质乳糖浓缩物的钙含量优选在0.03-0.5mg钙每克乳糖的范围内，更优选在0.04-0.3mg钙每克乳糖的范围内。
脱矿物质乳糖浓缩物的生物素含量优选在0.02-0.15μg生物素每克乳糖的范围内，更优选在0.03-0.10μg生物素每克乳糖的范围内。
优选地，脱矿物质乳糖浓缩物的生物素含量，以μg生物素每克乳糖表示，比从中分离出所述脱矿物质乳糖浓缩物的乳的生物素含量低至少30％，更优选低至少50％，最优选低70-90％。
优选地，脱矿物质乳糖浓缩物和富含低聚糖的生物素减少的级分的生物素含量，以μg生物素每mg低聚糖表示，比从中获得该浓缩物和该级分的乳的生物素含量低至少30％，更优选低至少50-70％，且最优选低至少70-90％。
优选地，富含低聚糖的生物素减少的级分的低聚糖含量，以mg低聚糖每g乳糖表示，比从中获得该级分的乳的低聚糖含量高至少3倍，更优选高10倍，最优选高至少100倍。
脱矿物质乳糖浓缩物的肌醇含量优选在0.2-1.5mg肌醇每克乳糖的范围内，更优选在0.25-1.2mg肌醇每克乳糖的范围内。
脱矿物质乳糖浓缩物的左旋肉碱含量优选在0.15-1.5mg左旋肉碱每克乳糖的范围内，更优选在0.2-1.0mg左旋肉碱每克乳糖的范围内。
脱矿物质乳糖浓缩物的核黄素含量优选在0.01-0.10mg核黄素每克乳糖的范围内，更优选在0.02-0.08mg核黄素每克乳糖的范围内。
如上所述，本发明的脱矿物质乳糖浓缩物可以经历将乳糖与其中所含的低聚糖分离的方法步骤而生产富含低聚糖的生物素减少的级分。
因此，本发明的另一方面涉及一种富含低聚糖的生物素减少的级分，其包括：
·300-900mg乳糖每克干物质；
·1-30mg灰分每克干物质；
·0.5-75mg低聚糖每克干物质；
·5-100μg生物素每克低聚糖。
优选地，富含低聚糖的生物素减少的级分可通过、更优选通过本文之前所述的方法获得。
优选地，富含低聚糖的生物素减少的级分的乳糖含量在400-850mg乳糖每克干物质的范围内，最优选在500-800mg乳糖每克干物质的范围内。
富含低聚糖的生物素减少的级分的灰分含量优选在3-20mg灰分每克干物质的范围内，更优选在4-12mg灰分每克干物质的范围内。
富含低聚糖的生物素减少的级分的低聚糖含量优选在1-60mg低聚糖每克干物质的范围内，更优选在2-50mg低聚糖每克干物质的范围内，更甚优选在4-40mg低聚糖每克干物质的范围内，最优选在6-35mg低聚糖每克干物质的范围内。
含有3-6个单糖单元的低聚糖优选代表富含低聚糖的生物素减少的级分中存在的低聚糖的至少50重量％，更优选70-99重量％，且最优选80-98重量％。
根据其他优选的实施方案，富含低聚糖的生物素减少的级分含有0.02-0.6μg生物素每克干物质，更优选0.04-0.4μg生物素每克干物质。
富含低聚糖的生物素减少的级分优选含有5-400mg低聚糖每克乳糖，更优选10-200mg低聚糖每克乳糖，甚至更优选15-100mg低聚糖每克乳糖，且最优选20-80mg低聚糖每克乳糖。
富含低聚糖的生物素减少的级分优选含有8-90μg生物素每克低聚糖，更优选10-80μg生物素每克低聚糖，最优选15-60μg生物素每克低聚糖。
富含低聚糖的生物素减少的级分优选从牛乳中分离。
本发明的又一方面涉及制备食用产品或药物产品的方法，该方法包括将本发明的生物素减少的乳糖分离物或富含低聚糖的生物素减少的级分与一种或多种其他食用成分组合。可以使用生物素减少的乳糖分离物或富含低聚糖的生物素减少的级分适当制备的食用产品的例子包括营养制剂和食物产品。
根据一个特别优选的实施方案，食用产品选自婴儿配方产品、幼儿营养物和临床营养物。最优选的食用产品是婴儿配方产品。
在本方法中，脱矿物质乳糖浓缩物优选与一种或多种其他食用成分组合，以提供200-800g乳糖每kg营养产品中存在的干物质，更优选300-750g乳糖每kg营养产品中存在的干物质，最优选500-700g乳糖每kg营养品中存在的干物质。
在本方法中，富含低聚糖的生物素减少的级分优选与一种或多种其他食用成分组合，以提供100-10,000mg低聚糖每kg营养产品中存在的干物质，更优选1,000-7,000mg低聚糖每kg营养产品中存在的干物质，且最优选2,000-5,000mg低聚糖每kg营养产物中存在的干物质。
本发明通过以下非限制性实施例进一步说明。
实施例
一般方法
钙、钠、钾和镁含量通过原子吸收光谱法(ISO 8070/IDF 119)测定。
磷含量通过分子吸收光谱法(ISO 9874/IDF 42)测定。
蛋白质含量(N＊6.25)使用FT001/IDF 20-3测定。
