CN1422121A - 蛋白质稳定的乳状液 - Google Patents
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Abstract
一种生产蛋白质稳定的乳状液的方法,其包括通过加入酸溶液降低蛋白质溶液的pH值使其变为阳离子形式,加热所述溶液至蛋白质溶解,然后加入一种脂质。所述脂质典型为分级分离或部分纯化的蛋白质但也可以包含蛋白质混合物。所述蛋白质必须是阳离子形式。也提供了用该方法制备的水包油乳状液和水包油包水乳状液。
Description
本发明涉及在低pH及模拟胃环境中稳定的蛋白质稳定的乳状液,其可以用于食品中以及用于生物活性剂、益生微生物及营养素的口服给药中。所述乳状液也可以用于经上胃肠道转运药物、肽、激素、疫苗和基因治疗剂至小肠。
给予生物活性剂的最方便途径毫无疑问地是口服给药。口服给药不需要熟练的医学人员或严格的无菌条件,而其它给药途径如静脉注射则需要。
但是现有技术熟知与口服给药途径相关的固有问题。为了使给予的药剂吸收进系统循环,它们必须穿过胃肠道到达小肠,在小肠中发生进入血流的最大吸收。但是以此方式给予的药剂通常在上胃肠道迅速降解。口服给予的物质首先在口腔前庭遭遇唾液,唾液呈碱性并含有消化酶淀粉酶。之后物质向下经食管到达胃,在胃中,物质处于高酸性条件并被强消化酶如胃蛋白酶、凝乳酶和脂酶降解。这对于越来越成为治疗剂和药剂主流的蛋白质和肽是成问题的,它们在上胃肠道被蛋白酶迅速降解。最终,在到达小肠之前,物质流经胰液,其含有多种蛋白酶、脂酶和碳水化合物降解酶、胆汁和小肠液。
已经有许多尝试以保护药剂抗上胃肠道的不利条件,以提高所给予的药剂到达小肠的比例,从而提高口服给药的药剂的生物利用度。传统的方式包括与药剂一起给予特定的酶抑制剂,以降低酶降解量。然而这一途径会损害正常胃功能。另外,改变胃酸度也是不希望的,因为酸性条件是消化所需的,对正常pH的任何破坏均可导致炎症和感染。最近,已产生的精密的药理学系统,如缓释制剂和特殊化保护性肠衣,其保护所包裹的药剂抗胃环境。其它的途径使用脂质体,其是磷脂小泡,可填充如非脂溶性药物,这些药物可保留到脂质体被破坏。但是这些途径高度复杂且因此而昂贵。因此,现有技术中需要简单、廉价且低毒的输送系统。
用于转运经过上胃肠道不利条件的稳定乳状液需要使用复杂的乳化系统,这些乳化系统很昂贵且在使用前在临床试验期间需要深入的毒理学测试以保证它们在是安全的。本发明的一个目的是提供乳状液的制备方法,这类乳状液在模拟胃环境中例如在低pH及存在通常在胃中发现的酶时是稳定的,同时保持其生物活性或营养价值并可用于转运各种药剂经过上胃肠道到达小肠。另一相关目的是从食品级材料及易得的加工方法制备乳状液,其廉价、易于生产且不需合成输送系统所需的深入的毒理学测试。
当开发口服给药的药剂时,重要的是考虑药剂的口味和“口感”。熟知的是如果口服给药的药剂具有令人不快的味道,患者不愿意服药。因此,本发明的进一步相关目的是提供口味好的乳状液,其可以用于在上胃肠道中保护口服给药的药剂并掩盖所述的药剂的味道。
本发明的再一目的是提供口味好的乳状液,以在上胃肠道中保护口服给药的药剂,这类乳状液在乙醇存在下是稳定的且可以用于形成新的复合饮料、食品调味品和沙司的基料。
含有蛋和奶油的沙司很难生产,因为包括这些成分的乳状液在冻融过程中不稳定。这不可避免地使得它们的长期保存以及广泛应用受到严重限制,因为不可能冷冻储存这类沙司。例如,对荷兰式(Hollandaise)沙司(新鲜的以及从干成分复水的)的性质的检测揭示这一缺陷是当地零售市场中供应的所有沙司的共性。另外,使用传统技术和传统配方进行的系统实验未能实现冻融过程的明显改善。
这一问题似乎与稳定乳脂乳状液的界面物质的性质相关。这一界面物质在冷冻过程中被冰晶形成作用破坏,其结果是,乳状液聚集形成团块,其即不好看又对口感有影响。因此,有利的是能生产一种基于一种成分如蛋或奶油的沙司,其保持传统沙司如荷兰式沙司的基本感官特征即奶油风味和酸度而在冻融过程中又极少改变。其结果是可以开发具有迄今未知的稳定性的新型沙司。
在本申请中,APSET(酸稳定蛋白质稳定的乳状液技术)是指在一种食用蛋白或蛋白质混合物或蛋白质、磷脂和磷蛋白的混合物的溶液中乳化一种食用脂肪的方法,该溶液呈阳离子形式或转化成阳离子形式(即带净正电荷)。如此形成的乳状液对于冻融过程固有地稳定,因此是各种食品和饮料如沙司和调味品的优异成分。另外,形成这类食品的基料的所述乳状液的表观和口感也是优异的。其它成分,典型地风味剂或香料也可加入到用APSET形成的乳状液中以根据任何特殊要求调节香味和风味。
