CN1561967A

CN1561967A - 纳米级维生素微乳液及其制备方法

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Publication number: CN1561967A
Application number: CNA2004100062729A
Authority: CN
Inventors: 毛一鹏; 毛昞华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-03-23
Filing date: 2004-03-23
Publication date: 2005-01-12
Anticipated expiration: 2024-03-23
Also published as: CN1239150C

Abstract

本发明涉及一种具有纳米级粒径的维生素微乳液，是在去离子水中加入维生素、乳化剂、低聚异麦芽糖等组分，使用70MPa和150MPa的高压均质机粉碎为纳米维生素微乳液，经激光光散射仪测量粒度为19.7～24.8nm。纳米级维生素极大地改善了维生素在水中的溶解性、分散性和透析性能，改变了维生素在体内的生理生化过程，并消除了个体间吸收利用的差异，吸收率可达100％，生物利用率达到90％以上。纳米级维生素微乳液也解决了由于环境因子不稳定，使维生素效价降低的问题，极大地提高了维生素的稳定性。可以广泛应用于饲料、化妆品、医药、饮料、保健品等行业。

Description

纳米级维生素微乳液及其制备方法

所属技术领域

本发明涉及维生素，更具体地说，本发明涉及一种具有纳米级粒径的维生素微乳液。本发明还涉及该维生素微乳液的制备方法。

背景技术

维生素是一类具有生物活性的低分子有机化合物，它既不是动物机体的组织原料，也不是能源物质，但却是人和动物维持正常生理功能必不可少的营养物质。维生素一般不能在机体内合成，即便在机体的大肠中可以合成少量的水溶性维生素，也满足不了机体代谢的需要。大多数的维生素必须由食品中提供或其它的体外补充方式补给。当食品中缺乏某些维生素，同时也没有相应的体外补给时，机体将会引起各种相应的维生素缺乏症。

对于维生素的补充，人体主要是通过天然食品来进行补给，如蔬菜、水果、肉类、乳类和鸡蛋等，近20年来，也有向食品中强化维生素的做法，即向食品中添加维生素。近年来又出现了很多复合维生素的胶囊、药丸或口服液，这对于向人体补充维生素，预防维生素缺乏症无疑都是有益的。

对于畜禽来讲，大多都是通过向饲料中添加维生素或向饮水中添加维生素来满足畜禽各生长阶段对维生素的需求，和畜产品中对维生素的要求。

上述的这些维生素添加方式尽管有效，但也不完全尽如人意，其主要原因如下：

1、由于维生素对周围的环境如温度、湿度、氧化、还原、重金属离子、光和pH值等的反应十分敏感，而且维生素之间、维生素和微量元素之间、维生素和其它营养物质之间、维生素和载体之间都可能发生不同程度的拮抗作用，从而使维生素的效价降低。所以，尽管在食品和饲料中添加了足量的维生素，但临床仍有可能表现为维生素缺乏症，而且添加了维生素的食品和饲料，由于其维生素的敏感性，货架期都很短。

2、在食品和饲料的加工过程中，维生素的效价损失很大。因为在生产加工过程中，形成了对维生素不利的物理环境，如机械性损坏、高温、高压和高湿，都会使得维生素的效价大打折扣，故此在食品和饲料的生产中须加倍量添加维生素，以抵消生产过程中维生素效价的损失，加大了生产成本。

3、现在国内外饲料行业所用的维生素全部为微米级的粉状颗粒，水溶性复合维生素中的脂溶性维生素也都是乳化的微米级油滴，与水及胃肠液的亲和力极差，故此水溶解度也差，影响了饲喂和饮用效果，效价只有7～25％，加之在水溶性复合维生素加入葡萄糖粉作为载体，长期饮用容易堵塞饮水器，导致大量有害微生物的滋生。

在食品中所强化的脂溶性维生素，大部分是直接添加或处理成为乳化液，由于水溶性差，导致单位产品中的维生素含量不均匀，影响了强化效果，降低了产品档次。

4、个体间吸收利用的差异比较大。即每个个体的健康状况不同，对维生素的吸收利用程度也不尽相同。如脂溶性维生素，由于它的疏水性，其吸收与脂肪一样，必须经由肝脏分泌的胆汁溶解才能透过肠腔内的液态环境而到达肠吸收细胞的表面，脂溶性维生素的酯在吸收前需经过肠胰脂酶和肠黏膜酯酶的分解。所以说，有肝脏疾病的病人和畜禽、肠细胞内乳糜微粒脂肪的合成和组合有障碍的人和畜禽都可以造成脂溶性维生素的吸收不良，总之，任何损害膳食脂肪消化和吸收的病理过程都可导致维生素吸收不良和缺乏。人体和畜禽在正常情况下，微米级脂溶性维生素只有20～25％的吸收率，而且个体差异很大。

总之，微米级维生素由于其对环境因素的敏感度，在机体生理生化过程中要求的特殊性，从而导致其吸收利用率低，生物学效价不高，影响了维生素在人体保健和饲料工业及养殖业中的应用。

纳米材料作为物质存在的一种新状态，正逐渐为人们所认识，纳米技术和纳米材料的科学价值和应用前景，已逐渐被人们所接受。纳米材料的制备及其相关性能的理论与应用研究作为一个新的学科领域，正在形成与发展之中，目前已广泛应用在工业、农业、医疗和纺织等行业。运用纳米技术改善或改变维生素的水溶性、分散性和吸收率，改善维生素和食品加工之间、饲料加工之间的相容性，是解决上述问题的一个有效途径。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种高溶解、高吸收和高营养的具有纳米级粒径的维生素微乳液。

