專利名稱：蛋白質(zhì)穩(wěn)定的乳狀液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在低pH及模擬胃環(huán)境中穩(wěn)定的蛋白質(zhì)穩(wěn)定的乳狀液，其可以用于食品中以及用于生物活性劑、益生微生物及營養(yǎng)素的口服給藥中。所述乳狀液也可以用于經(jīng)上胃腸道轉(zhuǎn)運(yùn)藥物、肽、激素、疫苗和基因治療劑至小腸。
給予生物活性劑的最方便途徑毫無疑問地是口服給藥?？诜o藥不需要熟練的醫(yī)學(xué)人員或嚴(yán)格的無菌條件，而其它給藥途徑如靜脈注射則需要。
但是現(xiàn)有技術(shù)熟知與口服給藥途徑相關(guān)的固有問題。為了使給予的藥劑吸收進(jìn)系統(tǒng)循環(huán)，它們必須穿過胃腸道到達(dá)小腸，在小腸中發(fā)生進(jìn)入血流的最大吸收。但是以此方式給予的藥劑通常在上胃腸道迅速降解。口服給予的物質(zhì)首先在口腔前庭遭遇唾液，唾液呈堿性并含有消化酶淀粉酶。之后物質(zhì)向下經(jīng)食管到達(dá)胃，在胃中，物質(zhì)處于高酸性條件并被強(qiáng)消化酶如胃蛋白酶、凝乳酶和脂酶降解。這對于越來越成為治療劑和藥劑主流的蛋白質(zhì)和肽是成問題的，它們在上胃腸道被蛋白酶迅速降解。最終，在到達(dá)小腸之前，物質(zhì)流經(jīng)胰液，其含有多種蛋白酶、脂酶和碳水化合物降解酶、膽汁和小腸液。
已經(jīng)有許多嘗試以保護(hù)藥劑抗上胃腸道的不利條件，以提高所給予的藥劑到達(dá)小腸的比例，從而提高口服給藥的藥劑的生物利用度。傳統(tǒng)的方式包括與藥劑一起給予特定的酶抑制劑，以降低酶降解量。然而這一途徑會損害正常胃功能。另外，改變胃酸度也是不希望的，因?yàn)樗嵝詶l件是消化所需的，對正常pH的任何破壞均可導(dǎo)致炎癥和感染。最近，已產(chǎn)生的精密的藥理學(xué)系統(tǒng)，如緩釋制劑和特殊化保護(hù)性腸衣，其保護(hù)所包裹的藥劑抗胃環(huán)境。其它的途徑使用脂質(zhì)體，其是磷脂小泡，可填充如非脂溶性藥物，這些藥物可保留到脂質(zhì)體被破壞。但是這些途徑高度復(fù)雜且因此而昂貴。因此，現(xiàn)有技術(shù)中需要簡單、廉價且低毒的輸送系統(tǒng)。
用于轉(zhuǎn)運(yùn)經(jīng)過上胃腸道不利條件的穩(wěn)定乳狀液需要使用復(fù)雜的乳化系統(tǒng)，這些乳化系統(tǒng)很昂貴且在使用前在臨床試驗(yàn)期間需要深入的毒理學(xué)測試以保證它們在是安全的。本發(fā)明的一個目的是提供乳狀液的制備方法，這類乳狀液在模擬胃環(huán)境中例如在低pH及存在通常在胃中發(fā)現(xiàn)的酶時是穩(wěn)定的，同時保持其生物活性或營養(yǎng)價值并可用于轉(zhuǎn)運(yùn)各種藥劑經(jīng)過上胃腸道到達(dá)小腸。另一相關(guān)目的是從食品級材料及易得的加工方法制備乳狀液，其廉價、易于生產(chǎn)且不需合成輸送系統(tǒng)所需的深入的毒理學(xué)測試。
當(dāng)開發(fā)口服給藥的藥劑時，重要的是考慮藥劑的口味和“口感”。熟知的是如果口服給藥的藥劑具有令人不快的味道，患者不愿意服藥。因此，本發(fā)明的進(jìn)一步相關(guān)目的是提供口味好的乳狀液，其可以用于在上胃腸道中保護(hù)口服給藥的藥劑并掩蓋所述的藥劑的味道。
本發(fā)明的再一目的是提供口味好的乳狀液，以在上胃腸道中保護(hù)口服給藥的藥劑，這類乳狀液在乙醇存在下是穩(wěn)定的且可以用于形成新的復(fù)合飲料、食品調(diào)味品和沙司的基料。
含有蛋和奶油的沙司很難生產(chǎn)，因?yàn)榘ㄟ@些成分的乳狀液在凍融過程中不穩(wěn)定。這不可避免地使得它們的長期保存以及廣泛應(yīng)用受到嚴(yán)重限制，因?yàn)椴豢赡芾鋬鰞Υ孢@類沙司。例如，對荷蘭式(Hollandaise)沙司(新鮮的以及從干成分復(fù)水的)的性質(zhì)的檢測揭示這一缺陷是當(dāng)?shù)亓闶凼袌鲋泄?yīng)的所有沙司的共性。另外，使用傳統(tǒng)技術(shù)和傳統(tǒng)配方進(jìn)行的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)未能實(shí)現(xiàn)凍融過程的明顯改善。
這一問題似乎與穩(wěn)定乳脂乳狀液的界面物質(zhì)的性質(zhì)相關(guān)。這一界面物質(zhì)在冷凍過程中被冰晶形成作用破壞，其結(jié)果是，乳狀液聚集形成團(tuán)塊，其即不好看又對口感有影響。因此，有利的是能生產(chǎn)一種基于一種成分如蛋或奶油的沙司，其保持傳統(tǒng)沙司如荷蘭式沙司的基本感官特征即奶油風(fēng)味和酸度而在凍融過程中又極少改變。其結(jié)果是可以開發(fā)具有迄今未知的穩(wěn)定性的新型沙司。