根据本发明的第一个方面,提供了产生蛋白质稳定的乳状液(protein stabilised emulsions)的方法,所述方法包括如下步骤:降低蛋白质溶液的pH使之呈阳离子形式,加热溶液直至蛋白质被溶解,然后加入一种脂质。
优选地,在加热蛋白质溶液的步骤中,该蛋白质溶液被加热至约65℃。
优选地,在降低pH值的步骤中,pH值被降至1.5-3.5之间。
任选地,蛋白质溶液包括分级分离的或部分纯化的食品级蛋白质。
或者,蛋白质溶液包括一种蛋白质混合物。
任选地,溶液中的蛋白质是大豆蛋白。
或者,溶液中的蛋白质是卵清蛋白。
或者,溶液中的蛋白质是卵黄蛋白。
任选地,脂质是动物来源的。
或者,脂质是植物来源的。
或者,脂质是鱼类来源的。
优选地,最终溶液中的脂肪∶蛋白质比例为10∶1至20∶1之间。
优选地,通过高速混合从蛋白质溶液和脂质形成一种预乳状液(pre-emulsion)。
优选地,所述预乳状液用高效分散技术处理以防止乳状液产生乳状液分层(creaming)。
任选地,所述高效分散技术是一种高压阀式均质机。
或者,所述高效分散技术是一种高剪切混合器。
或者, 所述高效分散技术是一种微流化床装置(microfluidiser)。
或者,所述高效分散技术是超声波处理。
优选地,溶液的pH通过添加酸性溶液而降低。
任选地,酸性溶液是盐酸。
或者,酸性溶液是柠檬酸。
优选地,最终溶液的pH通过添加碱溶液而升高。
优选地,碱溶液是氢氧化钠。
可以加入糖。
根据本发明的第二方面,提供了一种水包油乳状液,其在低pH和乙醇水溶液中是稳定的,其中所述乳状液由阳离子形式的蛋白质稳定化的脂质组成。
所述脂质可含有一或多种生物活性化合物。
所述脂质可含有脂溶性化合物。
所述脂质可含有一种营养素。
所述脂质可含有一种维生素。
所述脂质可含有一种药剂。
所述脂质可含有一种激素。
所述脂质可含有一种疫苗。
所述脂质可含有一种蛋白质或肽。
根据本发明的第三方面,提供了一种油包水乳状液,其在低pH和乙醇水溶液中是稳定的,其中所述乳状液由阳离子形式的蛋白质稳定化的脂质组成,所述脂质还包含通过一种蛋白质在水油界面稳定的一或多种水性包含体,所述水性包含体含有嵌入的物质。
嵌入的物质可包括水溶性化合物。
嵌入的物质可包括一种营养素。
嵌入的物质可包括一种维生素。
嵌入的物质可包括细菌。
嵌入的物质可包括一种药剂。
嵌入的物质可包括一种蛋白质或肽。
优选地,当嵌入的物质是细菌时,脂质含有促进细菌生长的营养素。
优选地,水性包含体的大小没有限制,其可适应嵌入的物质的大小。
可加入一种可溶的水胶体。
根据本发明的第四方面,提供了一种食品或饮料,其包含本发明的第二方面或第三方面的蛋白质稳定的乳状液。
根据本发明的第五方面,提供了酸性、冻融稳定的食用沙司或调味品,其包含本发明的第二方面或第三方面的蛋白质稳定的乳状液。
优选地,蛋白质和脂质是食用的蛋白质和脂质。
图1是各种形式乳状液的示意图,其可以通过所述方法产生;
图2示出多次经过微流化床装置对酪蛋白酸盐稳定的乳状液的颗粒大小分布的作用;
图3是所述蛋白质稳定的乳状液的等电性质的示意图;
图4示出通过比表面积测定的pH,热处理和脂肪∶蛋白质比率对乳化效力的作用;
图5示出乳清蛋白稳定的乳状液在不同的酸中和两次热处理的乳化效力对比;
图6示出蛋白质稳定的乳状液在模拟胃液中针对时间,脂肪含量和脂肪∶蛋白质比率的变化的稳定性示意图;
图7示出当暴露于模拟回肠液时,乳化脂肪的脂解作用示意图;
图8是pH,脂肪含量,脂肪∶蛋白质比率和贮藏温度的变化对蛋白质稳定的乳状液在3天期间稳定性的主要作用的示意图。
对APSET最初进行的研究针对于使用衍生自乳酪蛋白和乳清蛋白的蛋白质生产酸稳定的及呈现新性质的乳状液。然而APSET原则上非限于使用乳蛋白,可以使用任何转变为阳离子形式的(即具有净正电荷)可食用的蛋白质。因此,稳定的乳状液可以通过将可食用脂肪分散于可食用蛋白质溶液中而形成,所述蛋白质是阳离子形式的,或者随后将其转变为阳离子形式。
将蛋白质从中性电荷(即等电点)变为净正电荷精确的pH,是特殊蛋白质的氨基酸成分的作用,而且在不同蛋白质是多种多样的。因此,APSET中应用的有效pH根据不同蛋白质而加以最佳改变。
