专利名称：含铁组合物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种包括酪蛋白胶束的组合物，所述胶束含有铁，以及制备该组合物 的方法。
背景技术：
用铁来强化食品可以是健康观念和/或预防贫血，和/或促进、维持或提高脑功能 或脑发育的需求。可作为这种铁的载体的食品的例子是即饮液体或可复水液体。这种组合物能够以 溶解盐如硫酸亚铁(对于含水组合物来说)或者以可溶盐如富马酸亚铁(对于例如可复水 含水组合物如速溶饮品来说)，或者例如束缚在络合物中例如与EDTA或与蛋白质络合的形 式来含有铁。
EP 1166653公开了通过包括特定的糖化合物具有良好冷冻-解冻稳定性的含铁 蛋白质(例如α-酪蛋白)络合物。这种蛋白质可从奶中分离得到，但是这是难以负担的。 作为替代，人们可以使用合成的α-酪蛋白，但是这通常达不到食品级别。需要一种相对简单的方法用铁来强化食品，这种食品应该能达到食品级别并且优 选(没有被强化时已经作为待强化的基料)具有拥有大量消费者的健康形象。优选地，这种 待强化的食品应当已经在强化之前“标注_友好”，用以减少将这种产品当作药品而非食品 的机会。这种方法应当允许制造铁-强化的液体或饮品。另外，这种方法应当具有相当高 的铁含量，例如当该产品是强化液体产品时(其含铁量至少为2mmol/l，优选至少为4mmol/ 1，更优选至少为8mmol/l，再更优选至少为13mmol/l)。还需要这种食品在被加热到至少 80°C的温度(例如能够在如巴氏杀菌以及甚至可能是消毒下保存)时是稳定的(即使得其 外观无明显变化)以及这种产品可被干燥(例如通过加热干燥)来得到例如可复水颗粒物 质(可复水得到铁_强化的饮品或液体，和/或适于作为能加到含水产品中的铁_强化产
口 、
m ) ο优选(由于大部分目标群体生活在世界上的发展中国家中)原材料不是非常昂
虫
贝ο另外，还需要一种可用来强化食品(包括例如含水组合物以及水-连续乳剂或 油-连续乳剂)的浓缩的或干燥的成分，其具有在其它方面类似上述的需求。优选地，上述铁是以生物可利用形式存在即被消费者(人或动物)的身体吸收， 例如可很容易地在PH 2和身体温度下溶解或者通过肠道细胞的模型系统来确定。另外优 选根据本发明的组合物不会以与溶解铁(Fe2+或Fe3+离子)的相同方式促进不饱和脂肪 的氧化，但是较少地氧化。还优选铁是这样的形式其允许在食品添加剂或食品中与PUFA和/或其甘油 (三)酯一起配制，和/或与脂肪酸DHA和/或EPA和/或其甘油(三)酯配制，具有较低 的脂肪酸氧化趋势。发明概述目前已经发现上述配制的目标可以(至少部分可以)通过一种组合物来实现，该组合物包括包含K-酪蛋白和β-酪蛋白的胶束(优选存在于胶束中的K-酪蛋白的量至 少为5%重量，基于存在于胶束中的蛋白质的总量，以及存在于胶束中的β-酪蛋白的量至 少为15%重量，基于存在于胶束中的蛋白质的总量)，该胶束包括在所述胶束中的铁，其含 量为至少20mmol铁/kg胶束，优选其含量为至少40mmol铁/kg胶束。这种产品可使用制备一种含铁组合物的方法来制备，所述方法包括如下步骤在含水组合物中将溶解的铁盐和分散的酪蛋白胶束加到一起，该酪蛋白胶束包括K-酪蛋白和β-酪蛋白，其特征在于在将铁和酪蛋白胶束加到一起之后的至少第一个10 分钟(优选至少15分钟)时间段所述含水组合物的PH为4-8，并且在至少上述时间段所述 含水组合物的温度保持在低于由下面的关系式确定的温度T(°C )T = 25-3xlog(酪蛋白胶束浓度，重量％ )-0. 6x(Fe的浓度，mmol/1)，条件是T是 15°C或更低，以及在将铁和酪蛋白胶束加到一起之初含水组合物中铁的浓度至少为2mmol/ 1，更优选至少为3mmol/l，甚至更优选至少为4mmol/l，最优选至少为lOmmol/1。为了使组 合物接近常规奶，酪蛋白胶束的浓度要与奶中的干物质相等，为10%，这使得在上述等式中 T = 22-0. 