在本申請中，APSET(酸穩(wěn)定蛋白質(zhì)穩(wěn)定的乳狀液技術(shù))是指在一種食用蛋白或蛋白質(zhì)混合物或蛋白質(zhì)、磷脂和磷蛋白的混合物的溶液中乳化一種食用脂肪的方法，該溶液呈陽離子形式或轉(zhuǎn)化成陽離子形式(即帶凈正電荷)。如此形成的乳狀液對于凍融過程固有地穩(wěn)定，因此是各種食品和飲料如沙司和調(diào)味品的優(yōu)異成分。另外，形成這類食品的基料的所述乳狀液的表觀和口感也是優(yōu)異的。其它成分，典型地風(fēng)味劑或香料也可加入到用APSET形成的乳狀液中以根據(jù)任何特殊要求調(diào)節(jié)香味和風(fēng)味。
根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了產(chǎn)生蛋白質(zhì)穩(wěn)定的乳狀液(protein stabilised emulsions)的方法，所述方法包括如下步驟降低蛋白質(zhì)溶液的pH使之呈陽離子形式，加熱溶液直至蛋白質(zhì)被溶解，然后加入一種脂質(zhì)。
優(yōu)選地，在加熱蛋白質(zhì)溶液的步驟中，該蛋白質(zhì)溶液被加熱至約65℃。
優(yōu)選地，在降低pH值的步驟中，pH值被降至1.5-3.5之間。
任選地，蛋白質(zhì)溶液包括分級分離的或部分純化的食品級蛋白質(zhì)。
或者，蛋白質(zhì)溶液包括一種蛋白質(zhì)混合物。
任選地，溶液中的蛋白質(zhì)是大豆蛋白。
或者，溶液中的蛋白質(zhì)是卵清蛋白。
或者，溶液中的蛋白質(zhì)是卵黃蛋白。
任選地，脂質(zhì)是動物來源的。
或者，脂質(zhì)是植物來源的。
或者，脂質(zhì)是魚類來源的。
優(yōu)選地，最終溶液中的脂肪∶蛋白質(zhì)比例為10∶1至20∶1之間。
優(yōu)選地，通過高速混合從蛋白質(zhì)溶液和脂質(zhì)形成一種預(yù)乳狀液(pre-emulsion)。
優(yōu)選地，所述預(yù)乳狀液用高效分散技術(shù)處理以防止乳狀液產(chǎn)生乳狀液分層(creaming)。
任選地，所述高效分散技術(shù)是一種高壓閥式均質(zhì)機(jī)。
或者，所述高效分散技術(shù)是一種高剪切混合器。
或者， 所述高效分散技術(shù)是一種微流化床裝置(microfluidiser)。
或者，所述高效分散技術(shù)是超聲波處理。
優(yōu)選地，溶液的pH通過添加酸性溶液而降低。
任選地，酸性溶液是鹽酸。
或者，酸性溶液是檸檬酸。
優(yōu)選地，最終溶液的pH通過添加堿溶液而升高。
優(yōu)選地，堿溶液是氫氧化鈉。
可以加入糖。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種水包油乳狀液，其在低pH和乙醇水溶液中是穩(wěn)定的，其中所述乳狀液由陽離子形式的蛋白質(zhì)穩(wěn)定化的脂質(zhì)組成。
所述脂質(zhì)可含有一或多種生物活性化合物。
所述脂質(zhì)可含有脂溶性化合物。
所述脂質(zhì)可含有一種營養(yǎng)素。
所述脂質(zhì)可含有一種維生素。
所述脂質(zhì)可含有一種藥劑。
所述脂質(zhì)可含有一種激素。
所述脂質(zhì)可含有一種疫苗。
所述脂質(zhì)可含有一種蛋白質(zhì)或肽。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種油包水乳狀液，其在低pH和乙醇水溶液中是穩(wěn)定的，其中所述乳狀液由陽離子形式的蛋白質(zhì)穩(wěn)定化的脂質(zhì)組成，所述脂質(zhì)還包含通過一種蛋白質(zhì)在水油界面穩(wěn)定的一或多種水性包含體，所述水性包含體含有嵌入的物質(zhì)。
嵌入的物質(zhì)可包括水溶性化合物。
嵌入的物質(zhì)可包括一種營養(yǎng)素。
嵌入的物質(zhì)可包括一種維生素。
嵌入的物質(zhì)可包括細(xì)菌。
嵌入的物質(zhì)可包括一種藥劑。
嵌入的物質(zhì)可包括一種蛋白質(zhì)或肽。
優(yōu)選地，當(dāng)嵌入的物質(zhì)是細(xì)菌時，脂質(zhì)含有促進(jìn)細(xì)菌生長的營養(yǎng)素。
優(yōu)選地，水性包含體的大小沒有限制，其可適應(yīng)嵌入的物質(zhì)的大小。
可加入一種可溶的水膠體。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種食品或飲料，其包含本發(fā)明的第二方面或第三方面的蛋白質(zhì)穩(wěn)定的乳狀液。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了酸性、凍融穩(wěn)定的食用沙司或調(diào)味品，其包含本發(fā)明的第二方面或第三方面的蛋白質(zhì)穩(wěn)定的乳狀液。
優(yōu)選地，蛋白質(zhì)和脂質(zhì)是食用的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)。