然而,通过APSET形成的乳状液具有共同的性质和新性质,只是程度不同而非性质不同。例如,大豆蛋白,蛋清蛋白和卵黄蛋白均示出赋予所述乳状液在乙醇溶液中具有酸稳定性,和暴露于模拟胃液中的抗性。因此,来自APSET的乳状液可用于生产新的饮料和含乙醇的烈性甜酒,并还可以作为口服施用药物,营养素,维生素等的载体。
实施例方法1:
通过将500ml蒸馏水加热至70℃,并缓慢加入大豆蛋白分离物,同时用力搅拌,制备大豆蛋白分离物稳定的乳状液。一旦溶解,将加入3M盐酸直至pH降低至1.5,同时将温度保持在70℃并搅拌。加入油和糖并混合直至溶解。用温蒸馏水将重量加至1kg。然后将所述溶液用Silverson搅拌器低速处理2分钟,然后用高效分散技术处理,典型地用微流化床装置在10,000psi处理5次。
实施例方法2:
如下形成蛋清蛋白乳状液:将蛋清蛋白在室温加入蒸馏水中,并用Silverson搅拌器高速混合2分钟。用盐酸将pH缓慢降至1.5,同时轻轻搅拌。加入豆油和糖并用Silverson搅拌器混合2分钟。然后将此溶液用高效分散技术处理,典型地用微流化床装置在10,000psi处理5次。
表1提供了可以用于生产蛋白质稳定乳状液的基本处方实例。使用乳清蛋白浓缩物,酪蛋白酸钠,大豆蛋白分离物和蛋清蛋白。
表1:乳状液配方(共12种)
代号 | 蛋白质,% | 脂肪,% | pH | 比率 | 糖 |
5 | 5 | 25 | 1.5 | 5/1 | 170 |
7.5 | 5 | 35.7 | 1.5 | 7.5/1 | 157.5 |
10 | 5 | 50 | 1.5 | 10/1 | 145 |
表2示出使用各种类型蛋白质在pH1.5通过APSET生产的乳状液的稳定性。
所述结果是通过将一分乳状液与二分乙醇水溶液混合而获得的,所述乙醇水溶液的浓度在20%-100%范围内,所述混合物的稳定性通过视觉检测确定。
表2:使用APSET原理但用不同类型蛋白质产生的乳状液在pH1.5时的乙醇稳定性
乙醇 | 20% | 30% | 40% | 50% | 60% | 70% | 80% | 90% | 100% | |
WPC5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
WPC7.5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
WPC10 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
CAS5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
CAS7.5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
CAS10 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
SOY5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
SOY7.5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
SOY10 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
EGG5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
EGG7.5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
EGG10 | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
代号:-:表示没有不稳定迹象;WPC=乳清蛋白浓缩物;Cas=酪蛋白酸钠;SOY=大豆蛋白分离物;EGG=蛋清蛋白。
不考虑所述蛋白质的来源,所述乳状液在直至66%浓度的乙醇水溶液中均是稳定的。上述蛋白质中有三种的pH水平升高至2.5,并重复测试所述乙醇稳定性。所述结果示于表3。将一分乳状液与二分乙醇水溶液混合,所述乙醇溶液浓度在20%-100%范围,通过视觉检测确定所述混合物的稳定性。
表3:使用APSET原理但使用不同类型蛋白质产生的乳状液在pH2.5的乙醇稳定性
20% | 30% | 40% | 50% | 60% | 70% | 80% | 90% | 100% | ||