6x(Fe 的浓度，mmol/1)，因为 Iog(IO) = 1。在根据本发明的方法中，所述含水组合物中酪蛋白胶束的浓度优选为0. 1-25% (重量百分比，基于所述的含水组合物)，更优选为5-15% (重量％，基于组合物总量)，且 甚至更优选为8-13% (重量％，基于组合物总量)。在本发明方法中，优选存在于所述胶束中的κ-酪蛋白的量至少为5%重量，基于 存在于胶束中的蛋白质总量，以及存在于所述胶束中的β-酪蛋白的量至少为15%重量， 基于存在于胶束中的蛋白质总量。优选地，上面涉及的第一个10分钟(上面涉及的“时间段”)持续至少15分钟，更 优选至少20分钟，或者甚至持续至少30分钟，但是通常少于24小时，更可能少于12小时。发明详述本发明惊讶地发现普通奶(或者由重构(reconstituted)奶粉，脱脂奶粉等，只 要有酪蛋白胶束存在，而制备得到的奶)可用通过高铁载量来强化，并且甚至更惊讶地发 现在将铁“负载”到存在于奶中的胶束中的初始阶段一旦完成，只要这种负载发生在低温度 下，则这种铁_强化的奶就是稳定的，即便是将其加热。不必说，奶是一种廉价产品，并且具 有拥有大量消费者的健康形象，以及(当以干燥形式提供时)很容易重构。稀释的或浓缩 的奶也可用在根据本发明的方法中。用在本发明中的胶束通常存在于(例如奶牛)的奶中，但是也可存在于(脱脂)奶 粉、酪乳粉等之中。这种胶束在奶牛中形成，且在这些胶束中含有(当直接由奶牛得到时) 其它矿物质，例如包含钙的胶质磷酸钙(CCP)。在不限于理论的情况下，相信通过下面的本发明的方法(即将含有κ -酪蛋白和 β -酪蛋白的胶束与溶解的铁盐在含水环境、在特定的浓度、PH和温度下进行接触)，通常 存在于这种胶束中的部分钙会被铁置换。本发明方法中的铁能够以Fe2+或Fe3+的溶解盐的 形式存在。还发现通过根据本发明的方法，与当铁是络合在其它奶蛋白(例如α-乳白蛋 白，α-酪蛋白，乳清蛋白质)的外部(这是铁强化奶的一种常规方式)相比，会有多得多 的铁被酪蛋白胶束束缚。在根据本发明的方法中，优选在将铁与酪蛋白胶束加到一起之初，含水组合物中的铁的浓度为至多40mmol/l，优选为至多35mmol/l，更优选为至多30mmol/l。实际优选量 还要依赖所选择的酪蛋白胶束的浓度酪蛋白胶束浓度较高则铁浓度也可能在高限上，且 使用低水平的酪蛋白胶束时是类似地(则较低浓度的铁是理想的)。在该制造方法中发现，通过降低pH至4. 8-7范围，优选5. 2_6. 8范围(在将铁和酪 蛋白胶束加到一起之后的至少第一个10分钟的时间段内)，铁置换钙的反应可以被加速。 因此，优选根据本发明的方法在将铁和酪蛋白胶束加到一起之后将含有包括κ-酪蛋白和 β-酪蛋白的胶束的含水环境的PH降到上述范围之内。在铁和酪蛋白胶束之间的反应之 后(或者还可能在反应期间，随着pH在该过程期间下降时)，优选将pH再升至原始或其它 ρΗ，例如约中性例如6. 5-7. 5。在根据本发明的方法中，在所述至少第一个10分钟(以及上面提到的其它优选时 间间隔)的时间段内，含水组合物的PH优选在4. 8-7范围，更优选在5. 2-6. 8范围。降低pH(例如使pH达到4-8，或达到本文提到的其它优选pH范围)优选通过碳酸 化作用来实现，例如通过用CO2来对所述组合物进行加压，但是也可使用常规酸化剂(例如 柠檬酸，乳酸，或通过用例如乳酸菌进行发酵)。当使用了用CO2加压进行的碳酸化作用，随 后升高PH可通过使所述强化了的胶束组合物减压来实现，但是也可以使用添加碱性或缓 冲试剂。因此，优选可在根据本发明的方法中，在PH降到低于6 (通过加入铁-溶液或通过 其它方式)的情况下，在上述提到的时间间隔之后将该PH调回至6. 5-7. 5。另外，还发现使用本发明的方法(也就是使用指定的温度和pH)，当将铁负载胶束 时酪蛋白胶束并不聚集(凝固)。