圖1是各種形式乳狀液的示意圖，其可以通過所述方法產(chǎn)生；
圖2示出多次經(jīng)過微流化床裝置對酪蛋白酸鹽穩(wěn)定的乳狀液的顆粒大小分布的作用；圖3是所述蛋白質(zhì)穩(wěn)定的乳狀液的等電性質(zhì)的示意圖；圖4示出通過比表面積測定的pH，熱處理和脂肪∶蛋白質(zhì)比率對乳化效力的作用；圖5示出乳清蛋白穩(wěn)定的乳狀液在不同的酸中和兩次熱處理的乳化效力對比；圖6示出蛋白質(zhì)穩(wěn)定的乳狀液在模擬胃液中針對時間，脂肪含量和脂肪∶蛋白質(zhì)比率的變化的穩(wěn)定性示意圖；圖7示出當(dāng)暴露于模擬回腸液時，乳化脂肪的脂解作用示意圖；圖8是pH，脂肪含量，脂肪∶蛋白質(zhì)比率和貯藏溫度的變化對蛋白質(zhì)穩(wěn)定的乳狀液在3天期間穩(wěn)定性的主要作用的示意圖。
對APSET最初進(jìn)行的研究針對于使用衍生自乳酪蛋白和乳清蛋白的蛋白質(zhì)生產(chǎn)酸穩(wěn)定的及呈現(xiàn)新性質(zhì)的乳狀液。然而APSET原則上非限于使用乳蛋白，可以使用任何轉(zhuǎn)變?yōu)殛栯x子形式的(即具有凈正電荷)可食用的蛋白質(zhì)。因此，穩(wěn)定的乳狀液可以通過將可食用脂肪分散于可食用蛋白質(zhì)溶液中而形成，所述蛋白質(zhì)是陽離子形式的，或者隨后將其轉(zhuǎn)變?yōu)殛栯x子形式。
將蛋白質(zhì)從中性電荷(即等電點(diǎn))變?yōu)閮粽姾删_的pH，是特殊蛋白質(zhì)的氨基酸成分的作用，而且在不同蛋白質(zhì)是多種多樣的。因此，APSET中應(yīng)用的有效pH根據(jù)不同蛋白質(zhì)而加以最佳改變。
然而，通過APSET形成的乳狀液具有共同的性質(zhì)和新性質(zhì)，只是程度不同而非性質(zhì)不同。例如，大豆蛋白，蛋清蛋白和卵黃蛋白均示出賦予所述乳狀液在乙醇溶液中具有酸穩(wěn)定性，和暴露于模擬胃液中的抗性。因此，來自APSET的乳狀液可用于生產(chǎn)新的飲料和含乙醇的烈性甜酒，并還可以作為口服施用藥物，營養(yǎng)素，維生素等的載體。
表1提供了可以用于生產(chǎn)蛋白質(zhì)穩(wěn)定乳狀液的基本處方實(shí)例。使用乳清蛋白濃縮物，酪蛋白酸鈉，大豆蛋白分離物和蛋清蛋白。
表1乳狀液配方(共12種)
表2示出使用各種類型蛋白質(zhì)在pH1.5通過APSET生產(chǎn)的乳狀液的穩(wěn)定性。
所述結(jié)果是通過將一分乳狀液與二分乙醇水溶液混合而獲得的，所述乙醇水溶液的濃度在20％-100％范圍內(nèi)，所述混合物的穩(wěn)定性通過視覺檢測確定。
表2使用APSET原理但用不同類型蛋白質(zhì)產(chǎn)生的乳狀液在pH1.5時的乙醇穩(wěn)定性
代號-表示沒有不穩(wěn)定跡象；WPC＝乳清蛋白濃縮物；Cas＝酪蛋白酸鈉；SOY＝大豆蛋白分離物；EGG＝蛋清蛋白。
不考慮所述蛋白質(zhì)的來源，所述乳狀液在直至66％濃度的乙醇水溶液中均是穩(wěn)定的。上述蛋白質(zhì)中有三種的pH水平升高至2.5，并重復(fù)測試所述乙醇穩(wěn)定性。所述結(jié)果示于表3。將一分乳狀液與二分乙醇水溶液混合，所述乙醇溶液濃度在20％-100％范圍，通過視覺檢測確定所述混合物的穩(wěn)定性。
表3使用APSET原理但使用不同類型蛋白質(zhì)產(chǎn)生的乳狀液在pH2.5的乙醇穩(wěn)定性
代號-表示沒有不穩(wěn)定性跡象；WPC＝乳清蛋白濃縮物；Cas＝酪蛋白酸鈉；SOY＝大豆蛋白分離物。
還發(fā)現(xiàn)通過應(yīng)用APSET制備的乳狀液在模擬的胃液中至少穩(wěn)定6小時。
這些結(jié)果表明APSET是一種普通技術(shù)，其可以使用陽離子形式的任何蛋白質(zhì)進(jìn)行。APSET可廣泛應(yīng)用而且倘若用于穩(wěn)定所述乳狀液的蛋白質(zhì)已經(jīng)通過酸化轉(zhuǎn)化為具有凈正電荷的狀態(tài)，將使其呈現(xiàn)新的功能。
APSET也可用于生產(chǎn)酸性的，凍融穩(wěn)定的食用沙司或調(diào)味品，基于將食用脂肪在可食用的蛋白質(zhì)溶液中乳化，單獨(dú)或與其他食物成分混合，所述可食用蛋白質(zhì)是或隨后轉(zhuǎn)變?yōu)殛栯x子形式。
如下生產(chǎn)一種凍融穩(wěn)定的荷蘭沙司(蛋黃奶油酸辣醬)。
將乳脂(300g)，淀粉(20g)和干蛋黃(10g)在單獨(dú)的容器中預(yù)稱重。將水(570g)和葡萄糖漿(100g)加熱至40℃。使用高速攪拌器混合干蛋黃，將混合物溫度保持在40℃。將此混合物的pH用檸檬酸溶液調(diào)節(jié)為大約3.7左右。將所述混合物加熱至55℃，并使用高速攪拌器將熔化的乳脂摻合入含有卵黃蛋白的酸溶液中(典型地，5分鐘的加工時間足以形成穩(wěn)定的粗制的預(yù)乳狀液)。然后將所述預(yù)乳狀液勻漿形成分散的乳狀液。進(jìn)行這種操作的一種常規(guī)方式是將所述預(yù)乳狀液在5000psi下在55℃經(jīng)過微流化床裝置3次。在此階段，常規(guī)混合調(diào)味料(例如鹽(0.5％)和胡椒粉(0.03％))。最后將全部制品加熱至85℃，在此溫度下保持10分鐘，攪拌(以保證微生物學(xué)穩(wěn)定性)，充入帶蓋的無菌容器中并冷卻。使用APSET原理產(chǎn)生的產(chǎn)物(在這種情況下使用蛋類蛋白質(zhì))，與新鮮的酸組合時具有美味的黃油樣味道，而且示出在冷凍和融化后穩(wěn)定性無退化。