本发明的另一个目的是提供一种具有纳米级粒径维生素微乳液的制备方法。

所谓的纳米级维生素，是指通过一定的微细加工方法，把维生素粉碎到100nm以内，直接操纵维生素的原子、分子或原子团和分子团，利用复配技术使其重新排列，形成具有纳米尺度的新剂型维生素。纳米级维生素是由零维的维生素纳米微粒、二维和三维维生素纳米结构体所组成的纳米级非连续相液体，具有不同于微米粒度(10um～25um)维生素的不同物理特性，即它的光学、热学、电学、磁学、力学、化学方面，生理生化过程和营养性方面，都与微米粒度的维生素有显著的不同，在比表面积、表面活性、溶解性、吸收率、营养性和在机体内的生理生化过程中与微米粒度维生素之间存在巨大的差异，有其独特的溶解度、吸收率、生理生化特点和对机体的高营养免疫性。

本发明所提供的纳米级维生素微乳液中，包含有粒径小于50nm的以下组分(重量份数)：

50～150份维生素，

50～100份低聚异麦芽糖，

5～10份乳化剂，

1～3份低碳醇，

5～10份糊精，

1～2份焦磷酸钠，和

1000份去离子水。

所述的乳化剂为蔗糖脂肪酸酯、吐温-80、卵磷脂中的至少一种。

为了改变维生素纳米级微粒表面的结构和状态，使纳米级维生素的特性得到改善，在纳米级维生素微乳液中还可以添加50～200重量份的无机盐，以对其进行表面修饰。

纳米级维生素微乳液的具体制备方法是：

a.将去离子水加热至70～90℃，加入除维生素外的其余原料充分搅拌溶解制成乳液；

b.降温至20～40℃，加入维生素，充分搅拌溶解；

c.使用高压均质机，在70Mpa压力下对乳液进行首次均质，并过滤；

d.滤液使用高压均质机在150Mpa压力下再次进行均质，并过滤后，得到纳米级的维生素微乳液。

考虑到维生素是热敏营养物质，只有在制备过程中严格控制温度才能保证不损失维生素的效价。因此，本发明在均质过程中使用了冷却装置，使乳液的温度保持在20～30℃。

加入维生素后的乳液如果先使用胶体磨进行粗均质乳化后，再使用高压均质机均质，可以达到更好的均质效果。均质后的乳液和微乳液都还需要使用聚碳酸酯柱状孔微滤膜过滤。

本发明制备的纳米级维生素微乳液中可以包含有各种的维生素，既可以是水溶性维生素，也可以是脂溶性维生素；既可以是单一的维生素，也可以是复合维生素。同时，为了增加纳米级维生素微乳液的功能作用，我们还可以添加一些诸如氨基酸、微量元素等的其它营养成分，以组成各种不同功能的应用配方。

制备纳米级维生素所采用的方法是乳液法，其机理是利用水、油两种互不相容的溶剂在表面活性剂的作用下，采用高压均质机将液体粉碎后形成一个均匀的乳液，继而通过表面修饰作用，避免脂溶性维生素油滴之间的重新团聚。这一方法的关键之一是使每个脂溶性维生素油滴被一连续水相包围，即形成水包油(O/W)型的微乳液，这种非均相的液相合成法具有粒度分布窄并且容易控制的特点。

纳米级维生素的微乳液是由脂溶性维生素和/或水溶性维生素、表面活性剂、稳定剂、低聚糖、氨基酸等与去离子水组成的透明的各向同性的热力学稳定体系。在经过高压均质机粉碎后的微乳液中，微小的脂溶性维生素“油滴”被表面活性剂和稳定剂等组成的单分子层界面所包围，形成微乳颗粒，其粒径在20～25nm之间。微小的脂溶性维生素“油滴”尺度小且彼此分离，因而构不成油相，通常称之为“准相”(pseduophase)，这种特殊的微环境，我们称之为“微反应器”(microreactor)。

纳米级维生素微乳颗粒在不停地做布朗运动，不同维生素颗粒在互相碰撞时，组成界面的表面活性剂和稳定剂的碳氢链可以相互渗入，与此同时，一种脂溶性维生素“油滴”中的离子也可以穿过界面进入另一种脂溶性维生素的“油滴”中。“油滴”中的这种渗透可以在脂溶性维生素“油滴”之间进行，也可以在水溶性维生素颗粒与脂溶性维生素“油滴”之间进行，此外，水溶性维生素之间通过碳氢键也有离子交叉。微乳液的这种物质交换的性质，使纳米级维生素中功能相佐的不同离子间形成了“功能协同结构体”，这也是纳米级维生素比微米粒度的维生素具有更高的营养性和更好保健功能的原因所在。