WPC5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
WPC7.5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
WPC10 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
CAS5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
CAS7.5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
CAS10 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
SOY5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
SOY7.5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | |
SOY10 | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
代号:-表示没有不稳定性迹象;WPC=乳清蛋白浓缩物;Cas=酪蛋白酸钠;SOY=大豆蛋白分离物。
还发现通过应用APSET制备的乳状液在模拟的胃液中至少稳定6小时。
这些结果表明APSET是一种普通技术,其可以使用阳离子形式的任何蛋白质进行。APSET可广泛应用而且倘若用于稳定所述乳状液的蛋白质已经通过酸化转化为具有净正电荷的状态,将使其呈现新的功能。
APSET也可用于生产酸性的,冻融稳定的食用沙司或调味品,基于将食用脂肪在可食用的蛋白质溶液中乳化,单独或与其他食物成分混合,所述可食用蛋白质是或随后转变为阳离子形式。
实施例方法3:
如下生产一种冻融稳定的荷兰沙司(蛋黄奶油酸辣酱)。
将乳脂(300g),淀粉(20g)和干蛋黄(10g)在单独的容器中预称重。将水(570g)和葡萄糖浆(100g)加热至40℃。使用高速搅拌器混合干蛋黄,将混合物温度保持在40℃。将此混合物的pH用柠檬酸溶液调节为大约3.7左右。将所述混合物加热至55℃,并使用高速搅拌器将熔化的乳脂掺合入含有卵黄蛋白的酸溶液中(典型地,5分钟的加工时间足以形成稳定的粗制的预乳状液)。然后将所述预乳状液匀浆形成分散的乳状液。进行这种操作的一种常规方式是将所述预乳状液在5000psi下在55℃经过微流化床装置3次。在此阶段,常规混合调味料(例如盐(0.5%)和胡椒粉(0.03%))。最后将全部制品加热至85℃,在此温度下保持10分钟,搅拌(以保证微生物学稳定性),充入带盖的无菌容器中并冷却。使用APSET原理产生的产物(在这种情况下使用蛋类蛋白质),与新鲜的酸组合时具有美味的黄油样味道,而且示出在冷冻和融化后稳定性无退化。
通常地,所述方法包括首先将蛋白质溶解于一体积水中,随后加入适当的酸以降低pH,加热直至所述蛋白质溶解,加入一种油以形成预乳状液,然后用高效分散技术处理预乳状液,以抑制乳状液分层。优选所述乳状液的脂肪∶蛋白质比率在10∶1和20∶1之间。所述蛋白质必须是阳离子形式。
通过所述方法产生的蛋白质稳定的乳状液具有新的性质,其低于3.5的pH值和乙醇水溶液中是稳定的。另外,当pH降低时,所述蛋白质稳定的乳状液的乙醇稳定性提高。
另外,提供的蛋白质稳定的乳状液在模拟胃液中是稳定的,及在人唾液中是短期稳定的,当与模拟回肠液混合时是不稳定的。因此,所述乳状液可用于在上消化道中提供对一些制剂的防护作用,所述制剂包括于水包油乳状液中的油相中或油水包水乳状液的油相中的水相中。
本发明提供了从食物等级物质中生产蛋白质稳定的乳状液,其是安全的并具有商业价值。
蛋白质稳定的乳状液是美味的,具有合意的味道并掩盖了任何包含物的滋味。因此可将它们用作食物配料以形成新复合饮料,沙司和食品调味料的基料。所述乳状液还可用于乙醇饮料中,因为它们在乙醇水溶液中是稳定的。所述蛋白质稳定的乳状液可以用于增强含有生物活性剂,营养素或其它味道差的物质如酊剂药物和鱼油的制品的美味。应意识到在本发明中进一步增强滋味可以通过加入甜料或香料和色素而达到。
