营养增补剂组合物及方法

专利名称：营养增补剂组合物及方法
背景技术：
本申请要求2002年12月20日提交的美国非临时申请系列10/324,637的优先权，所述申请的全部引入于此作为参考。
背景技术：
发明领域本发明涉及营养增补剂组合物。特别，本发明涉及含有可生物利用形式的乳清蛋白，氨基酸及其他有益成分的营养增补剂，及制备该组合物的方法。本发明还涉及含有该组合物的食品，及使用该组合物的方法。
相关现有技术的描述在整个有记录的历史中，充分的营养被公认为保持身体健康最重要的一个因素。特别是蛋白质，被认为是一种重要的营养物，无论得自肉类，乳制品，或其它来源。乳制品被广泛地用作健康饮食的一个部分实际上，发酵全脂牛奶(酸奶酪)的消费可能与前苏联部分区域，特别是高加索区域显著长的平均寿命有关。
乳清，又名Serum lactis，是制酪工业的一个副产物。其制备是通过在接近等电点的pH值下酸化牛奶，然后分离凝乳以回收乳清液体。其他方法包括通过向全脂牛奶中加入凝乳性物质使乳酪蛋白絮凝或凝结，然后分离出乳清液体。所谓的″甜味乳清″是通过在大约是牛奶的，但高于大约5.8-6.0的pH值下絮凝制备的。典型地，甜味乳清得自烹调或未烹调的紧迫凝乳，如用于制备Emmental，Gruyere，及Cheddar型乳酪的凝乳。酸乳清源于新鲜凝乳沙的加工，″混合″乳清源于软凝乳和斑纹凝乳(即，用于制备蓝干酪的凝乳)的加工。
乳清组成的不同取决于原料奶的组成和所选择的工艺。通常，乳清含有脂肪，矿物质，乳酸，凝结酶，和含氮化合物，但是却缺乏存在于全脂牛奶或脱脂乳中的大部分脂肪，脂溶性维生素，酪蛋白，和酪蛋白-结合钙和磷酸盐。例如，牛乳总蛋白含量的大约80％，但只是乳清蛋白含量的大约20％，由酪蛋白组成。乳清的蛋白质部份包括各种可溶性乳蛋白质，β-乳球蛋白，α-乳白蛋白，血清蛋白，免疫球蛋白，和氨基酸。
传统上，乳清被用作肥料和动物饲料的组份。它还是广泛使用的且有良好记录的人的药物。黄疸、皮肤感染、生殖尿路感染、性疾病、癫痫症、和发烧都曾使用乳清治疗。近来，发现定期地消费乳清会得到增强免疫的效果，并可帮助去除致癌环境因素的污染。乳清还是一种运动员、健美爱好者、以及其它对获得并保持最佳营养状况、免疫系统状态、和全身健康感兴趣的人的重要的营养增补剂。调理进度常常包括每日多次地消费大量液体乳清。因此，有大量消费者对便利的乳清饮食来源感兴趣。
消费者可以得到各式各样的含有乳清、氨基酸、及其他有益成分的营养增补剂。对于本说明书，术语″营养增补剂″，″食品增补剂″，和″食物增补剂″可互换使用。举例来说，Almada等(U.S.5,726,146)公开了非甾族的合成代谢食物增补剂和提高脂肪除外体重而不提高脂肪物质的方法。该增补剂含有肌酸，牛磺酸，核糖核酸，和碳水化合物，并可含有其他成分如α-酮戊二酸，β-羟基-β-甲基丁酸，及其盐。增补剂可以单独使用或与含有蛋白质、碳水化合物、维生素、矿物质、及其他氨基酸的营养物基质一同使用。
Bounous等(U.S.5,451,412)和Gold等(U.S.5,230,902)提供用作食品增补剂的未变性乳清蛋白浓缩物，及制备该浓缩物的方法。该浓缩物所含蛋白质处于基本未变性的状态；其生物活性取决于源于蛋白质组分的氨基酸及小型肽的总体特性。可以加入维生素B1和B2以进一步提高生物活性。
Henderson(PCT申请WO 00/37087)公开了广泛的食物增补剂，其含有可生物利用的矿物质，维生素，植物营养物，草药，抗氧化剂，和酶。矿物质以氨基酸螯合物形式存在。
Jarowski(U.S.5,559,142)示出一种通用的饮食蛋白质补充物，其由4种必需的氨基酸(L-色氨酸，L-25蛋氨酸，L-缬氨酸，L-盐酸赖氨酸)的共混物组成。至少前三种氨基酸的相对比例与人血浆中相应的比例(禁食后)一致。
Maubois等人(U.S.4,427,658)公开了由乳清蛋白质衍生的总酶催化的水解产物及得到该水解产物的方法。其组成包括基本上无残余蛋白质的肽水解产物，其中至少50％的肽含有2-5个氨基酸，而70％-90％存在于肽中的氮含有少于10个氨基酸。该组合物用作食品增补剂(以药丸形式)，疗养食品，或特护食品(通过肠道给药)。
Meade(U.S.5,631,031)描述了不溶于水的氨基酸盐，其可用作反刍动物和人的增补剂。该增补剂可以引入到面粉或其他与食物相容的载体中。
O′Donnell等(欧洲专利1108429 A2)提供了用作氨基酸或蛋白质增补剂的氨基酸组合物，旨在治疗和/或处理氨基酸代谢疾病例，如类苯丙酮酸尿症。该组合物含有选定的氨基酸，其他标准营养物(矿物质，微量元素，维生素，调味剂，等等)，并加入增稠剂如预糊化淀粉，变性淀粉，胶质，或纤维素。
Regnault等(欧洲专利1208749A1和PCT申请WO 99/5517)描述了一种蛋白质增补剂，制备和使用该增补剂的方法，及含有该增补剂的食品组合物。该增补剂含有至少25wt％(优选80％)的蛋白质；色氨酸转/中性氨基酸的比例至少为0.06。
Shay等人(U.S.4,439,525)公开高甲硫氨酸含量的巴斯德毕赤氏酵母菌株的酵母。其酵母对单细胞蛋白的制备具有好的生产能力，而且与其他酵母相比具有更高的氨基酸含量。该酵母细胞干燥后使用。发酵罐排出物也可以干燥后用作高蛋白质动物饲料。
乳清还用作肥料。例如，Brinker等人(U.S.6,245,713)描述了具有增强生物有效性的处理组合物，用于施加至植物的叶上以增强施加到叶上的物质传递到其作用位置上的传递效率。该组合物包括除草剂，烷基醚表面活性剂，胺型表面活性剂，及阳离子的或可以质子化以变成阳离子的氨基。它们以固体或液态浓缩物形式提供，并在使用之前与水混合。
Kinnersley等人(U.S.5,840,6565,350,735)公开了水溶性的组合物，及使用该组合物以增强肥料吸收并促进植物生长的方法。该组合物含有水溶性的聚(有机酸)，特别是聚(氨基酸)，如聚(天冬氨酸)及其共聚物，并可以通过喷雾施用。
Miyazawa等(欧洲专利1208749 A1和美国申请20020095696)描述了一种分蘖促进剂，施用于植物叶面以促进植物侧枝的生长。其组成包括氨基酸如脯氨酸或次黄嘌呤核苷作为有效成份。U.S.6,448,202描述了含有氨基酸的防枯萎试剂。
尽管有许多现有的不同产品，但没有一种已知的产物以方便的、易于使用的、容易携带、和容易储存的形式含有有效量的乳清。如上所述，健美爱好者及其他运动员可能每天，优选每2-6小时要消耗好几个品脱的液体乳清，以保持均匀的身体负荷。液或固态的乳清容易在健康食品商店中得到，但基本上不可能在一般的饭店或超级市场中得到。因此，希望保持所需消费计划的一般用户不得不携带他的或她的补给去工作或学校。液体(即瓶装的)乳清庞大且不方便携带。脱水的固态乳清必须在混料机中复原，但混料机是寻常的厨房用具，在典型的工作地点很少能找到。
因此，需要一种营养组合物，其包括可生物利用形式的乳清，生产成本有利，而且使用容易方便。
发明概述根据其主要方面和广泛意义上的描述，本发明包括营养增补剂组合物，该组合物含有乳清蛋白、氨基酸、及其他有益组分的混合物，和制备呈营养富集、易于使用形式的组合物的方法。本组合物可包装到方便尺寸、储存或运输与使用一样容易的容器中，并且存储稳定而不需要冷冻。
本发明一个重要特征是制备该组合物的方法，其包括在适当的温度和pH值下加工乳清蛋白，氨基酸，矿物质，维生素，及其他选定地成分的混合物的步骤。通过将混合物的pH值调节至2.5-5.0范围内，以及在适当的温度下进行加工，可以得到含有惊人大量的生物易吸收形式的乳清蛋白质(及其他有益组分)的凝胶组合物。
本发明另一个特征是该组合物本身。如上所述，组合物含有相对大量的乳清(至少每毫升水大约0.1克乳清，优选每毫升水大约1克乳清)以及氨基酸(优选低分子量氨基酸)，低血糖指数糖，矿物质(镁，钙，锌，锰，铬，硒，钼，钾，硼，等等)，营养物(MSM，肌酸，L-谷氨酸，牛磺酸，苹果酸，维生素和维生素原(维生素A，胡萝卜素，玉米黄质，视黄醇，3-脱氢视黄醇，维生素C(抗坏血酸)，维生素E(生育酚)，等等))，有益酶，和homeopathics。该组合物还可含有另外的蛋白质源，包括但不限于，卵蛋白和大豆蛋白质，以及着色剂和增香剂，香料，及其他用于本领域的已知成分。
本发明的另一个特征是使用固态乳清，它是许多营养方案中的重要组分。基本上任何固态乳清都可以用于本发明，只要分子量介于大约500和50,000之间，包括源于各种干酪生产的副产物混合物的混合乳清和由未加工或热处理过的奶通过乳或凝乳沉淀，随后脱水或蒸发制备的固态乳清。
本发明的又一个特征是低血糖指数糖，优选猕猴桃糖等等，它有助于最优化组合物的新陈代谢并帮助避免可能源于蔗糖的消费过度而产生的″高″糖的有害作用。低血糖指数糖的使用还使本组合物适合被糖尿病患者及其他必须控制其饮食糖摄入量的人使用。其他适合的糖包括，但不局限于，stevia，糖精，sucrolose，NUTRASWEET，蔗糖，和果糖。
本发明的另一个特征是包装。最终产物组合物优选包装在由防潮材料，如食物级热塑性聚合物、金属箔、及其结合物制成的容器中。本产品是贮存稳定的，不需要冷冻或其他特殊的储藏条件，并可以即开即食。单个容器可以含有一或多份本组合物。例如，具有可再密封凸缘和凹槽锁合或其他可再闭合或可再密封锁合的容器使最终用户可以消费与他或她所希望的那么多的组合物，并保存剩余的用于以后使用。单份容器可以″牛皮酒袋″便餐的方式方便地包装。
本发明的另一个特征是能够以各种可食用的产品形式使用本组合物，包括但不一定地限于，营养药(nutraceuticals)，食物增补剂，和药物或兽医组合物。
本发明的又一个特征是本组合物和含有本组合物的产品作为整个健康方案的一部分的用途。本组合物广泛地用作辅助营养物。本组合物(或含有本组合物的产品)的定期消费，作为节食和锻炼方案的一部分，可以帮助使用者练出并保持肌块同时增强整体的健康和良好状态。当定期消费时，本组合物还被认为可以帮助增强用户的免疫系统。
通过仔细阅读下文优选实施方案的详细描述及所带附图，本发明的其他特征和优点对本领域技术人员来说将显而易见。
附图简述

图1所示流程图示例说明了根据本发明优选实施方案用于制备组合物的方法。
优选实施方案的详细说明在如下本发明详细说明中，根据35U.S.C.112的规定，附图需要与说明书一同阅读，并被认为是本发明整个说明书的一部分。
本发明基于这样一个发现即，乳清蛋白，氨基酸，及其他有益组分的适当的混合物可以通过加工形成凝胶组合物。通过在适当的温度和pH值下加工该混合物，可以得到含有易于被生物利用形式的惊人大量的乳清蛋白质(及其他有益组分)的凝胶组合物。本组合物可包装到方便尺寸、储存或运输与使用一样容易的容器中。
根据本发明的优选实施方案，含有乳清的营养组合物的生产通常如图1所示。用于制备本组合物的方法包括如下步骤1.将选定量的矿物质，苹果酸，氨基酸(优选低分子量氨基酸)，及其他营养组分加入水中，并共混。
适合的矿物质包括，但不局限于，镁，钙，锌，锰，铬，硒，钼，钾，硼，及其混合物。可以加入到本组合物中的营养组分包括MSM，肌酸，L-谷氨酸盐，牛磺酸，苹果酸，维生素和维生素原(维生素A，胡萝卜素，玉米黄质，视黄醇，3-脱氢视黄醇，维生素C(抗坏血酸)，维生素F(生育酚)，等等)，有益酶，homeopathics，和调味剂。该组合物还可含有其他的蛋白质源，包括但不限于卵蛋白和大豆蛋白质。
2.以固态形式向水/矿物质/营养共混物中加入选定量的乳清蛋白并均化。
基本上任何固态乳清都可以用于本发明，前提是分子量介于大约500和50,000之间。例如，将生产各种干酪时的副产物混合得到的混合乳清可以用于本发明。或者，也可使用由未加工的或热处理过的奶通过乳或凝乳沉淀，随后脱水或蒸发制备的固态乳清。优选，固态乳清在脱水之前曾通过超滤，精密过滤，渗滤，离子交换色谱法，或其他适合的工艺纯化。
固态乳清对水的比例可以变化。在约0.1-2克固态乳清每毫升水之间的比例可广泛地适用于本发明的实践。更优选，该比例是大约0.5-1.5克固态乳清每毫升水，且最优选，大约0.8-1.2克固态乳清每毫升水。最佳的乳清与水的比例取决于组合物的其他组分和那些组分的性质，以及所需的最终产物。
3.向该混合物中加入适量糖。
适合的糖包括，但不局限于，低血糖指数糖，猕猴桃糖，stevia，三氯半乳蔗糖，糖精，NUTRASWEET，果糖，葡萄糖，和蔗糖。低血糖指数糖是特别有用的，因为这类糖在消费之后不会使血糖水平产生与其他类型糖同样的增加。虽然许多因素会影响个人的血糖对食物(包括糖)的响应，但糖尿病患者和那些具有胰岛素响应障碍的人会得益于消费血糖指数相对低的食物。在膳食中引入低血糖指数食物会降低血糖，胰岛素，和脂类水平，而且提高结肠发酵作用，提高细菌性脲的利用率，并增加结肠中短链脂肪酸的生成和吸收。
4.如果需要，加入其他的组分包括，但不一定限于，着色剂，调味剂(香草，巧克力，草莓，猕猴桃，橙，柠檬，麦芽，等等)，香料，免疫系统增强剂，抗氧化剂，填充剂，稳定剂，杀菌剂，防腐剂，pH值平衡剂，及其结合。
组合物各成分的存在量，即，以相对于组合物总重量的百分比计，可单独或与其他组分协同能有效地得到所需结果。本发明的组合物可以含有大约5-50wt.％乳清(在上述步骤2中加入)，其余由其他组分和水组成。如矿物质、维生素、调味剂等的组分可以占本组合物的1-50wt.％。但是，也可使用超出该范围的量。
5.通过加入苹果酸或其他适合的酸，将混合物的pH值调节至大约2.5-5.0，优选大约4.3。本组合物当用如下所述选定成分配制时，pH值可自然平衡。但是，如果需要可以加入pH值平衡剂。
6.对该调节过pH值的混合物进行巴氏杀菌。
巴氏灭菌法可以以间歇过程的方式进行，其中该混合物温度提升至大约120-200°F保持大约一分钟。更优选，巴氏灭菌操作温度在大约160-180°F之间；最优选，在大约170°F的温度下。
或者，该混合物通过在线巴氏灭菌系统加工，该系统将混合物温度提高至选定水平保持一分钟停留时间，然后将混合物冷却至可接受的装填温度。
照射，冷灭菌，和/或其他适合的处理技术可以替代巴氏灭菌法使用，只要该组合物含有适合量的至少一种具有防腐作用的食品级组分。例如，柚子籽提取物及其他源自果实的提取物可能是有用的。
在混合物冷却至可接受的装填温度之后，注入到适当的容器如小袋、凝胶包装等中，并密封该装填容器。
该混合物可以包装在任何适合的容器中，优选防潮材料制成的可消毒容器。适合的材料包括食品级热塑性聚合物如聚苯乙烯，聚酯，低密度聚乙烯，金属箔，及其结合。例如，适当的容器可以是可热密封的袋，其壁厚要求不超过0.05-0.25毫米。
每一容器可含有一或多份组合物，优选如此。例如，单份容器可含有1-2盎司该产品，且尺寸不超过大约1-1/2乘4英寸(即，大约为典型的格兰诺拉燕麦片条，斯内克条等的尺寸)。例如，具有可再密封凸缘和凹槽锁合或其他可再闭合或可再密封锁合的容器使最终用户可以消费与他或她所希望的那么多的组合物，并保存剩余的用于以后使用。
如上所述方法产生凝胶型产品，其含有惊人大量的、易于使用、易于消化形式的乳清蛋白。不需要混合并喝下大量复原的液体乳清，有健康意识的消费者只需要打开该组合物的容器并吃下里面的东西。该产品贮藏稳定，不须冷冻或其他特别的用于保持质量的储存方式。可以打开容器并随意使用该组合物，不需要加热，冷却，复原，或另外制备用于消费的产品。
以下实例描述本发明的实施方案。通过参考这里公开的本发明的说明书或实施方案，在本发明权利要求书范围内的其它实施方案对于本领域技术人员来说将是显而易见。本说明书，包括实施例在内，只想仅仅被认为是示例性的，而本发明的范围和精神将通过实例之后的权利要求书标明。在实施例中，全部百分比都按重量计，除非另外说明。
实施例1制备矿物质(镁，钙，锌，锰，铬，硒，钼，钾和硼)、氨基酸、苹果酸、和水的混合物。将乳清蛋白固体以1克每1mL的量加入到该混合物中。为了味道，加入猕猴桃糖。以少于该组合物2wt.％的量加入其他的组分(着色剂，防腐剂)，并将pH值调节为大约4.3。所得混合物加热至170°F的温度，保持1分钟，冷却，并转移到柔性的、可热封的容器中，每一容器容纳约2盎司产品。
该产品具有胶状的稠度，并确定使其具有可接受的口感和可接受的滋味，同时与固态乳清或复原的乳清液体相比更方便。
根据本发明的组合物可以被运动员，健美爱好者，及其他对获得并保持最佳营养状况感兴趣的人用作营养增补剂。如果需要，该组合物可以引入到其他可食用的产品中，包括营养药，以及药物或兽医组合物。它还可以作为针对特护中的患者、疗养院患者、以及有吸收问题的患者的治疗营养方案的一部分，不经肠道或经口给药。它还可以用作孩子的食物增补剂，包括不愿消费传统维生素增补剂或挑食的孩子。该组合物还可用作全身性免疫系统调节剂或优化物，因为摄食乳清被认为可以增强免疫系统。
根据本发明的上述说明，应当认识到，本发明各部分的最佳空间关系，包括尺寸，材料，形状，形式，作用以及操作、组装和使用方式的变化，被认为是显而易见的且对本领域技术人员是明显的，且所有与附图所示及说明书中描述的那些关系等价的关系都被确定为包含在本发明中。
因此，上述描述被认为仅仅是本发明原理的例证。而且，由于本领域技术人员容易想到许多改进和变化，所以不希望将本发明限定为所示出和描述的确切的结构与操作，并因此，所有适合的变型和等价方案可被认为属于本发明的范围。因此，对本领域技术人员显而易见的是，在不背离如附加权利要求所定义的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明中描述的优选实施方案进行许多变化和调换。
本说明书提到的所有参考文献，包括但不限于所有论文，出版物，专利，专利申请，介绍，教科书，报告，手稿，简介材料，书籍，因特网帖子，杂志文章，期刊，等，均全文引入本说明书中作为参考。本发明中参考文献的讨论仅仅打算概括其作者的推断而不承认任何参考文献构成先有技术。申请人保留评论引用的参考文献的准确性和相关性的权利。
综上所述，应当知道，已经实现了本发明的诸多优点并得到了其他有益的结果。
权利要求
1.凝胶形式的营养组合物，所述组合物包括含有下列物质的水溶液(a)乳清蛋白；(b)至少一种氨基酸；(c)糖；(d)酸；和(e)水。
2.权利要求1中的营养组合物，其中所述糖为低血糖指数糖。
3.权利要求1的营养组合物，其中所述糖选自猕猴桃糖，stevia，三氯半乳蔗糖，糖精，NUTRASWEET，果糖，葡萄糖，蔗糖，天然甜味料，人工甜味料，及其混合物。
4.权利要求1的营养组合物，还包括至少一种选自以下所述的成分矿物质，维生素，维生素原，有益酶，homeophthics，卵蛋白，大豆蛋白质，和肌酸。
5.权利要求1的营养组合物，其中所述酸为苹果酸。
6.权利要求1的营养组合物，其中所述组合物的pH值在大约2.5和5.0之间。
7.权利要求1的营养组合物，其中所述组合物每毫升水含有大约0.1-2克乳清蛋白。
8.权利要求1的营养组合物，还包括至少一种选自以下所述的成分调味剂，着色剂，香料，防腐剂，和杀菌剂。
9.一种用于制备营养组合物的方法，所述方法包括以下步骤(a)将大量矿物质与水混合形成第一混合物；(b)在所述第一混合物中，混合每克水大约0.1-2克的乳清蛋白固体以形成第二混合物；(c)向所述第二混合物中加入至少一种糖以形成第三混合物；(d)将所述第三混合物的pH值调节至2.5和5.0之间；(e)将所述调节过pH值的混合物加热至大约120°F和200°F之间以形成巴氏杀菌的混合物；(f)将所述巴氏杀菌的混合物冷却以形成凝胶；和(g)将所述凝胶转移至可密封的容器中。
10.权利要求9的方法，还包括向所述第二混合物中加入至少一种选自以下所述成分的步骤矿物质，维生素，维生素原，有益酶，homephthics，卵蛋白，大豆蛋白质，和肌酸。
11.权利要求9的方法，还包括向所述第二混合物中加入至少一种选自以下所述成分的步骤调味剂，着色剂，香料，防腐剂，和杀菌剂。
12.权利要求9的方法，还包括向所述第一混合物中加入一些苹果酸。
13.权利要求9的方法，其中步骤(d)还包括向所述第二混合物中加入适量苹果酸。
14.权利要求9的方法，其中步骤(e)还包括将所述调节过pH值的混合物加热至约160F和180F之间的温度。
15.权利要求9的方法，其中步骤(c)还包括混合每克水大约0.8-1.2克的乳清蛋白固体以形成所述第二混合物。
16.权利要求9的方法，其中步骤(c)还包括加入低血糖指数糖，猕猴桃糖，或stevia以形成所述第三混合物。
17.一种制品，其包括容器；和容器中的营养组合物，所述组合物通过包括下列步骤的方法制备(a)将一定量矿物质和苹果酸与水混合形成第一混合物，(b)在所述第一混合物中混合每克水大约0.1-2克的乳清蛋白固体以形成第二混合物，(c)向所述第二混合物中加入糖以形成第三混合物；(d)将所述第二混合物的pH值调节至2.5和5.0之间，(e)将所述调节了pH值的混合物加热至大约120°F和200°F之间的温度以形成巴氏杀菌的混合物，(f)将巴氏杀菌的混合物冷却形成凝胶，和(g)将所述凝胶转移至可密封的容器中。
18.权利要求17中的制品，其中所述糖为低血糖指数糖。
19.权利要求17的制品，其中步骤(e)在大约160°F和180°F之间的温度下进行。
20.权利要求17的制品，其中步骤(d)还包括把pH值调节至大约4.3。
全文摘要
营养增补剂组合物，该组合物含有乳清蛋白，氨基酸，及其他有益组分的混合物，以及制备呈营养富集、易于使用形式的组合物的方法。组合物的制备是在适当的温度和pH值下对乳清蛋白，氨基酸，矿物质，维生素，及其他选定成分的混合物进行加工。通过将混合物的pH值调节至2.5－5.0范围内，以及在适当的温度下进行加工，可以得到含有惊人大量的生物易利用形式的乳清蛋白质(及其他有益组分)的凝胶组合物。本组合物可包装在方便尺寸、储存或运输与使用一样容易的容器中。
文档编号A23L1/305GK1784216SQ200380109896
公开日2006年6月7日 申请日期2003年10月24日 优先权日2002年12月20日
发明者M·H·多普森, J·H·达维斯, R·P·冈沃尔 申请人:凝胶动力学有限责任公司