形成稳定微乳液的必要条件是要有适当的表面活性剂，即乳化剂。选择的乳化剂既要能够提高微乳液的稳定性，使原不能相溶的脂溶性维生素和水互溶为均匀的乳液，又要保证非连续相的质点小于1um即在100nm之内，同时还要保证微乳液是澄清透明的，不能有任何沉淀，也就是说，既要使微乳液中的脂溶性维生素“油滴”在做布朗运动时不团聚或聚合，又不能乳化过强，影响液相的透明。乳化剂的乳化效果与乳化剂种类和脂溶性维生素的含量有着密切的关系。虽然亲油性乳化剂的乳化效果较好，但均质后，微乳颗粒在做布朗运动时容易相互聚集，使得非连续相的质点加大为500nm，液相呈兰白色，微乳液溶于水后为半透明液体。亲水性乳化剂的乳化效果既比较理想，而且均质后，微乳颗粒在做布朗运动时不发生聚集，非连续相质点可以控制在50nm以内，可形成高度稳定的透明液体，微乳液溶于水后为萤光透明液体。根据HLB理论，当乳化剂的HLB值与体系的HLB值相匹配时具备最佳的乳化效果。因此，本发明最终确定的乳化剂种类是HLB值为15左右的亲水性乳化剂，如蔗糖脂肪酸酯和吐温-80，同时还可以加入少量的HLB值为3～4的亲油性乳化剂如大豆卵磷脂。

为了使纳米级维生素中功能相佐的不同离子间可以自由渗透，形成“功能协同结构体”，本发明中还加入了微量的低碳醇作为助表面活性剂，促进纳米维生素颗粒间的物质交换，所谓低碳醇是指C₁～C₄的醇类，如乙二醇、丙二醇、甘油等。

纳米级维生素微乳液的颗粒界面强度对纳米微粒的形成过程及最后产品的质量均有很大的影响。如果界面强度小，界面比较松散，维生素颗粒之间的物质交换速率过大，则最终产品颗粒大小的分布带会很宽。影响界面强度的因素主要有含水量、界面醇的含量以及醇的碳氢链长短。在微乳液中，水通常以缔合水(或束缚水boundwater)和自由水两种形式存在，前者使表面活性剂的极性头排列紧密，界面强度增大，而后者正好与之相反。随着体系中含水量的增加，缔合水逐渐饱和，自由水的比例增加，会使体系的界面强度变小。低碳醇作为助表面活性剂，存在于表面活性剂分子之间，通常低碳醇的碳氢链比表面活性剂的碳氢链短，因此当界面醇的含量增加时，表面活性剂碳氢链之间的空隙会加大，维生素颗粒相互碰撞时，界面之间也容易互相交叉渗透，可见界面醇的含量增加时，会使体系的界面强度下降。本发明的纳米级维生素微乳液中，只含有微量的助表面活性剂，几乎完全是由缔合水、维生素和表面活性剂形成的微乳液，所以体系的界面强度大，最终产品的颗粒大小分布较窄。

考虑到维生素的效价对于pH值的反应十分敏感，本发明在体系中又加入了少量的焦磷酸钠作为缓冲剂，从而保证纳米级维生素微乳液有一个合理的pH值范围，以充分保证维生素的效价发挥。

所谓表面修饰，就是利用物理的和化学的方法改变维生素纳米微粒表面的结构和状态，从而赋予维生素纳米微粒新的功能并使维生素的特性得到改善，实现对维生素纳米微粒表面的控制。对纳米级维生素的表面修饰，期望达到以下目的：改善和改变维生素纳米微粒的分散性；提高维生素纳米微粒的表面活性；使维生素纳米微粒产生新的物理、化学特性及新的营养功能；为维生素纳米结构自组装提供足够数量的非共价键。

通过范德瓦耳斯力等将乳化剂吸附在维生素纳米微粒的表面，可以防止脂溶性维生素纳米微粒的团聚。在维生素的液体粉碎过程中加入表面活性剂，就是对维生素的纳米颗粒表面进行修饰。表面活性剂在纳米级维生素中有两种基本的物理化学作用，一是吸附和降低表面活力，二是胶团化作用。表面活性剂分子中含有两类性质截然不同的官能团，一是极性基团，具有亲水性，另一个是非极性基团，具有亲油性。纳米级维生素中的脂溶性维生素纳米微粒分散在水溶液中，表面活性剂的非极性亲油基团吸附到微粒的表面，而极性亲水基团与水相溶，在维生素纳米微粒的表面形成一层分子膜，阻碍颗粒之间的互相接触，同时又增大了脂溶性维生素油滴颗粒间的距离，使油滴颗粒接触不再紧密，避免了架桥羟基和真正化学键的形成，从而实现了对脂溶性维生素纳米微粒的表面修饰，使脂溶性维生素纳米颗粒能稳定地分散在水溶液中。

在纳米级维生素中还加入了低聚异麦芽糖这一营养性甜味剂，低聚异麦芽糖的加入，一方面改善了维生素的营养结构，另一方面也增加了纳米级维生素体系的黏度。根据stocks公式，体系黏度的增大可以降低分散相离子的上浮和下沉速度。因此，低聚异麦芽糖的加入可以提高纳米级维生素体系的稳定性。

本发明也在纳米级维生素中加入了氯化钠等无机盐类，这些物质在液体粉碎过程中也会形成纳米粒子分散到水溶液中。表面活性剂的非极性亲油基团吸附到微粒表面，而极性亲水集团与水相溶，使得氯化钠等无机盐的纳米粒子在水溶液中能很好地分散，大大减少了脂溶性维生素纳米微粒在做布朗运动时的相互碰撞机会，从而达到了对纳米微粒的表面修饰。

维生素纳米微粒的表面处理工艺直接关系到表面修饰的效果。表面处理可以在液体粉碎后进行，也可以在液体粉碎中进行，实验表明，在液体粉碎中进行修饰效果最好。

本发明使用高压均质机将维生素微乳液的颗粒粉碎为纳米级。高压均质机是利用液体高速流过狭窄缝隙时受到的强大剪切力，对金属部件高速冲击时产生的撞击力，因静压力突降突升而产生的空穴爆炸力等一系列由高压产生的综合力作用，将维生素混合液粉碎成纳米级的稳定的微乳液。