图1是通过所揭示的方法可以形成的乳状液类型的图示。更特别地图1a和1b是可能的水包油类型乳状液图示,图1c和1d是可能的水包油包水(water-in-oil-in-water)类型乳状液图示。首先提及图1b,一种可能类型的乳状液是水包油类型,其包含来源于蔬菜,动物或鱼类的一种脂质核心1,其是通过一种阳离子形式的界面蛋白2稳定的,所述蛋白质可以是乳蛋白如酪蛋白酸盐或乳清蛋白,大豆蛋白,蛋清蛋白或卵黄蛋白或其组合。所述脂质核心可以含有这样的化合物,包括但非限于药物,营养素,维生素,激素,疫苗和其它脂溶性化合物。所述脂质核心或者含有具有营养价值的一种油相,例如鱼油,鱼肝油(图1a)。另一种类型的乳状液示于图1c,其包含一种界面蛋白2,其保护来源于蔬菜,动物或鱼类的脂质核心1,其中所述脂质核心具有许多水相包含物5。所述水相包含物5可以含有这样的制剂,包括但非限于药物,蛋白质,基因产物和水溶性化合物6(图1c),其不能另外由1a和1b的乳状液转运,或细菌7,其具有有用的或有益的性质(图1d)。例如,有明显的迹象提示某些类型的乳酸菌如双岐杆菌和Acidophillus spp.定居于下消化道对健康有益。这些培养物存在于婴幼儿的消化道内,并保护消化道免于被其它非所需细菌的侵染。通常难于施用这些细菌,因为它们在低pH和小肠液中迅速被灭活,不能口服。在本发明中,可以将乳酸菌用所述乳状液的保护性油外膜包被,将它们包含在内在水性包含体中。还应意识到在本发明中,在携带细菌的乳状液的脂质核心中可以包含促进细菌生长的营养素。另外,可以调节所述水性包含体的大小以适于其它情况例如相对较大的细菌。
通过乳化将所述油类分散于水相中,而且新形成的脂肪表面是通过来自所述水相中的蛋白质的吸附稳定的。本领域技术人员应意识到在乳化后颗粒大小分布是充分分散的以避免乳状液分层,这是非常重要的。这可以通过使用高效分散技术达到,典型地是高压阀均质机,微流化床装置,高剪切混合器或通过超声进行。针对水包油乳状液,可以通过在微流化床装置中重复处理降低颗粒大小而抑制乳状液分层,这可以在天然分散压力下(例如布朗运动)克服乳状液分层倾向。图2例证了在重复多次经过微流化床装置后低于乳状液分层阈值的颗粒大小和颗粒百分数。适当的颗粒大小依赖于具体应用。例如相对较大的颗粒,如水中油包水乳状液的水相中包含较大的颗粒例如细菌,蛋白质稳定的球体的轮廓大小必须较大,以适于插入的物质。在这种情况下,通过乳状液的非脂相粘度确定乳状液分层情况,并可以通过加入任何适当的食物配料如水胶体或碳水化合物而控制。
已知蛋白质如乳蛋白在pH4.5-5.0范围具有等电点。在中性pH,所述蛋白质是通过净负电荷而稳定的,如图3所示。这种电荷当pH降低时减少,而且在等电点为0,所述等电点没有净电荷。在等电点周围的区域中,即等电“井”中,蛋白质的溶解性降低,而且其稳定脂滴的能力明显降低。在等电井之下,存在净正电荷。所述比表面积(SSA)是乳化效力的一种测定指标,并指示潜在的长期稳定性。图4示出当在65℃或85℃的温度及在脂肪∶蛋白质比率(F/P)为10∶1或20∶1的情况下,通过本发明方法生产的乳状液的SSA。在等电“井”之上,即在pH5.0之上,在85℃进行的较高热处理降低乳化效力。然而,从图4可以看出,在等电“井”之下即低于pH4.0,本方法中使用的温度是不重要的。通过本发明方法生产的蛋白质稳定的乳状液在pH降低时更加分散。在酸性条件下可以使用65-85℃之间的任何温度,而不降低乳化效力。然而,在所述方法中使用适当的脂肪∶蛋白质比率是重要的,以获得充分分散的乳状液(SSA>20m2g-1)。更确切地讲,以10∶1的脂肪∶蛋白质比率生产的蛋白质稳定乳状液,比以20∶1的比率生产的样品明显地更分散,尽管在此范围内任何比率均产生稳定的乳状液。
令人惊奇地发现通过本发明方法生产的蛋白质稳定乳状液,在乙醇和低pH中可以稳定相当长的一段时间,这与本领域现有认识是对立的(MOHANTY等,1988;HUNT等,1994;ABGOOLA等,1996)。尽管所述蛋白质稳定乳状液在低pH下是稳定的,但意外地还发现通过本发明方法生产的乳状液在存在消化酶的模拟胃液中是稳定的,所述酶如胃蛋白酶和肾素。
生产由乳清蛋白和酪蛋白酸盐稳定的乳状液的实施例和方法在以下进一步阐述。
实施例方法4:
制备乳清蛋白稳定乳状液(水包油),其中所述乳状液含有50,100,或150gkg-1脂肪,并使脂肪∶蛋白质比率为10∶1或20∶1。