实施例1
脱矿质乳糖浓缩物的制备
使巴氏灭菌的生牛乳(Dairygold，Mitchelstown，科克，爱尔兰)在50℃下经历离心分离(撇油)以去除脂肪。然后使用F型中试过滤装置(GEA)对如此获得的2000kg脱脂乳进行超滤(UF)，该装置配备有截留分子量(MWCO)为10kDa的螺旋缠绕聚合物膜(Koch，3838VYV46mil)。所述UF方法在10℃下进行，产生500kg的渗余物体积和1500kg的渗透物(UFP)。
使用F型中试过滤设备(GEA)使UFP经历纳滤(NF)，该设备配备有2个螺旋缠绕聚合物膜(Suez，DK3838C30型，7.4m2每膜)，确保在25℃(77°F)和110psi操作压力下对2,000ppmMgSO4的最小截留率为98％。NF方法在10℃、28bar进料压力下经由分批浓缩进行，以将固含量提高至高于23％，从而产生300kg渗余物(NFR)和1200kg渗透物(NFP)。
经由最大进料罐容量为100kg的Mega Membrain P1 EDR-Y/50PLC电渗析装置使35kg NFR经历电渗析(ED)。ED以分批模式进行，温度控制在10-20℃之间。施加50V的最大电压，使得膜叠层上的总电流从4.6A的初始电流下降。继续ED直至稀释物的电导率达到0.1mS/cm。NFR和ED稀释物的组成如表1所示。
表1
参数 检测线 单位 NF渗余物 ED稀释物
灰分含量 0.01 g/100g 1.14 0.01
干物质(DM) g/100g 25.1 21.6
氮(凯氏定氮) 0.0016 g/100g 0.062 0.037
蛋白质(N x 6.25) 0.01 g/100g 0.39 0.23
脂肪 0.1 g/100g <0.1* 0.49
碳水化合物计算值(差) 0.1 g/100g 23.2 20
乳糖 0.2 g/100g 23.6 20.9
单糖和二糖总和 g/100g 23.6 20.9
钠(Na) 1 mg/100g 63.3 1.8
钾(K) 1 mg/100g 219.6 1.4
钙(Ca) 1 mg/100g 148.6 1.7
磷 5 mg/100g 125 17
氯化物(C1) 10 mg/100g 59 <10*
生物素 1 μg/100g 5.7 1.7
肌醇 3 mg/100g 9.8 9.9
核黄素 1 mg/100g 0.856 0.77
肉碱 0.1 mg/100g 10.30 9.29
泛酸 0.04 mg/100g 1.62 0.32
比例
乳糖/DM(总量) g/100gDM 936 966
灰分/乳糖 mg/g乳糖 48.3 0.48
K/乳糖 mg/g乳糖 9.31 0.07
Na/乳糖 mg/g乳糖 2.68 0.09
Ca/乳糖 mg/g乳糖 6.30 0.08
Cl/乳糖 mg/g乳糖 2.50 <0.48*
生物素/乳糖 μg/g乳糖 0.24 0.08
肌醇/乳糖 mg/g乳糖 0.42 0.47
核黄素/乳糖 mg/g乳糖 0.04 0.04
肉碱/乳糖 mg/g乳糖 0.44 0.44
泛酸/乳糖 mg/g乳糖 0.007 0.002
*定量限制
这些相同的结果图示地在图2中表示。
这些结果表明，ED处理减少了NF渗余物的矿物质含量、生物素含量和泛酸含量。结果还表明，ED治疗对肌醇、核黄素和肉碱的浓度水平几乎没有影响。
实施例2
富含低聚糖的生物素减少的级分的分离
为了将分离物浓缩为富含低聚糖的生物素减少的级分，使实施例1的生物素减少的乳糖分离物经历乳糖结晶步骤。通过在70℃下蒸发去除水来诱导结晶，直至获得65％DM的浓缩物。接下来，将浓缩物冷却至20℃。在搅拌的双层夹套罐中过夜，促使乳糖结晶。随后，经由离心分离器将乳糖晶体从母液中分离出来，并在流化床干燥器中干燥。
生物素减少的乳糖分离物和低聚糖级分(母液)的组成如表2所示。
表2
实施例3
具有高低聚糖含量的级分的分离
为了产生具有高低聚糖含量的分离物，使从实施例2的结晶步骤获得的母液经历另一个结晶步骤。此过程再重复两次。
第三次结晶后得到的母液组成如表3所示。
表3
如果蒸发/结晶循环再重复两次，则从最终结晶步骤获得的母液的组成如表4所示。
表4
/>

Claims (17)

1.一种生产脱矿物质乳糖浓缩物的方法，所述方法包括：
·提供部分脱矿物质的含水乳糖分离物，其具有5-40重量％的乳糖含量、至少40重量％的水含量、不超过3％干物质重量的乳清蛋白含量和/或至少90％干物质重量的乳糖含量，以及至少10mg灰分每克乳糖的灰分含量，其中乳糖和水一起构成分离物的至少80重量％，所述分离物包含：