所有液态食品长时间放置后都要产生分层现象。将本发明的脂溶性维生素、水溶性维生素、表面活性剂、稳定剂、低聚糖、氨基酸等与去离子水混合后搅匀，在瞬间目测是比较均匀的乳浊液，然而数分钟后，乳浊液的表面即可形成一层脂溶性维生素的混合层，使乳浊液产生分层现象。这是由于在静置时，乳浊液中的油滴球形颗粒上浮和下沉的速度满足stocks公式。如果油滴颗粒的密度比液体介质的密度大，油滴颗粒就下沉，速度为正值；反之，油滴颗粒要上浮，速度为负值。stocks公式表明，颗粒的沉降速度与颗粒直径d成正比关系，颗粒直径的减小将显著降低沉降速度，要减小油滴颗粒的沉降速度，只能减小颗粒的直径。但是，当颗粒的直径小到接近于液体介质的分子时，stocks公式就不适用了，此时由于在液体介质分子和微小颗粒之间形成了耦合力，使得分离很难发生，从而形成一个均相的微乳液，各组分之间彼此稳定而互不干扰，极大地提高了微乳液的稳定性。

本发明正是利用高压均质机这样的耦合作用力原理，把脂溶性维生素、水溶性维生素、表面活性剂、稳定剂、低聚糖、氨基酸、微量元素等与去离子水按比例混合，先后在70Mpa和150Mpa的高压均质机中进行液体粉碎。在此过程中，当液体中的维生素颗粒在空穴、湍流和剪切力的共同作用下被粉碎成纳米微粒时，表面活性剂等其它成分也被同时粉碎成纳米微粒，形成单分子界面，迅速将脂溶性维生素包埋，使之不再产生聚合，最后以一定的压力流出，完成纳米级维生素液体的粉碎。

本发明中维生素液体颗粒的粉碎分两个步骤进行，第一步先使用70Mpa压力的高压均质机将维生素液体颗粒粉碎至800nm，第二步再用150Mpa压力的高压均质机将液体颗粒继续粉碎至50nm以下。值得一提的是，采用此工艺，最后的产成品不需要采用消毒工序，因为在130Mpa压力时，有害细菌的细胞壁就已经被完全破壁，只要注意在过滤时不引起二次污染，即可省略消毒工序。

使用高压均质机粉碎液体颗粒时的温度对于粉碎效果的影响还是很大的，因为温度高，饱和蒸气压就高，粉碎时的空穴也容易形成。所以，为了提高粉碎效果，在保证液体物料不会变性的前提下，适当提高粉碎温度是有效的。但由于维生素是属于热敏营养物质，故对于温度的控制很关键。经实验证明，粉碎过程中物料的温度保持在20～30℃，方能保证维生素效价的不损失。

为了将纳米级维生素微乳液中在均质过程中破壁死亡的细菌以及大于50nm的质点去掉，本发明采用了以聚碳酸酯(PC)柱状孔微滤膜为材料的精密过滤分离技术。经实验证实，采用微滤膜分离技术对纳米级维生素微乳液进行过滤有以下优点：

1、维生素的成份不易丢失，容易使纳米级维生素中的营养成份保持良好的稳定性。

2、微滤膜孔径均匀，过滤精度高，可靠性强。过滤过程中无介质脱落，不会产生二次污染。

3、微滤膜属于绝对过滤介质，所有大于微滤膜孔径的质子、细菌全部被截留滤除，过滤彻底。

4、过滤的过程不存在相变过程，可节约能量。

我们采用激光散射技术，使用日本大冢电子公司生产的DLS-700型激光光散射仪对纳米级维生素微乳液的颗粒直径进行了测定，测量时实验温度25±4.5℃，激光波长632.8nm。检测结果粒度为19.7～24.8nm，粒度分布范围100％。

将本发明的纳米级维生素微乳液溶于水后，液体澄清透明、无沉淀，室温下存放一年后，维生素存留率为99.6％。将纳米级维生素微乳液按1％的量加入矿泉水中，并加入0.05％的苯甲酸钠，封盖后在70℃下巴氏灭菌20分钟，室温下存放一年，维生素存留率为97％，5℃下存放一年，存留率为105％，且矿泉水没有因维生素强化而产生浑浊和沉淀，仍然澄清透明。

纳米级维生素是由水溶性维生素纳米颗粒、脂溶性维生素纳米颗粒、氨基酸纳米颗粒、微量元素纳米颗粒等所组成的一个非连续相液体，这些纳米微粒被称之为“反应池”。纳米微粒在液体中不停地做布朗运动，不同的纳米微粒在碰撞时，由于组成界面的表面活性剂，助表面活性剂和稳定剂的碳氢键相互渗入，一个“反应池”中的离子可以进入到另一“反应池”中，使得这些纳米微粒发生了多种物理反应和化学反应。这种特殊的微环境，被称之为“微反应器”，是各种保健物质和免疫物质发生催化反应、配位反应和络合反应的理想介质。通过研究证实，刚生产出来的纳米级复合维生素，其气味和口感一般，等放置两个星期以后，就会变的维生素味浓郁扑鼻，芳香可口，对机体的抗应激效果和补给效果也大大提高，所以，纳米级复合维生素有一个动态的“功能协同结构体”的衍生过程。