通常地，所述方法包括首先將蛋白質(zhì)溶解于一體積水中，隨后加入適當(dāng)?shù)乃嵋越档蚿H，加熱直至所述蛋白質(zhì)溶解，加入一種油以形成預(yù)乳狀液，然后用高效分散技術(shù)處理預(yù)乳狀液，以抑制乳狀液分層。優(yōu)選所述乳狀液的脂肪∶蛋白質(zhì)比率在10∶1和20∶1之間。所述蛋白質(zhì)必須是陽離子形式。
通過所述方法產(chǎn)生的蛋白質(zhì)穩(wěn)定的乳狀液具有新的性質(zhì)，其低于3.5的pH值和乙醇水溶液中是穩(wěn)定的。另外，當(dāng)pH降低時，所述蛋白質(zhì)穩(wěn)定的乳狀液的乙醇穩(wěn)定性提高。
另外，提供的蛋白質(zhì)穩(wěn)定的乳狀液在模擬胃液中是穩(wěn)定的，及在人唾液中是短期穩(wěn)定的，當(dāng)與模擬回腸液混合時是不穩(wěn)定的。因此，所述乳狀液可用于在上消化道中提供對一些制劑的防護(hù)作用，所述制劑包括于水包油乳狀液中的油相中或油水包水乳狀液的油相中的水相中。
本發(fā)明提供了從食物等級物質(zhì)中生產(chǎn)蛋白質(zhì)穩(wěn)定的乳狀液，其是安全的并具有商業(yè)價值。
蛋白質(zhì)穩(wěn)定的乳狀液是美味的，具有合意的味道并掩蓋了任何包含物的滋味。因此可將它們用作食物配料以形成新復(fù)合飲料，沙司和食品調(diào)味料的基料。所述乳狀液還可用于乙醇飲料中，因?yàn)樗鼈冊谝掖妓芤褐惺欠€(wěn)定的。所述蛋白質(zhì)穩(wěn)定的乳狀液可以用于增強(qiáng)含有生物活性劑，營養(yǎng)素或其它味道差的物質(zhì)如酊劑藥物和魚油的制品的美味。應(yīng)意識到在本發(fā)明中進(jìn)一步增強(qiáng)滋味可以通過加入甜料或香料和色素而達(dá)到。
圖1是通過所揭示的方法可以形成的乳狀液類型的圖示。更特別地圖1a和1b是可能的水包油類型乳狀液圖示，圖1c和1d是可能的水包油包水(water-in-oil-in-water)類型乳狀液圖示。首先提及圖1b，一種可能類型的乳狀液是水包油類型，其包含來源于蔬菜，動物或魚類的一種脂質(zhì)核心1，其是通過一種陽離子形式的界面蛋白2穩(wěn)定的，所述蛋白質(zhì)可以是乳蛋白如酪蛋白酸鹽或乳清蛋白，大豆蛋白，蛋清蛋白或卵黃蛋白或其組合。所述脂質(zhì)核心可以含有這樣的化合物，包括但非限于藥物，營養(yǎng)素，維生素，激素，疫苗和其它脂溶性化合物。所述脂質(zhì)核心或者含有具有營養(yǎng)價值的一種油相，例如魚油，魚肝油(圖1a)。另一種類型的乳狀液示于圖1c，其包含一種界面蛋白2，其保護(hù)來源于蔬菜，動物或魚類的脂質(zhì)核心1，其中所述脂質(zhì)核心具有許多水相包含物5。所述水相包含物5可以含有這樣的制劑，包括但非限于藥物，蛋白質(zhì)，基因產(chǎn)物和水溶性化合物6(圖1c)，其不能另外由1a和1b的乳狀液轉(zhuǎn)運(yùn)，或細(xì)菌7，其具有有用的或有益的性質(zhì)(圖1d)。例如，有明顯的跡象提示某些類型的乳酸菌如雙岐桿菌和Acidophillus spp.定居于下消化道對健康有益。這些培養(yǎng)物存在于嬰幼兒的消化道內(nèi)，并保護(hù)消化道免于被其它非所需細(xì)菌的侵染。通常難于施用這些細(xì)菌，因?yàn)樗鼈冊诘蚿H和小腸液中迅速被滅活，不能口服。在本發(fā)明中，可以將乳酸菌用所述乳狀液的保護(hù)性油外膜包被，將它們包含在內(nèi)在水性包含體中。還應(yīng)意識到在本發(fā)明中，在攜帶細(xì)菌的乳狀液的脂質(zhì)核心中可以包含促進(jìn)細(xì)菌生長的營養(yǎng)素。另外，可以調(diào)節(jié)所述水性包含體的大小以適于其它情況例如相對較大的細(xì)菌。
通過乳化將所述油類分散于水相中，而且新形成的脂肪表面是通過來自所述水相中的蛋白質(zhì)的吸附穩(wěn)定的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)意識到在乳化后顆粒大小分布是充分分散的以避免乳狀液分層，這是非常重要的。這可以通過使用高效分散技術(shù)達(dá)到，典型地是高壓閥均質(zhì)機(jī)，微流化床裝置，高剪切混合器或通過超聲進(jìn)行。針對水包油乳狀液，可以通過在微流化床裝置中重復(fù)處理降低顆粒大小而抑制乳狀液分層，這可以在天然分散壓力下(例如布朗運(yùn)動)克服乳狀液分層傾向。圖2例證了在重復(fù)多次經(jīng)過微流化床裝置后低于乳狀液分層閾值的顆粒大小和顆粒百分?jǐn)?shù)。適當(dāng)?shù)念w粒大小依賴于具體應(yīng)用。例如相對較大的顆粒，如水中油包水乳狀液的水相中包含較大的顆粒例如細(xì)菌，蛋白質(zhì)穩(wěn)定的球體的輪廓大小必須較大，以適于插入的物質(zhì)。在這種情況下，通過乳狀液的非脂相粘度確定乳狀液分層情況，并可以通過加入任何適當(dāng)?shù)氖澄锱淞先缢z體或碳水化合物而控制。
已知蛋白質(zhì)如乳蛋白在pH4.5-5.0范圍具有等電點(diǎn)。在中性pH，所述蛋白質(zhì)是通過凈負(fù)電荷而穩(wěn)定的，如圖3所示。這種電荷當(dāng)pH降低時減少，而且在等電點(diǎn)為0，所述等電點(diǎn)沒有凈電荷。在等電點(diǎn)周圍的區(qū)域中，即等電“井”中，蛋白質(zhì)的溶解性降低，而且其穩(wěn)定脂滴的能力明顯降低。在等電井之下，存在凈正電荷。所述比表面積(SSA)是乳化效力的一種測定指標(biāo)，并指示潛在的長期穩(wěn)定性。圖4示出當(dāng)在65℃或85℃的溫度及在脂肪∶蛋白質(zhì)比率(F/P)為10∶1或20∶1的情況下，通過本發(fā)明方法生產(chǎn)的乳狀液的SSA。在等電“井”之上，即在pH5.0之上，在85℃進(jìn)行的較高熱處理降低乳化效力。然而，從圖4可以看出，在等電“井”之下即低于pH4.0，本方法中使用的溫度是不重要的。通過本發(fā)明方法生產(chǎn)的蛋白質(zhì)穩(wěn)定的乳狀液在pH降低時更加分散。在酸性條件下可以使用65-85℃之間的任何溫度，而不降低乳化效力。然而，在所述方法中使用適當(dāng)?shù)闹尽玫鞍踪|(zhì)比率是重要的，以獲得充分分散的乳狀液(SSA＞20m2g-1)。更確切地講，以10∶1的脂肪∶蛋白質(zhì)比率生產(chǎn)的蛋白質(zhì)穩(wěn)定乳狀液，比以20∶1的比率生產(chǎn)的樣品明顯地更分散，盡管在此范圍內(nèi)任何比率均產(chǎn)生穩(wěn)定的乳狀液。
令人驚奇地發(fā)現(xiàn)通過本發(fā)明方法生產(chǎn)的蛋白質(zhì)穩(wěn)定乳狀液，在乙醇和低pH中可以穩(wěn)定相當(dāng)長的一段時間，這與本領(lǐng)域現(xiàn)有認(rèn)識是對立的(MOHANTY等，1988；HUNT等，1994；ABGOOLA等，1996)。盡管所述蛋白質(zhì)穩(wěn)定乳狀液在低pH下是穩(wěn)定的，但意外地還發(fā)現(xiàn)通過本發(fā)明方法生產(chǎn)的乳狀液在存在消化酶的模擬胃液中是穩(wěn)定的，所述酶如胃蛋白酶和腎素。
生產(chǎn)由乳清蛋白和酪蛋白酸鹽穩(wěn)定的乳狀液的實(shí)施例和方法在以下進(jìn)一步闡述。
將乳清蛋白濃縮物(75％)加入蒸餾水中，加熱至50℃并攪拌溶解。然后將此溶液的pH用檸檬酸溶液(0.1M，即19.2gl-1)調(diào)節(jié)為所需pH值。加入一種適當(dāng)?shù)挠皖惡吞?，在這種情況下加入的油類是植物油。加入食糖是保持恒定的固體水平，在所述步驟中可以不用加入。然后使用Silverson高速混合器形成粗乳狀液(在50℃進(jìn)行2分鐘)。然后將此粗乳狀液加熱至65℃(等于巴氏滅菌)或85℃(高熱處理)30分鐘。接著將此乳狀液冷卻至50℃，并用高效分散技術(shù)處理；在這種情況下使用微流化床裝置，在10000psi下進(jìn)行5次。
將適量的酪蛋白酸鈉加入500ml溫?zé)岬恼麴s水(65℃)中，以達(dá)到脂肪∶蛋白質(zhì)比率為10∶1-15∶1，并用力攪拌。然后逐漸加入HCl(3.0M)將pH調(diào)節(jié)為1.5，將溫度保持在65℃。然后加入脂肪和蔗糖(典型地使脂肪含量為10-15％)。如果需要，在所述步驟中可以不加入蔗糖。然后將此混合物用高剪切Silverston混合器在65℃處理2分鐘。加入蒸餾水調(diào)節(jié)終體積，并用高效分散技術(shù)處理，在這種情況下使用微流化床裝置，典型的在10000psi使用5次。
應(yīng)承認(rèn)盡管實(shí)施例5和6已經(jīng)提供了由乳清蛋白或酪蛋白酸鹽穩(wěn)定的乳狀液，但所述乳狀液也可以通過分離的乳蛋白，卵清蛋白，卵黃蛋白，大豆蛋白或所述蛋白質(zhì)混合物穩(wěn)定。
圖5示出不考慮降低所述蛋白質(zhì)溶液的pH值所使用的酸，生產(chǎn)所述乳狀液的方法中使用的pH控制所述蛋白質(zhì)穩(wěn)定乳狀液的效力。然而，通過本發(fā)明方法在鹽酸溶液中生產(chǎn)的乳狀液比在檸檬酸中生產(chǎn)的乳狀液略加分散。特別地，當(dāng)檸檬酸是酸化劑時，加熱溫度沒有明顯作用，但使用鹽酸時，較高溫度的熱處理產(chǎn)生更加分散的乳狀液。
前述的蛋白質(zhì)穩(wěn)定乳狀液是使用分級分離的或部分純化的食物等級蛋白質(zhì)。也可成功地使用蛋白質(zhì)混合物。例如，可以使用全奶蛋白生產(chǎn)在酸性pH值穩(wěn)定的乳狀液。如下進(jìn)行預(yù)處理以降低乳糖和礦物質(zhì)含量是有利的。通過高速離心分離(標(biāo)準(zhǔn)奶油分離器，35-68℃)，從全奶中除去脂肪。將此脫脂奶經(jīng)巴氏滅菌法滅菌(72℃/15s)，以保證微生物穩(wěn)定性，然后通過超濾濃縮至一半體積(中空纖維膜，隔絕30,000 Daltons物質(zhì))。加入蒸餾水恢復(fù)原體積，并將所述混合物再濃縮至一半體積。加入等體積的蒸餾水，并重復(fù)將體積減少。所得溶液除去碳水化合物和礦物質(zhì)，并典型地含有4％以上的真蛋白質(zhì)。然后將所述蛋白質(zhì)溶液用檸檬酸處理使pH降至2.4。一種呈現(xiàn)與APSET技術(shù)相關(guān)特性的穩(wěn)定乳狀液，可以通過使用微流化床裝置或傳統(tǒng)的泵均質(zhì)機(jī)將脂質(zhì)直接在所述蛋白質(zhì)溶液中乳化而產(chǎn)生微流化床裝置。上述預(yù)處理是便宜及有用的，因?yàn)樗龅鞍踪|(zhì)含量和純化程度可易于通過改變保留物與稀釋劑的比率，及通過在超慮期間操縱濃度而調(diào)節(jié)。另外，因?yàn)橛糜谌榛牡鞍踪|(zhì)不用干燥，因此自然節(jié)約費(fèi)用。蛋白質(zhì)穩(wěn)定乳狀液的性質(zhì)發(fā)現(xiàn)通過這種方法產(chǎn)生的蛋白質(zhì)穩(wěn)定乳狀液在短期暴露于人唾液時不喪失穩(wěn)定性。將所述乳狀液(pHl.5)與唾液混合，保持15秒鐘，然后移入模擬胃液中，所述乳狀液不喪失穩(wěn)定性或未觀測到變化。
使用模擬胃液測試所述蛋白質(zhì)穩(wěn)定乳狀液在胃液中的穩(wěn)定性。模擬胃液是通過將以下化合物溶解于無菌蒸餾水中，并使用鹽酸將pH調(diào)節(jié)為1.5而制備的。
表1用于形成模擬胃液的化合物 生產(chǎn)一類乳狀液并加熱至37℃，之后與模擬胃液以1∶4混合。將混合物在37℃孵育接近5小時，并有規(guī)律地監(jiān)測顆粒大小分布。當(dāng)在模擬胃液中孵育接近5小時以上時，對所述乳狀液的脂肪含量及脂肪∶蛋白質(zhì)比率在主要作用示于圖6。當(dāng)在模擬胃液中孵育時，在第一個小時內(nèi)所述比表面積明顯降低，但之后變化非常小。所述乳狀液的脂肪含量對其在模擬胃液中的穩(wěn)定性的作用很小，然而具有脂肪∶蛋白質(zhì)比率為10∶1的乳狀液比20∶1的乳狀液在模擬胃液中更穩(wěn)定。后者也可見于圖4。在1O∶1比率，在5小時以上所述乳狀液顆粒大小沒有或基本沒有明顯變化。這是重要的，因?yàn)樵谶@段時間內(nèi)食物從胃進(jìn)入下消化道。
然而，不管所述乳狀液在胃的酸性條件下的穩(wěn)定性，應(yīng)意識到為使一種生物活性劑全身性循環(huán)吸收，所述乳狀液在小腸內(nèi)必需降解以釋放包含于其中的生物活性物質(zhì)。將通過所述方法制備的一種乳蛋白穩(wěn)定乳狀液在模擬回腸液中進(jìn)行測試，以分析所述乳狀液在小腸中的降解潛力。使用表2所示成分制備pH7的模擬回腸液
表2模擬回腸液的成分 如前述以1∶4比率，在pH1.5，37℃，將所述乳狀液在模擬胃液中測試3小時。然后將部分胃內(nèi)容物，包括所述乳狀液，與模擬的回腸液混合(1∶4比率，pH7.O)，并在37℃孵育接近4小時。脂質(zhì)通常被小腸中的酶降解為游離脂肪酸。因此為測定小腸中的降解情況，每隔1小時測定一次混合物中游離脂肪酸含量，結(jié)果示于圖7。觀測到游離脂肪酸含量遞增性提高。
因此通過本發(fā)明方法生產(chǎn)的蛋白質(zhì)穩(wěn)定乳狀液在模擬胃液環(huán)境中可以穩(wěn)定接近5小時，但在接近回腸的環(huán)境條件下降解。更特別地，水包油乳狀液易于被脂肪酶作用并釋放游離脂肪酸，而水中油包水乳狀液釋放包被的水相插入體，這是外部保護(hù)性蛋白質(zhì)層去穩(wěn)定的結(jié)果。
本發(fā)明所述新的乳狀液在乙醇水溶液中是穩(wěn)定的。圖8a示出在生產(chǎn)一天后，pH，脂肪含量，脂肪∶蛋白質(zhì)比率(f/p)和貯存溫度的變化對蛋白質(zhì)穩(wěn)定乳狀液在乙醇中穩(wěn)定性的主要作用，圖8b示出在生產(chǎn)三天后前述指征對在乙醇中穩(wěn)定性的作用。從圖8a和8b中可以看出，當(dāng)制備所述乳狀液時使用的pH對乙醇穩(wěn)定性起決定性作用，而乳狀液的脂肪含量和脂肪∶蛋白質(zhì)比率的影響是次要的。在3天后，乙醇穩(wěn)定性還較高。
在本發(fā)明的一種形式中，所述乳狀液可以用于乙醇飲料中如奶油甜酒。
本發(fā)明所述的蛋白質(zhì)穩(wěn)定乳狀液和生產(chǎn)蛋白質(zhì)穩(wěn)定乳狀液的方法，可以用于穩(wěn)定敏感的生物活性化合物，例如維生素A。在所述油相中包含所述化合物保證所述生物活性物質(zhì)的充分分散及有助于消化。另外，所述乳狀液是微生物學(xué)穩(wěn)定的，因?yàn)樯a(chǎn)其時是酸性的和使用熱處理。在其它情況中，所述乳化過程可以在略低溫度例如50℃進(jìn)行，以限制對生物活性化合物的熱損害。
可以相對簡便地生產(chǎn)具有小于1μ顆粒滴大小的微乳狀液。通過APSET方法生產(chǎn)的這種類型的乳狀液是物理穩(wěn)定的和布朗運(yùn)動的，保證乳狀液分層的發(fā)生率非常低，即幾年以上。微乳狀液對攜帶脂溶性物質(zhì)而言是理想的，但是不能包被細(xì)菌相關(guān)尺寸的顆粒(0.5-2μ)。為保護(hù)這種顆粒，乳狀液的小滴直徑必須超過所保護(hù)的顆粒。理想地，所述顆粒的直徑在5-20u范圍內(nèi)。這種穩(wěn)定的乳狀液可以通過APSET原理生產(chǎn)。例如，可以通過以下方式生產(chǎn)大乳狀液將乳清蛋白濃縮物(WPC75，17.5g)溶解于蒸餾水中(50，250g)。用鹽酸將pH調(diào)節(jié)為1.5。通過裝備乳化頭的高速實(shí)驗(yàn)室混合器(Silverson Machines，Chesham，Bucks)摻入大豆油(170g)。加入水(在50℃)將總量調(diào)節(jié)為500g。摻入淀粉(0.1％)并通過在80℃處理15分鐘成為膠狀。將所得乳狀液移至帶蓋子的無菌壺中，迅速冷卻至＜20℃并貯存。所述乳狀液在6℃至少穩(wěn)定幾周。典型的顆粒大小分布是
所述單獨(dú)的步驟只是舉例說明。所述淀粉是非必需的，而且可以用任何水膠體或食物等級的物質(zhì)置換，所述物質(zhì)在pH1.5-4.0范圍內(nèi)是穩(wěn)定的，而且其提高所述乳狀液的粘度，在長期貯存期間足以抑制乳狀液分層。
所述乳狀液還可以用于將各種制劑運(yùn)經(jīng)上消化道，包括但非限于細(xì)菌，蛋白質(zhì)和肽，激素，疫苗，基因治療物質(zhì)，常規(guī)藥物，營養(yǎng)素和維生素。
另外，在不偏離本發(fā)明指定范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明加以修改和改良。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生蛋白質(zhì)穩(wěn)定的乳狀液的方法，包括降低蛋白質(zhì)溶液的pH以將其轉(zhuǎn)換為陽離子形式，將所述溶液加熱直至所述蛋白質(zhì)溶解，然后加入一種脂質(zhì)。
2.權(quán)利要求1的方法，其中將所述蛋白質(zhì)溶液加熱至大約65℃。
3.前述任一權(quán)利要求的方法，其中將所述pH值降低至1.5和3.5之間。
4.權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)的方法，其中所述蛋白質(zhì)溶液包含分級分離或部分純化的食品級蛋白質(zhì)。
5.權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)的方法，其中所述蛋白質(zhì)溶液包含一種蛋白質(zhì)混合物。
6.前述任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述蛋白質(zhì)溶液中的蛋白質(zhì)是大豆蛋白。
7.權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)的方法，其中所述蛋白質(zhì)溶液中的蛋白質(zhì)是卵清蛋白。
8.權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)的方法，其中所述蛋白質(zhì)溶液中的蛋白質(zhì)是卵黃蛋白。
9.前述任一權(quán)利要求的方法，其中所述脂質(zhì)來源于動物。
10.權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)的方法，其中所述脂質(zhì)來源于植物。
11.權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)的方法，其中所述脂質(zhì)來源于魚類。
12.前述任一權(quán)利要求的方法，其中最后的乳狀液中脂肪∶蛋白質(zhì)比率介于10∶1和20∶1之間。
13.前述任一權(quán)利要求的方法，其中從所述蛋白質(zhì)溶液和脂質(zhì)中通過高速混合產(chǎn)生一種預(yù)乳狀液。
14.權(quán)利要求13的方法，其中將所述預(yù)乳狀液用高效分散技術(shù)處理以防止乳狀液分層。
15.權(quán)利要求14的方法，其中所述高效分散技術(shù)是高壓閥均質(zhì)機(jī)。
16.權(quán)利要求14的方法，其中所述高效分散技術(shù)是一種高剪切混合器。
17.權(quán)利要求14的方法，其中所述高效分散技術(shù)是一種微流化床裝置(microfluidiser)。
18.權(quán)利要求14的方法，其中所述高效分散技術(shù)是超聲技術(shù)。
19.前述任一權(quán)利要求的方法，其中所述溶液的pH通過加入一種酸性溶液降低。
20.權(quán)利要求19的方法，其中所述酸性溶液是鹽酸。
21.權(quán)利要求19的方法，其中所述酸性溶液是檸檬酸。
22.前述任一權(quán)利要求的方法，其中終溶液的pH通過加入一種堿性溶液提高。
23.權(quán)利要求22的方法，其中所述堿性溶液是氫氧化鈉溶液。
24.前述任一權(quán)利要求的方法，其中加入一種糖。
25.一種在低pH和乙醇水溶液中穩(wěn)定的油水乳狀液，其中所述乳狀液由由陽離子形式的一種蛋白質(zhì)穩(wěn)定的一種脂質(zhì)組成。
26.一種在低pH和乙醇水溶液中穩(wěn)定的油水乳狀液，其中所述乳狀液由通過權(quán)利要求1-24所述方法由陽離子形式的一種蛋白質(zhì)穩(wěn)定的脂質(zhì)組成。
27.權(quán)利要求25-26任一項(xiàng)的油水乳狀液，其中所述脂質(zhì)含有一或多種生物活性化合物。
28.權(quán)利要求25-26任一項(xiàng)的油水乳狀液，其中所述脂質(zhì)含有脂溶性化合物。
29.權(quán)利要求25-26任一項(xiàng)的油水乳狀液，其中所述脂質(zhì)含有一種營養(yǎng)素。
30.權(quán)利要求25-26任一項(xiàng)的油水乳狀液，其中所述脂質(zhì)含有一種維生素。
31.權(quán)利要求25-26任一項(xiàng)的油水乳狀液，其中所述脂質(zhì)含有一種藥物制劑。
32.權(quán)利要求25-26任一項(xiàng)的油水乳狀液，其中所述脂質(zhì)含有一種激素。
33.權(quán)利要求25-26任一項(xiàng)的油水乳狀液，其中所述脂質(zhì)含有一種疫苗。
34.權(quán)利要求25-26任一項(xiàng)的油水乳狀液，其中所述脂質(zhì)含有一種蛋白質(zhì)或肽。
35.一種在低pH和乙醇水溶液中穩(wěn)定的水包油包水乳狀液，其中所述乳狀液由由陽離子形式的蛋白質(zhì)穩(wěn)定的一種脂質(zhì)組成，其中所述脂質(zhì)還含有一或多種在水油界面由蛋白質(zhì)穩(wěn)定的水性包含體，而且其中所述水性包含體含有嵌入的物質(zhì)。
36.一種在低pH和乙醇水溶液中穩(wěn)定的水包油包水乳狀液，其中所述乳狀液由通過權(quán)利要求1-24所述方法以陽離子形式的蛋白質(zhì)穩(wěn)定的脂質(zhì)組成，其中所述脂質(zhì)還包含一或多種通過蛋白質(zhì)在水油界面穩(wěn)定的水性包含體，而且其中所述水性包含體含有嵌入的物質(zhì)。
37.權(quán)利要求35-36任一項(xiàng)的水包油包水乳狀液，其中所述嵌入的物質(zhì)包括水溶性化合物。
38.權(quán)利要求35-36任一項(xiàng)的水包油包水乳狀液，其中所述嵌入的物質(zhì)包括一種營養(yǎng)素。
39.權(quán)利要求35-36任一項(xiàng)的水包油包水乳狀液，其中所述嵌入的物質(zhì)包括一種維生素。
40.權(quán)利要求35-36任一項(xiàng)的水包油包水乳狀液，其中所述嵌入的物質(zhì)包括細(xì)菌。
41.權(quán)利要求35-36任一項(xiàng)的水包油包水乳狀液，其中所述嵌入的物質(zhì)包括一種藥物制劑。
42.權(quán)利要求35-36任一項(xiàng)的水包油包水乳狀液，其中所述嵌入的物質(zhì)包括一種蛋白質(zhì)或肽。
43.權(quán)利要求40的水包油包水乳狀液，其中所述脂質(zhì)含有促進(jìn)細(xì)菌生長的營養(yǎng)素。
44.權(quán)利要求35-43任一項(xiàng)的水包油包水乳狀液，其中所述水性包含體的大小沒有限制，其可以與嵌入物質(zhì)大小相配。
45.權(quán)利要求35-44任一項(xiàng)的水包油包水乳狀液，其中可以加入一種可溶性水膠體。
46.權(quán)利要求35-45任一項(xiàng)的水包油包水乳狀液，其中加入一種碳水化合物。
47.一種包含權(quán)利要求25-46任一項(xiàng)的蛋白質(zhì)穩(wěn)定的乳狀液的食品或飲料。
48.包含權(quán)利要求25-46任一項(xiàng)的蛋白質(zhì)穩(wěn)定的乳狀液的酸性、凍融穩(wěn)定的食用沙司或調(diào)味品。
全文摘要
一種生產(chǎn)蛋白質(zhì)穩(wěn)定的乳狀液的方法，其包括通過加入酸溶液降低蛋白質(zhì)溶液的pH值使其變?yōu)殛栯x子形式，加熱所述溶液至蛋白質(zhì)溶解，然后加入一種脂質(zhì)。所述脂質(zhì)典型為分級分離或部分純化的蛋白質(zhì)但也可以包含蛋白質(zhì)混合物。所述蛋白質(zhì)必須是陽離子形式。也提供了用該方法制備的水包油乳狀液和水包油包水乳狀液。
文檔編號B01J13/00GK1422121SQ0180770
公開日2003年6月4日 申請日期2001年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月6日
發(fā)明者唐納德·莫爾, 雪莉·康納, 南?！湼窭赘? 肖舍爾·納雷恩 申請人:漢納研究所