还发现温度越低(尤其是但非唯一地在PH降低以加速反 应期间，如上所提到的)，胶束中可含的铁越多(条件是样品不被冻结)。例如，在20°C下胶 束可容纳铁的量为例如2mmol/l，且在5°C下胶束可容纳铁的量高达约30mmol/l。因此，在 所述的至少第一个10分钟时间段内，优选含水组合物的温度为-0. 5°C到15°C，优选0°C到 10°C，更优选1°C到5 0C ο还发现一旦铁存在于胶束内部，该组合物相当稳定，即其可被加热到例如80°C而 没有凝固和/或铁损失。这种稳定性允许例如热保存和/或干燥该产品成例如可复水粉末 或者另一种食品的成分。考虑到以上所述，并且依赖于计划的用途，在本发明的方法中，可优选在将铁和酪 蛋白胶束加到一起之后，将得到的含铁胶束进行干燥操作，以得到水分含量少于10%，优选 少于5% (重量，基于所述干燥操作后组合物)的颗粒产品。在根据本发明的方法中，优选胶束是由奶，优选奶牛的奶而得到的，但是其还可以 首先进行干燥步骤。因此，在本发明中，含水组合物优选包括奶和/或经复水的奶粉，或者 包括含有其一部分(fraction)的至少一种酪蛋白-胶束。经复水的奶粉可以是例如脱脂奶 粉，酪乳粉，或者其它含有干燥的奶产品的酪蛋白-胶束。还可以使用半-浓缩或者稀释的 奶，但是优选含水组合物中酪蛋白胶束的浓度在0. 1-25% (重量百分含量，基于所述的含 水组合物)，更优选在5-15% (重量百分含量，基于组合物总量)，及甚至更优选在8-13% (重量百分含量，基于组合物总量)。在上面提出的方法中，溶解的铁盐优选包括包含下面其中之一的溶液硫酸亚铁、 富马酸亚铁、氯化亚铁、氯化铁、铁EDTA，或其混合物。在可使用上面提出的方法来制备得到的组合物中，优选κ-酪蛋白和β-酪蛋白的胶束的浓度至少为5% (优选至少为8%)重量，基于组合物总量。在例如使用浓缩奶或 在除去部分水(在胶束与铁反应之前、反应期间或反应之后)之后，该含量可以更高。得到 的反应产品还可以进行除水步骤，例如通过加热来进行干燥。这可以使得例如组合物中水 分含量低于10%，优选低于5%重量，基于组合物总量。该组合物可以在例如消费时进行再 一次复水成液体，但是这种干燥的(或大部分上是干燥的)产品还可以在含铁食品和产品 生产过程中用作含铁成分。除铁外，另一类被认为能够促进、维持或提高脑功能或脑发育的化合物包括ω-3 脂肪酸和/或ω-6脂肪酸，在此其优选具有20-30，更优选具有20-24个碳原子。这些ω-3 脂肪酸和/或ω-6脂肪酸能够以自由脂肪酸、其Cl至C6烷基酯、其甘油酯(包括甘油 单_、双_和三_酯)、其磷脂或其混合物的形式，所有这些在此共同称为“ ω -3脂肪酸和/ 或ω-6脂肪酸”。这种ω-3脂肪酸和/或ω-6脂肪酸能够从例如海品油例如鱼油、鱼肝油 和海藻，以及一些特定的蔬菜油如琉璃苣来得到。本发明中优选的ω-3脂肪酸和/或ω-6 脂肪酸包括DHA ( 二十二碳六烯酸)和/或EPA ( 二十碳五烯酸)。在本发明中，优选ω-3脂肪酸和/或ω-6脂肪酸以铁与ω-3脂肪酸和/或ω-6 脂肪酸的0. 03-3的重量比率存在。根据本发明的组合物优选还可以进一步包括ω-3脂肪酸和/或ω-6脂肪酸，其 以ω-3脂肪酸和/或ω-6脂肪酸包括κ-酪蛋白和β _酪蛋白的胶束的重量比率为 0. 16-1的量存在。该组合物还可以进一步含有其它多不饱和脂肪酸而非上面提到的ω-3脂肪酸和 /或ω-6脂肪酸(例如亚油酸)。
实施例制备含铁奶制剂，其过程在下面提出。这种奶通过将106g商品脱脂奶粉和694g 水重构来制备。这种奶制剂包含酪蛋白胶束。实验1 (对照)(Fe3+在40mmol/l，无碳酸化作用)向保持在室温的一批500g奶(磁力搅拌)中滴加入(在搅拌下)80ml FeCl3溶液 (0.25M)。同时，加入32.5ml的KOH溶液(lmol/1)来弥补由于FeCl3溶液的加入而导致的 PH的下降。该加入花费17分钟。初始时pH在6. 6左右，且不降至低于6. 2，并且最后又达 到6. 6。这种奶样品出现聚集并且并不稳定。实验2 (Fe3+在20mmol/l，无碳酸化作用)向保持在3至4°C温度下的一批500g奶(磁力搅拌下)中滴加入(在搅拌下)40ml FeCl3溶液(0.25M)。同时，加入16ml的KOH溶液(lmol/1)来弥补由于FeCl3溶液的加入 而导致的PH的下降。该加入花费17分钟。初始时pH在6. 6左右，且不降至低于6. 2，并且 最后又达到6. 6。将该溶液保持在3至4°C温度，之后将温度升至20°C。加入的铁的总量为IOmmol，其中通过分析证明0. 9mmol存在于浆液中，这将剩下((10-0. 9) /556) * (800/106)= 0. 12mol/kg胶束存在于酪蛋白胶束的干物质中。实验3 (Fe3+在20mmol/l，有碳酸化作用)向保持在3至4°C温度的一批500g奶(磁力搅拌下)中滴加入(在搅拌下)40mlFeCl3溶液(0.25M)。同时，加入16ml的KOH溶液(lmol/1)来平衡由于FeCl3溶液的加入 而导致的PH的下降。该加入花费17分钟。初始时pH在6. 6左右，且不降至低于6. 2，并且 最后又达到6. 6。将该溶液保持在3至4°C温度，之后将温度升至20°C。将强化的奶倒入一个有夹套的不锈钢冷藏容器中。在4士 1°C边搅拌(Micropump 公司，加拿大温哥华)边逐步注射CO2将奶样品进行加压。在时间t = O时，注入CO2 使压力达到2 IO5Pa并且每3分钟增加1 IO5Pa直到PH降至5. 5。在4°C将压力保持 15分钟恒定。然后将反应器减压。为实现脱气，收集奶样品并且在搅拌和使用隔膜泵 的真空下在30°C保持2h。这种碳酸化了的奶样品的pH由此恢复到它们的初始值(pH 6. 63士0. 02)。加入的铁的总量为lOmmol，其中通过分析证明0. 4mmol存在于浆液中，这将 剩下((10-0. 4)/556)* (800/106) = 0. 13mol/kg胶束存在于酪蛋白胶束的干物质中。实验4 (Fe2+在20mmol/l，没有碳酸化作用)重复实验2，但使用FeCl2溶液来代替FeCl3溶液，其余各项相同 。加 入的铁的总量为lOmmol，其中通过分析证明1. 6mmol存在于浆液中，这将剩下 ((10-1. 6)/556)* (800/106) = 0. llmol/kg胶束存在于酪蛋白胶束的干物质中。实验5 (Fe2+在20mmol/l，有碳酸化作用)重复实验3，但使用FeCl2溶液来代替FeCl3溶液，其余各项相同。加 入的铁的总量为lOmmol，其中通过分析证明1. Ommol存在于浆液中，这将剩下 ((10-1.0)/556)* (800/106) = 0. 12mol/kg胶束存在于酪蛋白胶束的干物质中。实验6根据实施例2-5的铁-酪蛋白_胶束中的铁的生物利用度通过下面发表的文章中 描述的测定Caco-2细胞中铁蛋白的形成来进行测定，所述的文章为Glahn RP等人，由肉 类摄取Caco-2细胞铁以及酪蛋白体内消化并行研究铁生物利用度的快速评价的新颖的 体外方法的应用，Journal of Nutrition 126 :332_339 (1996)，以及Glahn RP等人，体外消 化Caco-2细胞培养模型中由Caco-2细胞铁蛋白形成来预测非放射性示踪的食品铁生物利 用度，Journal of Nutrition 128:1555-1561(1998)。细胞中的铁蛋白通过免疫-酶荧光 测定法来测定。下表中的结果显示出在所有情况下，通过细胞的铁摄取增加，这显示出酪蛋 白胶束中的铁是生物可利用的。表在暴露于(20mmol/kg)铁强化奶与未强化奶的Caco-2细胞中测定的铁蛋白量 (ng铁蛋白/mg蛋白质)的差异。括号中的数值表示标准偏差。
碳酸化奶 未碳酸化奶 Fe2+盐1. 83(士0. 58) ~1. 67(士0. 67)
Fe3+盐5. 17 (±1.92) 3. 33 (±0.38)
权利要求
一种制备含铁组合物的方法，所述方法包括如下步骤在含水组合物中将溶解的铁盐和分散的酪蛋白胶束加到一起，该酪蛋白胶束包括κ-酪蛋白和β-酪蛋白，其特征在于在将铁和酪蛋白胶束加到一起之后的至少第一个10分钟(优选至少15分钟)时间段所述含水组合物的pH为4-8，并且在至少上述时间段所述含水组合物的温度保持在低于由下面的关系式确定的温度T(℃)T＝25-3xlog(酪蛋白胶束浓度，重量％)-0.6x(Fe的浓度，mmol/l)，条件是T是15℃或更低，以及在将铁和酪蛋白胶束加到一起之初含水组合物中铁的浓度至少为2mmol/l。
2.根据权利要求1的方法，其中含水组合物中酪蛋白胶束的浓度为0.1-25% (重量， 基于所述的含水组合物)。
3.根据权利要求2的方法，其中含水组合物中酪蛋白胶束的浓度为5-15%(重量，基 于所述的含水组合物)，优选为8-13%。
4.根据权利要求1-3任一项的方法，其中在至少第一个10分钟的所述时间段内，含水 组合物的PH为4. 8-7，优选为5. 2-6. 8。
5.根据权利要求1-4任一项的方法，其中在至少第一个10分钟的所述时间段内，含水 组合物的温度为-0. 5°C至15°C，优选0°C至10°C，更优选1°C至5°C。
6.根据权利要求1-5任一项的方法，其中在将铁与酪蛋白胶束加到一起之初，含水组 合物中的铁的浓度为至多40mmol/l，优选为至多35mmol/l，更优选为至多30mmol/l。
7.根据权利要求1-6任一项的方法，其中含水组合物包括奶和/或复水奶粉。
8.根据权利要求1-7任一项的方法，其中通过将含水组合物进行碳酸化作用来使含水 组合物的PH达到4-8。
9.根据权利要求1-8任一项的方法，其中溶解的铁盐是包括下面其中之一的溶液硫 酸亚铁、富马酸亚铁、氯化亚铁、氯化铁、铁EDTA，或其混合物。
10.根据权利要求1-9任一项的方法，其中在将铁和酪蛋白胶束加到一起之后，将得到 的含铁胶束进行干燥操作，以得到水分含量少于10%，优选少于5% (重量，基于所述干燥 操作后的组合物)的颗粒产品。
11.根据权利要求1-10任一项的方法，其中在将铁和酪蛋白胶束加到一起之初含水组 合物中铁的浓度至少为3mmol/l，甚至更优选至少为4mmol/l，最优选至少为lOmmol/1。
12.包括包含κ-酪蛋白和β-酪蛋白的胶束的组合物，该胶束包括在所述胶束内的 铁，其含量为至少20mmol铁/kg胶束，优选其含量为至少40mmol铁/kg胶束。
13.根据权利要求12所述的组合物，其中存在于胶束中的κ-酪蛋白的量至少为5% (重量，基于存在于胶束中的蛋白质的总量)，以及存在于胶束中的β-酪蛋白的量至少为 15% (重量，基于存在于胶束中的蛋白质的总量)。
14.根据权利要求12或13所述的组合物，使得κ-酪蛋白和β-酪蛋白的胶束存在的 浓度至少为5% (优选至少为8% )重量，基于组合物总量。
15.根据权利要求12-14任一项所述的组合物，包括少于10%的水分含量，优选少于 5%，基于组合物总重量。
16.根据权利要求12-15任一项所述的组合物，进一步包括ω-3脂肪酸和/或ω-6脂 肪酸，以0. 03-3的铁与ω-3脂肪酸和/或ω-6脂肪酸的重量比率。
全文摘要
一种包括胶束的组合物，所述胶束包含κ-酪蛋白和β-酪蛋白，所述胶束在其内部结构中包括铁。一种制备所述组合物的方法，该方法通过在低温并且铁的浓度为至少2mmol/l将溶解铁与含κ-酪蛋白和β-酪蛋白的含水组合物反应。任选地，这种组合物可以被干燥。
文档编号A23J3/10GK101820767SQ200880110990
公开日2010年9月1日 申请日期2008年9月15日 优先权日2007年10月12日
发明者A·博特, M·N·多贝尼斯奎, S·C·马彻索, S·劳彻 申请人:荷兰联合利华有限公司