将乳清蛋白浓缩物(75%)加入蒸馏水中,加热至50℃并搅拌溶解。然后将此溶液的pH用柠檬酸溶液(0.1M,即19.2gl-1)调节为所需pH值。加入一种适当的油类和糖,在这种情况下加入的油类是植物油。加入食糖是保持恒定的固体水平,在所述步骤中可以不用加入。然后使用Silverson高速混合器形成粗乳状液(在50℃进行2分钟)。然后将此粗乳状液加热至65℃(等于巴氏灭菌)或85℃(高热处理)30分钟。接着将此乳状液冷却至50℃,并用高效分散技术处理;在这种情况下使用微流化床装置,在10000psi下进行5次。
实施例方法5:
如下获得酪蛋白酸钠稳定的乳状液。
将适量的酪蛋白酸钠加入500ml温热的蒸馏水(65℃)中,以达到脂肪∶蛋白质比率为10∶1-15∶1,并用力搅拌。然后逐渐加入HCl(3.0M)将pH调节为1.5,将温度保持在65℃。然后加入脂肪和蔗糖(典型地使脂肪含量为10-15%)。如果需要,在所述步骤中可以不加入蔗糖。然后将此混合物用高剪切Silverston混合器在65℃处理2分钟。加入蒸馏水调节终体积,并用高效分散技术处理,在这种情况下使用微流化床装置,典型的在10000psi使用5次。
应承认尽管实施例5和6已经提供了由乳清蛋白或酪蛋白酸盐稳定的乳状液,但所述乳状液也可以通过分离的乳蛋白,卵清蛋白,卵黄蛋白,大豆蛋白或所述蛋白质混合物稳定。
图5示出不考虑降低所述蛋白质溶液的pH值所使用的酸,生产所述乳状液的方法中使用的pH控制所述蛋白质稳定乳状液的效力。然而,通过本发明方法在盐酸溶液中生产的乳状液比在柠檬酸中生产的乳状液略加分散。特别地,当柠檬酸是酸化剂时,加热温度没有明显作用,但使用盐酸时,较高温度的热处理产生更加分散的乳状液。
前述的蛋白质稳定乳状液是使用分级分离的或部分纯化的食物等级蛋白质。也可成功地使用蛋白质混合物。例如,可以使用全奶蛋白生产在酸性pH值稳定的乳状液。如下进行预处理以降低乳糖和矿物质含量是有利的。通过高速离心分离(标准奶油分离器,35-68℃),从全奶中除去脂肪。将此脱脂奶经巴氏灭菌法灭菌(72℃/15s),以保证微生物稳定性,然后通过超滤浓缩至一半体积(中空纤维膜,隔绝30,000 Daltons物质)。加入蒸馏水恢复原体积,并将所述混合物再浓缩至一半体积。加入等体积的蒸馏水,并重复将体积减少。所得溶液除去碳水化合物和矿物质,并典型地含有4%以上的真蛋白质。然后将所述蛋白质溶液用柠檬酸处理使pH降至2.4。一种呈现与APSET技术相关特性的稳定乳状液,可以通过使用微流化床装置或传统的泵均质机将脂质直接在所述蛋白质溶液中乳化而产生微流化床装置。上述预处理是便宜及有用的,因为所述蛋白质含量和纯化程度可易于通过改变保留物与稀释剂的比率,及通过在超虑期间操纵浓度而调节。另外,因为用于乳化的蛋白质不用干燥,因此自然节约费用。蛋白质稳定乳状液的性质:
发现通过这种方法产生的蛋白质稳定乳状液在短期暴露于人唾液时不丧失稳定性。将所述乳状液(pHl.5)与唾液混合,保持15秒钟,然后移入模拟胃液中,所述乳状液不丧失稳定性或未观测到变化。
使用模拟胃液测试所述蛋白质稳定乳状液在胃液中的稳定性。模拟胃液是通过将以下化合物溶解于无菌蒸馏水中,并使用盐酸将pH调节为1.5而制备的。
表1:用于形成模拟胃液的化合物
生产一类乳状液并加热至37℃,之后与模拟胃液以1∶4混合。将混合物在37℃孵育接近5小时,并有规律地监测颗粒大小分布。当在模拟胃液中孵育接近5小时以上时,对所述乳状液的脂肪含量及脂肪∶蛋白质比率在主要作用示于图6。当在模拟胃液中孵育时,在第一个小时内所述比表面积明显降低,但之后变化非常小。所述乳状液的脂肪含量对其在模拟胃液中的稳定性的作用很小,然而具有脂肪∶蛋白质比率为10∶1的乳状液比20∶1的乳状液在模拟胃液中更稳定。后者也可见于图4。在1O∶1比率,在5小时以上所述乳状液颗粒大小没有或基本没有明显变化。这是重要的,因为在这段时间内食物从胃进入下消化道。
然而,不管所述乳状液在胃的酸性条件下的稳定性,应意识到为使一种生物活性剂全身性循环吸收,所述乳状液在小肠内必需降解以释放包含于其中的生物活性物质。将通过所述方法制备的一种乳蛋白稳定乳状液在模拟回肠液中进行测试,以分析所述乳状液在小肠中的降解潜力。使用表2所示成分制备pH7的模拟回肠液:
如前述以1∶4比率,在pH1.5,37℃,将所述乳状液在模拟胃液中测试3小时。然后将部分胃内容物,包括所述乳状液,与模拟的回肠液混合(1∶4比率,pH7.O),并在37℃孵育接近4小时。脂质通常被小肠中的酶降解为游离脂肪酸。因此为测定小肠中的降解情况,每隔1小时测定一次混合物中游离脂肪酸含量,结果示于图7。观测到游离脂肪酸含量递增性提高。