-1-30mg钠每克乳糖；
-5-50mg钾每克乳糖；
-1-40mg氯化物每克乳糖；
-0.15-3μg生物素每克乳糖；
·使部分脱矿物质的含水乳糖分离物经历电渗析(ED)步骤以产生生物素减少的乳糖分离物，其包含至少90％干物质重量的乳糖和小于2mg的灰分每克乳糖，并且包含：
-0.02-1.5mg钠每克乳糖；
-0.02-2mg钾每克乳糖；
-0.05-1.5mg氯化物每克乳糖；
-0.01-0.25μg生物素每克乳糖。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述ED步骤使用30至200V范围内的电压进行。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在所述ED步骤期间总电能输入等于20-200焦耳每克乳糖。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述生物素减少的乳糖分离物的电导率低于1mS/cm。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述生物素减少的乳糖分离物的电导率比部分脱矿物质的含水乳糖分离物的电导率低至少5倍。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中生物素减少的乳糖分离物的生物素含量按乳糖重量计算比部分脱矿物质的乳糖分离物的生物素含量按乳糖重量计算低至少50％。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述部分脱矿物质的含水乳糖分离物的乳清蛋白含量不超过3％干物质重量。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述部分脱矿物质的含水乳糖分离物具有至少90％干物质重量的乳糖含量。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法包括通过以下方式制备部分脱矿物质的含水乳糖分离物：
·使任选地微滤的乳品液体经历超滤步骤以产生超滤渗透物，所述乳品液体选自脱脂乳、乳清、全脂乳及其组合；
·使超滤渗透物经历纳滤或反渗透步骤以产生纳滤或反渗透渗余物；和
·任选地使纳滤或反渗透渗余物经历软化步骤，所述软化步骤包括向纳滤或反渗透渗余物添加螯合剂，所述螯合剂选自磷酸盐、多磷酸盐、膦酸盐、聚羧酸盐及其组合。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述超滤步骤采用截留范围为3-100kDa的超滤膜。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中所述纳滤或反渗透步骤采用截留范围为35-1000Da的纳滤或反渗透膜。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述电渗析步骤之前，将乳糖从部分脱矿物质的含水乳糖分离物中分离，优选通过一个或多个结晶步骤将乳糖分离。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中使所述生物素减少的乳糖分离物经历一个或多个结晶步骤以产生结晶乳糖和富含低聚糖的生物素减少的级分。
14.一种脱矿物质乳糖浓缩物，其具有降低的生物素含量并且包含小于2mg的灰分每克乳糖，所述浓缩物包含：
·900-995mg乳糖每克干物质；
·0.02-0.5mg钠每克乳糖；
·0.02-2mg钾每克乳糖；
·0.02-2mg钙每克乳糖；
·0.01-0.15μg生物素每克乳糖；
·0.1-2mg肌醇每克乳糖；
·0.1-2mg左旋肉碱每克乳糖；
·0.01-0.2mg核黄素每克乳糖；
其中钠、钾、钙和镁的组合浓度小于2mmol每100克干物质。
15.根据权利要求12所述的脱矿物质乳糖浓缩物，其中所述浓缩物可通过根据权利要求1-13中任一项所述的方法获得。
16.一种富含低聚糖的生物素减少的级分，包含：
·300-900mg乳糖每克干物质；
·1-30mg灰分每克干物质；
·0.5-75mg低聚糖每克干物质；和
·5-100μg生物素每克低聚糖。
17.一种制备食用产品或药物产品的方法，所述方法包括将根据权利要求14-15中任一项所述的脱矿物质乳糖浓缩物或根据权利要求16所述的低聚糖级分与一种或多种其他食用成分组合。
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