纳米级复合维生素的“功能协同结构体”的衍生过程，实际上就是维生素纳米结构的自组装体系或是分子自组装体系的形成过程。

纳米结构的自组装体系是指通过弱的和较小方向的非共价键，如氢键和范德耳瓦斯键的协同作用，把原子、离子和分子连接在一起，构筑成一个纳米结构或纳米结构的花样(pattern)。自组装过程的关键不是大量原子、离子和分子间弱作用力的简单叠加，而是一种整体的系统的协同作用。纳米结构的自组装体系的形成有两个重要的条件：一是有足够数量的非共价键或氢键存在，这是因为氢键和范德耳瓦斯键等非共价键很弱(0.15kcal/mol)，只有足够量的弱键存在，才能通过协同作用，构筑成稳定的纳米结构体系；二是自组装体系能量较低，否则，很难形成稳定的自组装体系。

分子自组装体系是分子与分子在平衡条件下，依靠分子间非共价键力，自发结合成稳定的分子聚合体(aggregates)的过程。营造分子自组装体系要划分为3个层次：第一，有序的共价键首先结合成结构复杂的、完整的中间分子体；第二，由中间分子体通过弱的氢键、范德耳瓦斯键及其它非共价键的协同作用，形成结构稳定的大的分子聚集体；第三，由一个或几个分子聚集体作结构单元，多次重复自组装，排列成纳米结构体系。这也就是说，纳米级复合维生素是由许多维生素和维生素、维生素和其它营养物质所组成的纳米结构体和大的分子聚集体所组成的。例如：维生素E和维生素C形成的“功能协同结构体”，其抗氧化功能会大大加强，这是缩短了维生素E与自由基反应后，通过维生素C得到再生的路径所致，因为这些过程可以直接在“功能协同结构体”上进行。再例如，维生素A和维生素B₆形成的“功能协同结构体”，其防止脂溢性脱发的功能大大加强。还有，维生素B₂、维生素B₆和锌组成的“功能协同结构体”，会更好地防止头皮屑。

正因为有如此的特性，所以纳米级维生素的保健和免疫功能的形成，并不是数种维生素的保健和免疫功能的简单叠加和复合，而是所有具有保健和免疫功能的物质间通过纳米结构和分子间的自组装而形成的一种新型鲜活的、协同作用更强的、有独特营养保健免疫功能的“功能协同结构体”存在的维生素复合剂，这样一种结构状态的复合维生素，自然界可能存在，也可能是自然界尚不存在的新的营养物质。这种“功能协同结构体”的衍生过程在复合维生素产品中表现的较为突出，而在单项维生素的产品中则表现的不明显。

表面效应是指纳米微粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质变化。我们知道，球形颗粒的表面积与半径的平方成正比，体积与半径的立方成正比，所以其比表面积(表面积/体积)与半径成反比。随着纳米微粒粒径的减小，表面积急剧增大，表面原子百分数也迅速增加。纳米级维生素的粒径为20～25nm，比表面积为70nm²/g，这样的比表面积，使处于表面的原子数越来越多，同时，表面能也迅速增加。由于纳米级维生素表面原子数目增加，比表面积增大，致使原子配位不足，产生大量的悬空键和不饱和键，加之表面能增高，导致这些表面具有高的活性，极不稳定，很容易与其它原子结合。这种表面原子的活性，不但引起纳米粒子原子输运和构型的变化，同时也会引起表面电子构像和电子能谱的变化。

由于纳米级维生素具有表面效应，所以也具备了以下的物理特性：

1、扩散性好。扩散现象是指在存在浓度差时，由于微粒热运动而引起的物质迁移现象。由于表面效应，使得纳米级维生素具有了较高的化学活性，维生素的扩散系数增大，大量的界面为原子扩散提供了高密度的短程快扩散路径，使得纳米级维生素即使在冷水中，也能瞬间速溶，分散均匀。再加上纳米级维生素微粒的粒径接近于水分子，与水的耦合力极强，致使产生了极高的溶解扩散性，可以无限制地与水溶合，在水层的表面不会产生脂溶性维生素的油花。

2、透析性能好。纳米级维生素溶于水后，不会改变水的透明度，使得维生素具有十分良好的透析性能。将纳米级维生素涂在皮肤表面，3～5分钟就可以穿透皮肤进入血液，这对于化妆品中的强化维生素具有十分重要的意义。烹饪维生素食品时，纳米级维生素的这种特性使其更容易进入烹饪食品内部组织，加之纳米维生素表面结合能高，会使脂溶性维生素在食品中的分布更加均匀，口感更纯正、醇厚，这对于食品工业中维生素的强化，也具有十分重要的意义。纳米级维生素的这种特性使得将其添加在畜禽的饮水中时，饮水的所有畜禽都能饮到等量的维生素，而且在饮水槽、池或桶罐中没有沉淀，也不会堵塞饮水乳头，这对于养殖业具有十分重要的经济和管理意义。

3、吸收利用性高。纳米级维生素中脂溶性维生素是亲水性的，又处在胶体分散状态，因而是一种热力学稳定体系。更重要的是，20～25nm的脂溶性维生素改善了脂溶性维生素在人体内的药物动力学特性，主要表现在三个方面：第一，纳米级脂溶性维生素可以使脂溶性维生素的吸收明显增加。纳米级脂溶性维生素液在胃肠中可以使脂溶性维生素释放迅速，而且与胃肠道上皮层有良好的接触，通过胃肠道上皮细胞间质，穿过肠道并进入血液循环，结果使脂溶性维生素容易吸收，生物利用度明显提高。普通脂溶性维生素的平均生物利用度为30％左右，而纳米级脂溶性维生素的平均生物利用度可达90％。第二，纳米级脂溶性维生素的吸收更迅速，平均达峰时间提前。第三，纳米级脂溶性维生素可以使体内药物动力学稳定性提高，补充脂溶性维生素者之间的个体差异变小。纳米级脂溶性维生素的吸收受胃肠道生理状态的影响(如胆汁、分泌、进食和食物内脂肪含量的影响)比较小，可以不通过胆汁溶解便到达肠细胞的表面，通过非载体介导的被动扩散，进入肠黏膜细胞。而患有肝脏疾病和脂肪吸收障碍的病人或动物，都不会影响脂溶性维生素的吸收，使纳米级脂溶性维生素的吸收达到100％。这在医药行业具有十分重要的意义，同时也为纳米技术在营养保健和医药领域的应用提供了实例。

水溶性维生素和氨基酸等的吸收，是通过易化扩散、被动转运以及通过钠泵的主动转运而进入小肠黏膜的，而钠泵的主动转运也只有当氨基酸和水溶性维生素的浓度高时才起作用，所以说，氨基酸和水溶性维生素的粒度大小、溶解程度以及与胃肠道的有效接触面积，是氨基酸和水溶性维生素吸收的关键。纳米级水溶性维生素和氨基酸的微粒以其独特的表面效应、界面效应和小尺寸效应，加大了水溶性维生素和氨基酸与胃肠道细胞的有效接触面积，从而提高了吸收率和生物利用率。这对于人体和动物限制性氨基酸和水溶性维生素的及时补充具有十分重要的生理意义。

纳米级维生素和微米级粒度的维生素相比，由于其的表面效应，极大地改善了维生素在水中的溶解性、分散性和透析性能，改变了维生素在体内的生理生化过程，并消除了个体间吸收利用的差异。

一般微米级(150um～500um)粉状复合维生素中的脂溶性维生素是采用吸附剂吸附后，再用明胶进行包被。而乳化复合维生素中的脂溶性维生素是采用表面活性剂、葡萄糖和糊精乳化后，经均质、烘干、碎粒得到。经实验证明，粉状复合维生素中的脂溶性维生素吸收率为20～25％，生物利用率为30％；乳化复合维生素中的脂溶性维生素吸收率为40～45％，生物利用率为55％；而纳米级复合维生素中的脂溶性维生素的吸收率可以达到100％，生物利用率达到90％以上。

研究表明，应用纳米级维生素可以减少剂量20～30％，综合成本减少30％左右。

本发明的纳米级维生素微乳液由于采用了先进的界面工艺，充分利用维生素间不同的表面张力，将维生素在瞬间超微粉碎成纳米级颗粒，并在分子水平上瞬间进行生物膜深层次包埋，使不同酸碱度、不同热敏度、不同光敏度和不同氧化还原程度的维生素及其它营养物质共处于同一非连续相的液体中，彼此稳定而互不干扰，很好地解决了由于环境因子不稳定，使维生素效价降低的问题，极大地提高了维生素的稳定性，货架寿命可达二年以上。

在纳米级维生素的加工生产过程中，采用低温高压工艺将有害细菌的细胞壁完全破碎，使其失活，再通过微滤膜过滤工艺将其滤去。所以说，纳米级维生素是真正安全无菌的。

本发明的纳米级维生素微乳液可以在不同的行业中得到广泛的应用。

饲料行业

把纳米级维生素、氨基酸和其它营养成分处理成为纳米级彩色颗粒，根据纳米营养学原理复配成预混料，既可拌料，也可饮水，机体的生物利用率极高，并可以通过彩色颗粒在饲料中的分布，判断出饲料的混合均匀度。

纳米级液体维生素可广泛应用于幼畜幼禽的饲养和抗应激之用，也可以和其它热敏物质如微生态制剂等配成后喷涂液，应用到膨化饲料的生产中。

在纳米级维生素的均质过程中加入变性淀粉，通过高压喷雾干燥，还可以获得纳米级维生素粉末，纳米级维生素粉末比纳米级维生素微乳液的颗粒直径要大10～15nm。

化妆品行业

纳米级维生素可以添加到化妆品中去。如果化妆品是光学透明的，加本发明产品时效果更佳。这些化妆品包括用于皮肤、毛发的任何相关产品，但要注意在生产过程的适当时间加入纳米级维生素，以维持维生素的效价和与化妆品充分混合。

医药行业

纳米级维生素可广泛应用于医药行业，如做成针剂、输液液体、片剂等，用于治疗维生素缺乏症和相关疾病的辅助治疗。

饮料行业

纳米级维生素可广泛应用于饮料行业。这里所说的饮料包括碳酸饮料、矿泉水、各种水果饮料、巧克力、咖啡、牛奶、果蔬饮料、运动饮料和桶装水等。纳米级维生素作为运动饮料的添加剂效果最好，由于纳米级维生素的表面效应，可以快速补充因兴奋和激烈运动所需的营养成分。

保健品行业

纳米级维生素可以广泛应用于保健品行业。按照人体每日所需的各种维生素、必需氨基酸、微量元素、电解离子等形成组方，再强化进双歧因子和免疫因子，然后通过纳米化处理制成口服液，无论从配方的组成，还是从营养元素的吸收率、生物利用率和效价比方面，都有其无法比拟的优势。

具体实施方式

实施例1

把1000毫升去离子水加温至80℃，加入5克蔗糖脂肪酸酯，5克糊精，1克丙二醇，1克焦磷酸钠和50克低聚异麦芽糖，搅拌溶解；降温至30℃，缓慢加入55克维生素E醋酸酯；通过胶体磨进行均质乳化后，粗乳液进入70Mpa高压均质机中均质，并使用微滤膜过滤，滤液进入150Mpa压力的高压均质机，进行循环均质，至乳液的颗粒达到约25nm后，使用微滤膜过滤，得到约5％的维生素E透明微乳液。在均质过程中，用冷却系统将乳液的温度保持在约30℃左右。

该产品主要应用于化妆品行业和饮料行业。

实施例2

把1000毫升去离子水加温至75℃，加入5克蔗糖脂肪酸酯，5克糊精，1克丙二醇，1克焦磷酸钠和50克低聚异麦芽糖，搅拌溶解；降温至30℃，加入55克β-胡萝卜素；乳液通过胶体磨进行均质乳化后，粗乳液进入70Mpa高压均质机中均质，并使用微滤膜过滤，滤液进入150Mpa压力的高压均质机，进行循环均质，至乳液的颗粒达到约25nm后，使用微滤膜过滤，即可得到约5％的β-胡萝卜素透明微乳液。在均质过程中，用冷却系统将乳液的温度保持在约30℃左右。

该产品主要应用于饮料行业。

实施例3

把1000毫升去离子水加温至85℃，然后加入5克蔗糖脂肪酸酯，1克卵磷脂，8克糊精，2克甘油，1克焦磷酸钠，60克低聚异麦芽糖，搅拌降温至30℃，加入55克维生素A醋酸酯，20克维生素D₃，乳液通过胶体磨进行均质乳化后，粗乳液进入70Mpa高压均质机中均质，并使用微滤膜过滤，滤液进入150Mpa压力的高压均质机，进行循环均质，至乳液的颗粒达到约25nm后，使用微滤膜过滤，即可得到维生素AD₃透明微乳液。在均质过程中，用冷却系统将乳液的温度保持在约30℃左右。

该产品主要应用于饮料行业、饲料行业。

实施例4

把1000毫升去离子水加温至85℃，然后加入5克蔗糖脂肪酸酯，1克卵磷脂，8克糊精，1克丙二醇，1克焦磷酸钠，60克低聚异麦芽糖，搅拌降温至30℃，加入55克维生素A醋酸酯，20克维生素D₃，40克维生素C，乳液通过胶体磨进行均质乳化后，粗乳液进入70Mpa高压均质机中均质，并使用微滤膜过滤，滤液进入150Mpa压力的高压均质机，进行循环均质，至乳液的颗粒达到约25nm后，使用微滤膜过滤，即可得到复合维生素透明微乳液。在均质过程中，用冷却系统将乳液的温度保持在约30℃左右。

该产品主要应用于饮料行业、饲料行业。

实施例5

把1000毫升去离子水加温至80℃，然后加入5克蔗糖脂肪酸酯，1克卵磷脂，8克糊精，1克丙二醇，1克焦磷酸钠，60克低聚异麦芽糖，搅拌降温至30℃，加入55克维生素A醋酸酯，20克维生素E，40克维生素C；通过胶体磨进行均质乳化后，粗乳液进入70Mpa高压均质机中均质，并使用微滤膜过滤，滤液进入150Mpa压力的高压均质机，进行循环均质，至乳液的颗粒达到约25nm后，使用微滤膜过滤，即可得到复合维生素透明微乳液。在均质过程中，用冷却系统将乳液的温度保持在约30℃左右。

该产品主要应用于饮料行业。

实施例6

把1000毫升去离子水加温至80℃，然后加入5克蔗糖脂肪酸酯，2克吐温-80，8克糊精，1克丙二醇，2克焦磷酸钠，50克低聚异麦芽糖，50克氯化钠，搅拌溶解；降温至30℃，缓慢加入10克维生素E醋酸酯，25克维生素A醋酸酯，10克维生素D₃油，7克维生素K₃油，1克维生素B₁，3克维生素B₂，1克维生素B₆，1克维生素B₁₂(1％)，10克烟酸，25克泛酸，0.3克叶酸，20克维生素C，15克氯化胆碱；通过胶体磨进行均质乳化后，粗乳液进入70Mpa高压均质机中均质，并使用微滤膜过滤，滤液进入150Mpa压力的高压均质机，进行循环均质，至乳液的颗粒达到约25nm后，使用微滤膜过滤，即可得到复合维生素透明微乳液。在均质过程中，用冷却系统将乳液的温度保持在约30℃左右。

该产品主要应用于饲料行业。

实施例7

把1000毫升去离子水加温至85℃，然后加入5克蔗糖脂肪酸酯，5克糊精，2克甘油，1克焦磷酸钠，100克低聚异麦芽糖，50克氯化钠，搅拌溶解；降温至30℃，缓慢加入10克维生素E醋酸酯，25克维生素A醋酸酯，10克维生素D₃油，7克维生素K₃油，1克维生素B₁，3克维生素B₂，1克维生素B₆，1克维生素B₁₂(1％)，10克烟酸，25克泛酸，0.3克叶酸，20克维生素C，15克氯化胆碱，再加入40克蛋氨酸，40克赖氨酸；通过胶体磨进行均质乳化后，粗乳液进入70Mpa高压均质机中均质，并使用微滤膜过滤，滤液进入150Mpa压力的高压均质机，进行循环均质，至乳液的颗粒达到约25nm后，使用微滤膜过滤，即可得到复合维生素透明微乳液。在均质过程中，用冷却系统将乳液的温度保持在约30℃左右。

该产品主要应用于饲料行业。

实施例8

把1000毫升去离子水加温至85℃，然后加入5克蔗糖脂肪酸酯，3克吐温-80，5克糊精，2克丙二醇，1克焦磷酸钠，100克低聚异麦芽糖，50克氯化钠，搅拌溶解；降温至30℃，缓慢加入10克维生素E醋酸酯，25克维生素A醋酸酯，10克维生素D₃油，7克维生素K₃油，1克维生素B₁，3克维生素B₂，1克维生素B₆，1克维生素B₁₂(1％)，10克烟酸，25克泛酸，0.3克叶酸，20克维生素C，15克氯化胆碱，再加入40克蛋氨酸，40克赖氨酸，40毫升牛奶初乳提取物；通过胶体磨进行均质乳化后，粗乳液进入70Mpa高压均质机中均质，并使用微滤膜过滤，滤液进入150Mpa压力的高压均质机，进行循环均质，至乳液的颗粒达到约25nm后，使用微滤膜过滤，即可得到复合维生素透明微乳液。在均质过程中，用冷却系统将乳液的温度保持在约30℃左右。

该产品主要应用于饲料行业。

实施例9

把1000毫升去离子水加温至85℃，然后加入5克蔗糖脂肪酸酯，3克吐温-80，5克糊精，2克甘油，2克焦磷酸钠，100克低聚异麦芽糖，50克氯化钠，搅拌溶解；降温至35℃，缓慢加入10克维生素E醋酸酯，25克维生素A醋酸酯，10克维生素D₃油，7克维生素K₃油，1克维生素B₁，3克维生素B₂，1克维生素B₆，1克维生素B₁₂(1％)，10克烟酸，25克泛酸，0.3克叶酸，20克维生素C，15克氯化胆碱，再加入40克蛋氨酸，40克赖氨酸，40毫升牛奶初乳提取物，40克清凉茶醇；40克氯化铵，20克硫酸钠，20克硫酸镁，30克氯化钾，30克硫酸锌，通过胶体磨进行均质乳化后，粗乳液进入70Mpa高压均质机中均质，并使用微滤膜过滤，滤液进入150Mpa压力的高压均质机，进行循环均质，至乳液的颗粒达到约25nm后，使用微滤膜过滤，即可得到复合维生素透明微乳液。在均质过程中，用冷却系统将乳液的温度保持在约30℃左右。

该产品主要应用于饲料行业。

实施例10

把1000毫升去离子水加温至85℃，然后加入8克蔗糖脂肪酸酯，10克糊精，2克丙二醇，2克焦磷酸钠，100克低聚异麦芽糖和50克氯化钠，搅拌溶解；降温至35℃，缓慢加入8克维生素E醋酸酯，20克维生素A醋酸酯，10克维生素D₃油，7克维生素K₃油，1克维生素B₁，3克维生素B₂，1克维生素B₆，1克维生素B₁₂(1％)，10克烟酸，25克泛酸，0.3克叶酸，20克维生素C，15克氯化胆碱，再加入40克蛋氨酸，40克赖氨酸，60毫升牛奶初乳提取物，40克清凉茶醇；通过胶体磨进行均质乳化后，粗乳液进入70Mpa高压均质机中均质，并使用微滤膜过滤，滤液进入150Mpa压力的高压均质机，进行循环均质，至乳液的颗粒达到约25nm后，使用微滤膜过滤，即可得到复合维生素透明微乳液。在均质过程中，用冷却系统将乳液的温度保持在约30℃左右。

该产品主要应用于保健品行业。

Claims

1、纳米级维生素微乳液，其特征是在1000份去离子水中添加：

50～150份维生素

50～100份低聚异麦芽糖

5～10份乳化剂

1～3份低碳醇

5～10份糊精

1～2份焦磷酸钠

组成均相微乳液，且液体粒径小于50nm，

以上份数均为重量份数。

2、根据权利要求1所述的纳米级维生素微乳液，其特征是所述的乳化剂为蔗糖脂肪酸酯、吐温-80、卵磷脂中的至少一种。

3、根据权利要求1所述的纳米级维生素微乳液，其特征是所述的维生素可以是单一的维生素，也可以是复合维生素。

4、根据权利要求1所述的纳米级维生素微乳液，其特征是在微乳液中还可以添加50～200重量份的无机盐。

5、权利要求1所述纳米级维生素微乳液的制备方法，其特征是包括以下步骤：

a.去离子水加热至70～90℃，加入除维生素外的其余原料充分搅拌溶解；

b.乳液降温至20～40℃，加入维生素，充分搅拌溶解；

c.使用高压均质机在70Mpa压力下对乳液均质，并过滤；

d.滤液使用高压均质机在150Mpa压力下再次均质，并过滤后，得到纳米级的维生素微乳液。

6、根据权利要求5所述的纳米级维生素微乳液的制备方法，其特征是在均质过程中，通过冷却使乳液的温度保持在20～30℃。

7、根据权利要求5所述的纳米级维生素微乳液的制备方法，其特征是加入维生素后的乳液先使用胶体磨进行粗均质乳化，再使用高压均质机均质。

8、根据权利要求5所述的纳米级维生素微乳液的制备方法，其特征是均质后的乳液和微乳液使用聚碳酸酯柱状孔微滤膜过滤。