因此通过本发明方法生产的蛋白质稳定乳状液在模拟胃液环境中可以稳定接近5小时,但在接近回肠的环境条件下降解。更特别地,水包油乳状液易于被脂肪酶作用并释放游离脂肪酸,而水中油包水乳状液释放包被的水相插入体,这是外部保护性蛋白质层去稳定的结果。
本发明所述新的乳状液在乙醇水溶液中是稳定的。图8a示出在生产一天后,pH,脂肪含量,脂肪∶蛋白质比率(f/p)和贮存温度的变化对蛋白质稳定乳状液在乙醇中稳定性的主要作用,图8b示出在生产三天后前述指征对在乙醇中稳定性的作用。从图8a和8b中可以看出,当制备所述乳状液时使用的pH对乙醇稳定性起决定性作用,而乳状液的脂肪含量和脂肪∶蛋白质比率的影响是次要的。在3天后,乙醇稳定性还较高。
在本发明的一种形式中,所述乳状液可以用于乙醇饮料中如奶油甜酒。
实施例方法7:
将相当于终浓度为5%的酪蛋白酸钠加入加热至65℃的蒸馏水中,并搅拌。然后滴加入5M盐酸直至所述蛋白质完全溶解。然后使用2M氢氧化钠溶液将pH调节回2.5,并加入蔗糖,相当于终浓度为10%。使用高剪切混合器产生预乳状液,然后使用微流化床装置匀浆(65℃,10000psi,5次),将所述乳状液在冰上冷却至低于6℃,加入乙醇至终浓度为10%。所得产物具有非常浓的乙醇含量,并发现在30℃贮存21天时没有明显的退化。
本发明所述的蛋白质稳定乳状液和生产蛋白质稳定乳状液的方法,可以用于稳定敏感的生物活性化合物,例如维生素A。在所述油相中包含所述化合物保证所述生物活性物质的充分分散及有助于消化。另外,所述乳状液是微生物学稳定的,因为生产其时是酸性的和使用热处理。在其它情况中,所述乳化过程可以在略低温度例如50℃进行,以限制对生物活性化合物的热损害。
可以相对简便地生产具有小于1μ颗粒滴大小的微乳状液。通过APSET方法生产的这种类型的乳状液是物理稳定的和布朗运动的,保证乳状液分层的发生率非常低,即几年以上。微乳状液对携带脂溶性物质而言是理想的,但是不能包被细菌相关尺寸的颗粒(0.5-2μ)。为保护这种颗粒,乳状液的小滴直径必须超过所保护的颗粒。理想地,所述颗粒的直径在5-20u范围内。这种稳定的乳状液可以通过APSET原理生产。例如,可以通过以下方式生产大乳状液:
将乳清蛋白浓缩物(WPC75,17.5g)溶解于蒸馏水中(50,250g)。用盐酸将pH调节为1.5。通过装备乳化头的高速实验室混合器(Silverson Machines,Chesham,Bucks)掺入大豆油(170g)。加入水(在50℃)将总量调节为500g。掺入淀粉(0.1%)并通过在80℃处理15分钟成为胶状。将所得乳状液移至带盖子的无菌壶中,迅速冷却至<20℃并贮存。所述乳状液在6℃至少稳定几周。典型的颗粒大小分布是:
阈值直径(μ) | 低于阈值的颗粒(%) | 范围内的颗粒(%) |
43 | 98.5 | 2.4 |
35 | 96.1 | 3.7 |
28 | 92.4 | 15.2 |
19 | 77.2 | 13.4 |
15 | 63.8 | 28.2 |
10 | 35.6 | 14.1 |
6 | 21.5 | 9.8 |
3.5 | 12.0 |
所述单独的步骤只是举例说明。所述淀粉是非必需的,而且可以用任何水胶体或食物等级的物质置换,所述物质在pH1.5-4.0范围内是稳定的,而且其提高所述乳状液的粘度,在长期贮存期间足以抑制乳状液分层。
所述乳状液还可以用于将各种制剂运经上消化道,包括但非限于细菌,蛋白质和肽,激素,疫苗,基因治疗物质,常规药物,营养素和维生素。
另外,在不偏离本发明指定范围内,可以对本发明加以修改和改良。
Claims (48)
1.一种产生蛋白质稳定的乳状液的方法,包括降低蛋白质溶液的pH以将其转换为阳离子形式,将所述溶液加热直至所述蛋白质溶解,然后加入一种脂质。
2.权利要求1的方法,其中将所述蛋白质溶液加热至大约65℃。
3.前述任一权利要求的方法,其中将所述pH值降低至1.5和3.5之间。
4.权利要求1-3任一项的方法,其中所述蛋白质溶液包含分级分离或部分纯化的食品级蛋白质。
5.权利要求1-3任一项的方法,其中所述蛋白质溶液包含一种蛋白质混合物。
6.前述任一权利要求所述的方法,其中所述蛋白质溶液中的蛋白质是大豆蛋白。
7.权利要求1-3任一项的方法,其中所述蛋白质溶液中的蛋白质是卵清蛋白。
8.权利要求1-3任一项的方法,其中所述蛋白质溶液中的蛋白质是卵黄蛋白。
9.前述任一权利要求的方法,其中所述脂质来源于动物。
10.权利要求1-8任一项的方法,其中所述脂质来源于植物。
11.权利要求1-8任一项的方法,其中所述脂质来源于鱼类。
12.前述任一权利要求的方法,其中最后的乳状液中脂肪∶蛋白质比率介于10∶1和20∶1之间。
13.前述任一权利要求的方法,其中从所述蛋白质溶液和脂质中通过高速混合产生一种预乳状液。
14.权利要求13的方法,其中将所述预乳状液用高效分散技术处理以防止乳状液分层。
15.权利要求14的方法,其中所述高效分散技术是高压阀均质机。
16.权利要求14的方法,其中所述高效分散技术是一种高剪切混合器。
17.权利要求14的方法,其中所述高效分散技术是一种微流化床装置(microfluidiser)。
18.权利要求14的方法,其中所述高效分散技术是超声技术。
19.前述任一权利要求的方法,其中所述溶液的pH通过加入一种酸性溶液降低。
20.权利要求19的方法,其中所述酸性溶液是盐酸。
21.权利要求19的方法,其中所述酸性溶液是柠檬酸。
22.前述任一权利要求的方法,其中终溶液的pH通过加入一种碱性溶液提高。
23.权利要求22的方法,其中所述碱性溶液是氢氧化钠溶液。
24.前述任一权利要求的方法,其中加入一种糖。
25.一种在低pH和乙醇水溶液中稳定的油水乳状液,其中所述乳状液由由阳离子形式的一种蛋白质稳定的一种脂质组成。
26.一种在低pH和乙醇水溶液中稳定的油水乳状液,其中所述乳状液由通过权利要求1-24所述方法由阳离子形式的一种蛋白质稳定的脂质组成。
27.权利要求25-26任一项的油水乳状液,其中所述脂质含有一或多种生物活性化合物。
28.权利要求25-26任一项的油水乳状液,其中所述脂质含有脂溶性化合物。
29.权利要求25-26任一项的油水乳状液,其中所述脂质含有一种营养素。
30.权利要求25-26任一项的油水乳状液,其中所述脂质含有一种维生素。
31.权利要求25-26任一项的油水乳状液,其中所述脂质含有一种药物制剂。
32.权利要求25-26任一项的油水乳状液,其中所述脂质含有一种激素。
33.权利要求25-26任一项的油水乳状液,其中所述脂质含有一种疫苗。
34.权利要求25-26任一项的油水乳状液,其中所述脂质含有一种蛋白质或肽。
35.一种在低pH和乙醇水溶液中稳定的水包油包水乳状液,其中所述乳状液由由阳离子形式的蛋白质稳定的一种脂质组成,其中所述脂质还含有一或多种在水油界面由蛋白质稳定的水性包含体,而且其中所述水性包含体含有嵌入的物质。
36.一种在低pH和乙醇水溶液中稳定的水包油包水乳状液,其中所述乳状液由通过权利要求1-24所述方法以阳离子形式的蛋白质稳定的脂质组成,其中所述脂质还包含一或多种通过蛋白质在水油界面稳定的水性包含体,而且其中所述水性包含体含有嵌入的物质。
37.权利要求35-36任一项的水包油包水乳状液,其中所述嵌入的物质包括水溶性化合物。
38.权利要求35-36任一项的水包油包水乳状液,其中所述嵌入的物质包括一种营养素。
39.权利要求35-36任一项的水包油包水乳状液,其中所述嵌入的物质包括一种维生素。
40.权利要求35-36任一项的水包油包水乳状液,其中所述嵌入的物质包括细菌。
41.权利要求35-36任一项的水包油包水乳状液,其中所述嵌入的物质包括一种药物制剂。
42.权利要求35-36任一项的水包油包水乳状液,其中所述嵌入的物质包括一种蛋白质或肽。
43.权利要求40的水包油包水乳状液,其中所述脂质含有促进细菌生长的营养素。
44.权利要求35-43任一项的水包油包水乳状液,其中所述水性包含体的大小没有限制,其可以与嵌入物质大小相配。
45.权利要求35-44任一项的水包油包水乳状液,其中可以加入一种可溶性水胶体。
46.权利要求35-45任一项的水包油包水乳状液,其中加入一种碳水化合物。
47.一种包含权利要求25-46任一项的蛋白质稳定的乳状液的食品或饮料。
48.包含权利要求25-46任一项的蛋白质稳定的乳状液的酸性、冻融稳定的食用沙司或调味品。
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C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |