專利名稱：分散用于飲料的植物甾醇的方法以及在分散飲料中顆粒大小為納米級(jí)的植物甾醇分散的飲料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將植物甾醇分散用于飲料的方法以及植物甾醇分散的飲料。更具體而言，本發(fā)明涉及制備植物甾醇分散體的方法，其中形成的植物甾醇微團(tuán)大小為數(shù)百納米或更小，以及涉及含有該分散體的飲料。
通過研究膽固醇的代謝過程，已表明內(nèi)生和飲食中的膽固醇均進(jìn)入小腸，大約50％的膽固醇被腸吸收(Bosner，M.S.，Ostlund，R.E.，Jr.，Osofisan，O.，Grosklos，J.，F(xiàn)ritschle，C.，Lange，L.G.1993)?；谶@一事實(shí)，阻止膽固醇被腸吸收的作用機(jī)制對(duì)于那些致力于尋找線索用于預(yù)防和治療與膽固醇相關(guān)疾病的人們來說具有特別的意義。
植物甾醇或植物甾醇類可被分為谷甾醇、菜油甾醇和豆固醇，而植物甾醇或植物甾醇類包含谷甾醇和菜油甾醇，為方便起見，在這里將它們統(tǒng)稱為植物甾醇。
由于植物甾醇的結(jié)構(gòu)與膽固醇的結(jié)構(gòu)極相似，已知植物甾醇抑制腸吸收膽固醇，從而減少血清膽固醇的含量，如美國(guó)專利號(hào)5,578,334所公布。作為天然存在的物質(zhì)，植物甾醇無毒，并能在廣大的植物譜中找到，如大豆、玉米、樹木、塔羅油(tall oil)等。利用植物甾醇抑制腸吸收膽固醇的功能，臨床試驗(yàn)已將植物甾醇作為治療劑用來治療心血管疾病、冠狀動(dòng)脈病和高脂血癥(Atherosclerosis28325-338)。
盡管有這種有用的功能，但是植物甾醇很難用于食品，這是由于其物理特性即在水和油中的溶解性太差所造成的。因而，一般公眾只能有限地吸收植物甾醇。
為了增大植物甾醇的溶解度，一些研究工作者合成了各種植物甾醇的衍生物。例如，已開發(fā)出植物甾醇的酯類化合物，它們?cè)谟拖嘀芯哂袠O好的溶解度(Mattson F.H.，R.A.Volpenhein和B.A.Erickson，1997)。美國(guó)專利號(hào)5,502,045公開了谷甾醇脂肪酸酯，它是通過谷甾醇與脂肪酸進(jìn)行酯化作用而制備的。據(jù)此專利報(bào)道，這種谷甾醇脂肪酸酯在油相(人造黃油)中以實(shí)用形式使用時(shí)，能降低LVL-C的含量多達(dá)16％。
WO 99/15546和WO 99/15547描述的水溶性和油溶性植物甾醇衍生物是通過酯鍵將水或油溶性分子與植物甾醇或植物stanol連接而合成的。
但是一些研究結(jié)果顯示，溶解性提高的合成植物甾醇衍生物對(duì)腸吸收膽固醇的抑制作用不及天然植物甾醇強(qiáng)(Mattson等，TheAmerican Journal of Clinical Nutrition 35April 1982，第697-700頁)。特別是這種油溶性衍生物的缺點(diǎn)在于必須也同時(shí)吸收許多可食用油。
除了通過合成植物甾醇的衍生物以努力提高植物甾醇的溶解性之外，已開展并繼續(xù)深入研究來提高植物甾醇的生物利用率。
有關(guān)這方面的研究已做了大量的工作。例如，已開發(fā)出口服的藥用谷甾醇可分散粉未，它是將谷甾醇、淀粉水解物、二氧化硅和聚氧化二甲苯(polyoxylene)山梨聚糖單硬脂酸酯按一定比例混合，通過勻漿、脫氣、加熱殺菌和蒸發(fā)而制得，如美國(guó)專利號(hào)3,881,005所公布。
美國(guó)專利號(hào)5,932,562公開了一種植物甾醇、卵磷脂和溶血卵磷脂的水均相微團(tuán)混合物，它被干燥成細(xì)分的水溶性粉未。其獲得方法是將植物甾醇、卵磷脂和溶血卵磷脂以固定的摩爾比一起在氯仿中混合，然后去掉氯仿。但是，此專利也帶來了一些問題。其中所用乳化劑的總量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于植物甾醇的用量。乳化劑溶血卵磷脂很貴。更糟糕的是用來形成微團(tuán)的有機(jī)溶劑使得水溶性粉未不適于吸收。
其他水溶性植物甾醇也能在美國(guó)專利號(hào)6,054,144和6,110,502中找到。根據(jù)這些專利，可水分散的植物甾醇的生產(chǎn)方法是將米谷甾醇或植物甾醇、單官能團(tuán)表面活性劑和多官能團(tuán)表面活性劑按一定比例在水中混合，然后干燥混合物。這種生產(chǎn)方法的特征是免去勻漿和脫氣步驟，而采用聚氧化二甲苯山梨聚糖單棕櫚酸酯和山梨聚糖單棕櫚酸酯分別作為單官能團(tuán)表面活性劑和多官能團(tuán)表面活性劑。
歐洲專利公布號(hào)289,636描述了一種生產(chǎn)穩(wěn)定型乳化或增溶的甾醇的方法，它是將植物甾醇與含有蔗糖脂肪酸酯和/或聚甘油脂肪酸酯的多羥基化合物液體按一定比例混合，再用水稀釋此混合物。將此用于飲料時(shí)，所產(chǎn)生的植物甾醇的微團(tuán)顆粒其大小大至數(shù)十微米，其口感如剛毛似的。此外，這種微團(tuán)顆粒的缺點(diǎn)是飲料不透明。
能用來降低膽固醇含量的食品成份在美國(guó)專利號(hào)6,190,720中公開。此專利還介紹了制備食品成份的方法，它是將一種或多種熔化的植物甾醇與一種或多種脂肪和一種或多種乳化劑混合成同質(zhì)性，在攪拌下冷卻此勻漿混合物到約60℃而得糊狀物。這種食品成份能用于油基(oil-based)食品如色拉調(diào)味劑、人造黃油等。正如所料，這種食品成份實(shí)質(zhì)上不可能用于水性飲料，這是因?yàn)樗姆稚⒎€(wěn)定性只能在脂肪中獲得。
歐洲專利0897671 A1涉及用于涂抹食品、調(diào)味品、牛奶、干酪等中的植物甾醇的水分散體，以及涉及制備方法，其包括將熔化的高熔點(diǎn)脂類、非甾醇的乳化劑和水在剪切下一起混合，其特征在于高熔點(diǎn)的脂類平均大小為15微米或更小。水性分散體具有使飽和脂肪和反式脂肪酸最低或消除的優(yōu)點(diǎn)。但是，必須進(jìn)行高熔點(diǎn)脂類如植物甾醇的微粉化。另外，由于在水中其分散穩(wěn)定性低，此分散體不能用于水性飲料。
降低膽固醇的可食用產(chǎn)品可在WO 00/33669中找到。根據(jù)此專利的方法，將植物甾醇溶于或混合在食品乳化劑的熔化物中，與含蛋白的食品如牛奶或酸奶混合，勻漿，然后加入食品中。這種降低膽固醇的可食用產(chǎn)品只有在含蛋白物質(zhì)存在下才能保持其分散體的穩(wěn)定性，若不存在含蛋白物質(zhì)就不能保持其穩(wěn)定性。所以，將這種降低膽固醇的可食用產(chǎn)品用于不含蛋白物質(zhì)的飲料中是很困難的。
美國(guó)專利號(hào)6,267,963涉及一種植物甾醇-乳化劑的復(fù)合物，它的熔點(diǎn)比植物甾醇的熔點(diǎn)至少低30℃，其特征在于，由于其熔點(diǎn)降低，在食品加工過程中或之后，植物甾醇-乳化劑不大可能結(jié)晶，并可以有效量摻入到食品中以降低血清膽固醇的含量，從而人們?cè)谑秤眠@些產(chǎn)品時(shí)，無需相反地修飾食品的結(jié)構(gòu)。由植物甾醇、乳化劑、中性脂類如甘油三酯制備的復(fù)合物可用于油基食品中。若沒有中性脂類，可將硬酯酰乳酸鈉用作乳化劑。但是使用硬酯酰乳酸鈉受到法律的限制。此外，當(dāng)這種復(fù)合物用于飲料時(shí)，其特有難聞的氣味還需要掩蓋工藝。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種在水性基質(zhì)中將植物甾醇分散成方便形式的方法，所述形式除了對(duì)所應(yīng)用飲料的特有味道和香味沒有影響以外，還適用于飲料并提高植物甾醇的生物利用率。
本發(fā)明的另一目的是提供一種含有植物甾醇分散體的飲料，此飲料口感不是如剛毛的。
本發(fā)明的另一目的是提供一種適用于飲料的添加劑，這種添加劑可用本發(fā)明方法制備。
依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，提供一種分散植物甾醇的方法，它包括如下步驟在60-200℃溫度下，將植物甾醇和至少一種乳化劑的混合物熱熔化，所述乳化劑選自蔗糖脂肪酸酯、山梨聚糖脂肪酸酯和聚甘油脂肪酸酯；將熔化的混合物與水性飲料或含有乳化劑的水性飲料混合；高速攪拌混合物以得到植物甾醇分散體的飲料，由此植物甾醇可分散成數(shù)百納米大小的顆粒。
依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，提供一種分散植物甾醇的方法，它包括如下步驟在60-200℃溫度下，將植物甾醇和乳化劑的混合物熱熔化，所述乳化劑選自蔗糖脂肪酸酯，山梨聚糖脂肪酸酯和聚甘油脂肪酸酯；將熔化的混合物與水性飲料或含有乳化劑的水性飲料混合；以及高速攪拌和勻漿混合物以得到植物甾醇分散的飲料，由此植物甾醇可分散成數(shù)百納米大小的顆粒。
依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，提供一種分散植物甾醇的方法，它包括如下步驟在60-200℃溫度下，將植物甾醇和至少一種乳化劑的混合物熱熔化，所述乳化劑選自蔗糖脂肪酸酯、山梨聚糖脂肪酸酯和聚甘油脂肪酸酯；冷卻熔化物，固化，研磨固體得粉未，將粉未與水性飲料或含有乳化劑的水性飲料混合；以及高速攪拌混合物以得到植物甾醇分散的飲料，由此植物甾醇可分散成數(shù)百納米大小的顆粒。
依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，提供一種分散植物甾醇的方法，它包括如下步驟在60-200℃溫度下，將植物甾醇和至少一種乳化劑的混合物熱熔化，所述乳化劑選自蔗糖脂肪酸酯、山梨聚糖肪酸酯和聚甘油脂肪酸酯；冷卻熔化物，固化，研磨固體得粉未，并將粉未與水性飲料或含有乳化劑的水性飲料混合；以及高速攪拌和勻漿混合物以得到植物甾醇分散的飲料，由此植物甾醇可分散成數(shù)百納米大小的顆粒。
依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，提供一種用上述方法之一制備的植物甾醇分散的飲料。
依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，提供一種適用于飲料的添加劑，其特征在于，這種添加劑按如下方法制備將植物甾醇和至少一種乳化劑的混合物在60-200℃下熱熔化，當(dāng)分散于水性飲料中時(shí)形成大小為數(shù)百納米或更小的顆粒，所述乳化劑選自蔗糖脂肪酸酯、山梨聚糖脂肪酸酯和聚甘油脂肪酸酯。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式天然存在的植物甾醇結(jié)構(gòu)上相似于膽固醇。在自然界中，已發(fā)現(xiàn)許多種類的植物甾醇，其中谷甾醇(sitosterol)、菜油甾醇(campesterol)、豆固醇(stigmasterol)和谷甾烷醇(sitostanol)多于其他甾醇。按普通的攝取水平，植物甾醇對(duì)血清膽固醇含量的影響很小，但是大量的植物甾醇能抑制腸內(nèi)膽固醇和膽汁膽固醇的吸收，這是由于它們的結(jié)構(gòu)與膽固醇的結(jié)構(gòu)相似，從而降低血清的膽固醇含量。
植物甾醇對(duì)降低血清膽固醇的影響已進(jìn)行了很長(zhǎng)時(shí)間的研究。這些研究表明，植物甾醇可降低總血清膽固醇含量0.5-26％，特別是降低LDL-C含量2-33％，其降低水平依賴于劑量、病人癥狀的嚴(yán)重程度和規(guī)定的飲食。膽固醇含量降低的效果還受到病人的性別、年齡和健康狀況以及給藥形式(懸浮液、結(jié)晶體、微團(tuán)等)的影響。
現(xiàn)在，普遍接受的假設(shè)是，植物甾醇有效地聚集飲食中的膽固醇，這些膽固醇在腸內(nèi)以油相存在并沉降，從而抑制腸對(duì)飲食膽固醇的吸收。因此，植物甾醇據(jù)信對(duì)以微團(tuán)形式存在的膽固醇無效。事實(shí)上，有報(bào)道飲食膽固醇比內(nèi)生膽固醇對(duì)植物甾醇的吸收有更多抗性(Mattson，F(xiàn).H.，Volpenhein，R.A.和Erickson，B.A.，Effect of PlantSterol Esters on the Absorption of Dietary Cholesterol，J.Nutr.1977；1071139-1146)。但是美國(guó)專利號(hào)5,932,562采用植物甾醇進(jìn)行了一次實(shí)驗(yàn)，其認(rèn)為即使施用少量，植物甾醇的微團(tuán)混合物對(duì)降低血清膽固醇的含量也是非常有效的。據(jù)認(rèn)為植物甾醇的微團(tuán)相使膽固醇良好地沉降在微團(tuán)相中從而有效抑制腸的吸收。
迄今為止，利用植物甾醇降低血液中膽固醇的含量尤其是LDL-膽固醇的含量，已開發(fā)出許多商業(yè)化產(chǎn)品，這些產(chǎn)品在許多國(guó)家如芬蘭、英國(guó)、美國(guó)和奧大利亞出售。它們主要作為涂抹食品或調(diào)味品，其中植物甾醇通過酯鍵與脂肪酸鍵合。據(jù)報(bào)道，這些產(chǎn)品與statin藥物組合使用對(duì)高膽固醇血癥的病人療效更佳。但是這種產(chǎn)品含有大量的脂肪成份，以致也同時(shí)被吸收。
以飲料形式提供植物甾醇已進(jìn)行了許多嘗試。但是由于植物甾醇微溶于水，迄今所開發(fā)的大多數(shù)飲料形式具有下列缺點(diǎn)植物甾醇的生物利用率差、缺乏劑量均衡性和需用大量的增溶劑。此外，以植物甾醇的常規(guī)水性基質(zhì)的形式來達(dá)到抑制膽固醇的吸收，需要顯著長(zhǎng)的時(shí)間，這是因?yàn)樗鼈冊(cè)隗w內(nèi)的利用率很慢。進(jìn)一步，植物甾醇的分散穩(wěn)定性很差，以致還需要干燥工藝來去掉用于分散植物甾醇的增溶劑例如水，從而得到粉狀的植物甾醇。為了避免這些問題，已建議用各種解決辦法，包括將植物甾醇研磨成細(xì)小的粉未、加入至少兩種不同的添加劑和使用高壓勻漿器(5,000psig)。
如上所述，各種各樣的增溶劑和乳化劑已用來溶解植物甾醇，據(jù)美國(guó)專利號(hào)5,932,562報(bào)道，通過從谷甾醇的有機(jī)溶液中形成微團(tuán)，可容易地分散谷甾醇。一般而言，由于對(duì)飲料的味道和香味影響很大，這種工藝和所得的微團(tuán)混合物不適用于飲料。例如，大量的增溶劑或乳化劑對(duì)最終食用產(chǎn)品的味道具有不良的影響。另外，通常在食品中不適用的有機(jī)溶劑可能會(huì)留在微團(tuán)中。
因此本發(fā)明涉及將植物甾醇分散成為數(shù)百納米大小的微團(tuán)的方法，這種方法改進(jìn)了微溶植物甾醇的生物利用率，具有適當(dāng)?shù)膭┝烤庑?，并使分散穩(wěn)定性最大化。
依照本發(fā)明，植物甾醇的生物利用率得到極大的提高，導(dǎo)致有效劑量降低。此外，獲得的是完全澄清的植物甾醇分散體，對(duì)目的飲料的味道和香味沒有影響。由于本發(fā)明的微團(tuán)顆粒很小以致使用后對(duì)口感不是具剛毛的。本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是，制備這種降低膽固醇的飲料不用考慮它們的pH值和組成。
本發(fā)明中有用的植物甾醇選自谷甾醇、菜油甾醇、豆固醇、谷甾烷醇、菜油甾烷醇(campestanol)及其混合物。此外，其他植物甾醇也可用于本發(fā)明中。
根據(jù)本發(fā)明的分散方法，可以大小為數(shù)百納米或更小的微團(tuán)形式分散植物甾醇的乳化劑的例子包括蔗糖脂肪酸酯、山梨聚糖脂肪酸酯和聚甘油脂肪酸酯。除了蔗糖脂肪酸酯、山梨聚糖脂肪酸酯和聚甘油脂肪酸酯以外的其他乳化劑發(fā)現(xiàn)生成顯著量的大小為1微米或更大的顆粒，正如由各種實(shí)驗(yàn)所測(cè)定。實(shí)際上，其他乳化劑表現(xiàn)出如此低的分散穩(wěn)定性以致將植物甾醇分散后三天內(nèi)就產(chǎn)生沉淀。因此，除蔗糖脂肪酸酯、山梨聚糖脂肪酸酯和聚甘油脂肪酸酯乳化劑以外的其他乳化劑基本上不適用于制備飲料。盡管硬脂酰乳酸鈉在分散穩(wěn)定性方面是最優(yōu)的，但由于其安全性得不到保障，法律上對(duì)它的使用或用量有嚴(yán)格的限制。另外，此乳化劑有特有的難聞味道。
與之相反，本發(fā)明所用的乳化劑使植物甾醇以數(shù)百納米或更小的大小分散。而且，這種分散穩(wěn)定性很好，以致1％植物甾醇的分散體能保存一年或更長(zhǎng)時(shí)間。蔗糖脂肪酸酯中優(yōu)選的是親水親脂平衡值(HLB)為7或更大的那些。它們的HLB值更優(yōu)選為10到16之間。山梨聚糖脂肪酸酯優(yōu)選具有HLB值在5到10之間，更優(yōu)選在7到10之間。至于聚甘油脂肪酸酯，其HLB值優(yōu)選在10到20之間，而更優(yōu)選在12到15之間。用山梨聚糖脂肪酸酯作為乳化劑所得顆粒要比其他乳化劑蔗糖脂肪酸酯和聚甘油脂肪酸酯所得顆粒更小，并且顆粒大小分布更均勻。另外，這些酯散發(fā)一些難聞的味道。總之，蔗糖脂肪酸酯是最優(yōu)選的。
在本發(fā)明的分散體中，植物甾醇與全部乳化劑的重量比在1∶0.01-10范圍，而優(yōu)選在1∶0.2-2.0(w/w)范圍。例如，如果乳化劑與植物甾醇的重量比低于0.01，就不能充分地乳化而產(chǎn)生沉淀，即便形成乳狀顆粒，其顆粒大小也有數(shù)十微米大。另一方面，如果其重量比超過10，所得飲料的味道為乳化劑的味道，口感太差。至于這種混有水性飲料的乳化劑與混有植物甾醇的乳化劑相比，其重量比為0.8或更小(即按重量計(jì)為80％或更小，基于混有植物甾醇的乳化劑的重量)，優(yōu)選重量比為0.5或更小(即按重量計(jì)為80％或更小)。重量比大于0.8(w/w)(按重量計(jì)為80％)使其難以形成納米顆粒，這是因?yàn)榛煊兄参镧薮嫉娜榛瘎┑牧渴窍鄬?duì)低的。
各種各樣的水性飲料可用于本發(fā)明中，舉例的有水、果汁飲料、汽水、牛奶、豆奶、谷類飲料，其他流行飲料如咖啡、綠茶、百合科植物玉竹變體(polygonatum odoratum var.)茶等，以及酒精飲料。
依照本發(fā)明，在60-200℃將植物甾醇和乳化劑混合。混合物的加熱溫度優(yōu)選在120-150℃范圍內(nèi)。當(dāng)混合在低于60℃時(shí)進(jìn)行時(shí)，微團(tuán)顆粒大小為數(shù)十到數(shù)百微米，這不利于口感和生物利用率。另一方面，混合溫度高于200℃，盡管在250℃時(shí)植物甾醇仍穩(wěn)定，但乳化劑已變性。
大體上，在有乳化劑存在下，微溶于水的物質(zhì)植物甾醇在水中乳化時(shí)，僅發(fā)生差的乳化作用，導(dǎo)致植物甾醇沉降到大小為數(shù)十到數(shù)百微米的顆粒上。在本發(fā)明中，深入的研究涉及使植物甾醇的乳化作用最大化，從而得到大小為數(shù)百納米或更小的微團(tuán)顆粒。深入研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)植物甾醇和乳化劑如蔗糖脂肪酸酯、山梨聚糖脂肪酸酯和聚甘油脂肪酸酯或這些乳化劑的混合物被混合成同質(zhì)性時(shí)，乳化作用就能最大化。為了使植物甾醇和乳化劑混合均勻，將植物甾醇在其熔點(diǎn)附近(谷甾醇約140℃；菜油甾醇約157℃；豆固醇約170℃)加熱，使這兩種成份變?yōu)橐簯B(tài)后再混合。
在高速攪拌下，將水性飲料或含有乳化劑的水性飲料加入到植物甾醇和乳化劑的熱混合物中。加入水性飲料中的乳化劑優(yōu)選與混合有植物甾醇的乳化劑一樣。但是，如果兩種不同的乳化劑相互之間是相容性的，也可以使用不同的乳化劑。植物甾醇與水性飲料的重量比在1∶10到1∶10,000(w/w)范圍之間，而優(yōu)選在1∶10到1∶100(w/w)范圍之間。
本發(fā)明中可用的水性飲料的例子包括水、果汁飲料、汽水、牛奶、豆奶、谷類飲料、其他流行飲料如咖啡、茶等，以及酒精飲料，并更偏向于水。在使用水的情形下，由隨后的高速攪拌和勻漿過程所得的植物甾醇的分散體可進(jìn)一步用水性飲料如水、果汁飲料、汽水、牛奶、豆奶、谷類飲料、其他流行飲料以及酒精飲料稀釋，從而獲得所需的含有植物甾醇的飲料。
為保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，得到大小分布均勻的顆粒，在工業(yè)上，高速攪拌和勻漿工藝是重要的。
或者，也可將植物甾醇與乳化劑混合，在其熔點(diǎn)附近加熱，冷卻熔化物得固體，然后將固體研磨成粉未。通過簡(jiǎn)單地將粉未加入水性飲料或含乳化劑的飲料中，就制得了含有植物甾醇的飲料。相對(duì)于液體形式，粉末形式的添加劑具有的優(yōu)點(diǎn)在于它們便于操作、在運(yùn)輸時(shí)不易被微生物污染而更安全以及具有低的后勤成本而易于運(yùn)輸。
當(dāng)以水用作水性底物時(shí)，在植物甾醇和乳化劑的混合物分散在水中后，所得的分散體經(jīng)過蒸發(fā)、凍干或噴霧干燥，從而制得水性植物甾醇粉未。然后將此粉未用于水性飲料以提供含有植物甾醇的飲料。
將植物甾醇和蔗糖脂肪酸酯在混合前通過加熱所得的混合物加入水中，然后以預(yù)定順序進(jìn)行攪拌工藝和高壓勻漿工藝以得到透明的植物甾醇分散體。當(dāng)植物甾醇的用量為1％時(shí)，常規(guī)的乳化過程就不能保證所得溶液的分散穩(wěn)定性，引起植物甾醇的沉降。常規(guī)的乳化過程所產(chǎn)生的分散體在700nm處透光率低至0.16％，而據(jù)本發(fā)明的方法，在700nm處的透光率為80.0％或更高。
有關(guān)植物甾醇和乳化劑的混合物與水性飲料的混合，可將植物甾醇和乳化劑的混合物以熱的液相或冷至室溫的固相形式加入到水性飲料中。在前者的情形下，水性飲料被加熱到60-140℃，優(yōu)選被加熱到70-90℃，以增強(qiáng)其乳化效率。液相混合物直接加入飲料中的最適溫度是80℃。具體而言，為了得到小的微團(tuán)顆粒，水性飲料的加熱溫度優(yōu)選設(shè)定為與植物甾醇和乳化劑的混合物的溫度相似。在水中乳化作用之后，需加壓使溫度上升至100℃。例如，使植物甾醇混合物在水中140℃下乳化就需要約5個(gè)大氣壓。
混合物攪拌后就形成了納米顆粒。在這點(diǎn)上，攪拌以5,000-10,000rpm優(yōu)選為6,500-7,500rpm進(jìn)行約10分鐘。攪拌工藝后所得的微團(tuán)經(jīng)測(cè)試，其中90％或更多的顆粒的大小為300nm或更小。與此相反，除了植物甾醇和乳化劑的混合物沒有被加熱以外，在同樣的條件下所得微團(tuán)經(jīng)測(cè)定，其顆粒大小為數(shù)十到數(shù)百微米的范圍。因此，這些比較的測(cè)定結(jié)果表明，將植物甾醇和乳化劑熔化并混合它們的工藝對(duì)形成納米顆粒是十分重要的。另外，如下文將描述，高速攪拌或勻漿工藝對(duì)形成大小均勻的顆粒也是重要的。
在沒有其他成份存在下，經(jīng)加熱后可使植物甾醇和乳化劑相互之間均勻接觸，熔化，以致乳化作用后所得的微團(tuán)顆粒大小為數(shù)百納米。與常規(guī)技術(shù)相反，本發(fā)明能在不采用其中植物甾醇尚可溶解的有機(jī)溶劑的情況下，就能制得適于在飲料中使用的納米顆粒。
攪拌之后，需要?jiǎng)驖{工藝將聚集的微團(tuán)研磨成粉。這個(gè)勻漿工藝可借助高壓勻漿器、膠磨機(jī)或超聲波儀其中優(yōu)選高壓勻漿器來進(jìn)行。依照本發(fā)明，微團(tuán)在勻漿儀中以2,000-25,000psi的壓力優(yōu)選以7,000-10,000psi的壓力進(jìn)行勻漿。經(jīng)過這步工藝，測(cè)定所得微團(tuán)，95％或更多的微團(tuán)顆粒大小在300nm或更小。
依照本發(fā)明，通過熱熔化植物甾醇和乳化劑，混合，在水中攪拌混合物以及在高壓下處理，所得分散體用果汁飲料、汽水、牛奶、豆奶、谷物制成的飲料或其他流行飲料稀釋就得到了想要的含有植物甾醇的飲料。在這些飲料中，微團(tuán)顆粒大小小至納米，具有大的表面積和顆粒曲率，優(yōu)異的生物利用率，還不影響飲料的特有味道和香味。
另外，依照本發(fā)明所制飲料即使在冰箱中儲(chǔ)存時(shí)也不會(huì)進(jìn)行分層，這是因?yàn)橐迅倪M(jìn)植物甾醇微團(tuán)的分散穩(wěn)定性。更主要的是該植物甾醇微團(tuán)在90℃時(shí)保持極好的分散穩(wěn)定性，這就保證產(chǎn)品長(zhǎng)期穩(wěn)定。
根據(jù)下面實(shí)施例就能更好地了解本發(fā)明，所述實(shí)施例意在說明而不能解釋為限制本發(fā)明。在下面實(shí)施例中，用Mastersizer(MalvernInstrument LTD.，UK)對(duì)顆粒大小分布進(jìn)行分析。
比較例1向1升容器中加入500克水，加熱到約80℃，然后將5克植物甾醇(75％谷甾醇、10％菜油甾醇、15％豆固醇谷甾烷醇)和4.25克蔗糖硬脂酸酯(HLB 11)加入熱水中，接著以6,800-7,000rpm的速度攪拌此混合物10分鐘。分析所得顆粒大小，其結(jié)果列在下表1中。
表1

比較例2由比較例1制得的分散體用如由Microfluidics制造、型號(hào)為“Microfluidizer M110EHI”的高壓勻漿器以7,000psi的壓力經(jīng)一個(gè)通道進(jìn)行處理。分析所得顆粒大小，其結(jié)果列在下表2中。在700nm處測(cè)定所得分散體，其透光率為0.16％。
表2

比較例3在1升容器中裝入40克植物甾醇(75％谷甾醇、10％菜油甾醇、15％豆固醇谷甾烷醇)、36克植物油和4克polysolvate 60(HLB 14.9)，在130-140℃攪拌下使其熔化至澄清。熔化完成后，將320克保持在約80℃的水加入此清亮熔化物中，然后以約10,000rpm的速度攪拌約10分鐘。觀察到所得的植物甾醇分散體上漂浮有植物甾醇顆粒，而大量植物甾醇顆粒似乎貼在容器壁上。對(duì)分散體的顆粒大小分布(體積)進(jìn)行分析，結(jié)果為總數(shù)的91％或更多其顆粒大小為1μm或更大，以及約總數(shù)的81％或更多為100μm或更大。此外，還觀察到在室溫下1小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)沉降和分層現(xiàn)象，確信此植物甾醇分散體不能用于飲料。比較例4在1升容器中裝入15克植物甾醇(75％谷甾醇、10％菜油甾醇、15％豆固醇谷甾烷醇)和30克檸檬酸單甘油酯(HLB 8.0)，在130-140℃攪拌下使其熔化至澄清。隨后將保持在約80℃的水加入此清亮熔化物中，接著以約6,800rpm的速度攪拌約10分鐘。所得溶液用如由Microfluidics制造、型號(hào)為“Microfluidizer M110EHI”的高壓勻漿器以10,000psi的壓力經(jīng)一個(gè)通道進(jìn)行處理。在如此獲得的植物甾醇中，可清楚地看到大量的植物甾醇顆粒貼在容器壁上，這是由于植物甾醇分散體不與蛋白結(jié)合而是與水結(jié)合。當(dāng)植物甾醇的濃度為1％時(shí)，此分散體的粘度高達(dá)58cps。對(duì)此分散體的顆粒大小分布(體積)進(jìn)行分析，分散體的測(cè)定結(jié)果為當(dāng)累積百分比為68％或更高時(shí)，顆粒大小為1μm或更大；當(dāng)累積百分比為21％或更高時(shí)，顆粒大小為10μm或更大，如此大的顆粒足以產(chǎn)生如剛毛的口感。此外，它的分散穩(wěn)定性很差，導(dǎo)致此分散體難以用于制備飲料。比較例5在1升容器中裝入15克植物甾醇(75％谷甾醇、10％菜油甾醇、15％豆固醇谷甾烷醇)和15克硬脂酰乳酸鈉(SSL)，在130-140℃攪拌下使其熔化至澄清。隨后將300克保持在約80℃的水加入此清亮熔化物中，接著以約6,800rpm的速度攪拌約10分鐘。所得溶液用如由Microfluidics制造、型號(hào)為“Microfluidizer M110EHI”的高壓勻漿器以10,000psi的壓力經(jīng)一個(gè)通道進(jìn)行處理。觀察植物甾醇分散體，其在一天內(nèi)沉淀，三天內(nèi)完成固化，這些結(jié)果導(dǎo)致此分散體難以用于制備飲料。對(duì)此分散體的顆粒大小分布(體積)進(jìn)行分析，分散體的測(cè)定結(jié)果為當(dāng)累積百分比為57％或更高時(shí)，顆粒大小為1μm或更大；當(dāng)累積百分比為17％或更高時(shí)，顆粒大小為10μm或更大。如此差的分散穩(wěn)定性導(dǎo)致此分散體難以用于制備飲料。
表3

對(duì)表3中編號(hào)1的溶液進(jìn)行顆粒大小分布分析，其結(jié)果列在下表4中。
表4

為參考目的，表3中編號(hào)為3、5、7的顆粒的分析結(jié)果與表4所示的編號(hào)1的結(jié)果相似。
在表3中編號(hào)2的情形下，顆粒的分析結(jié)果列在下表5中。
表5

為參考目的，表3中編號(hào)4、6、8的分析結(jié)果與表5所示編號(hào)2的結(jié)果相似。
將實(shí)施例1制備的植物甾醇分散體(編號(hào)2、4、6、8)在700nm處測(cè)定其透光率，范圍為80.0％到80.5％。
表6

對(duì)表6中編號(hào)9的溶液進(jìn)行顆粒大小分析，其結(jié)果列在下表7中。
表7

為參考目的，表6中編號(hào)11、13和15的顆粒的分析結(jié)果與表7中所示編號(hào)9的結(jié)果相似。
在表6中編號(hào)10的情形下，顆粒分析結(jié)果列在下表8中。
表8

為參考目的，表6中編號(hào)12、14和16的顆粒的分析結(jié)果與表8中所示的編號(hào)10的結(jié)果相似。
在700nm處測(cè)定實(shí)施例2制備的植物甾醇分散體(編號(hào)10、12、14和16)的透光率，其范圍為80.5％到82.5％。
高壓勻漿之前，在允許的實(shí)驗(yàn)誤差內(nèi)，顆粒大小的分析結(jié)果與表4相同。
高壓勻漿之后，在允許的實(shí)驗(yàn)誤差內(nèi)，顆粒大小的分析結(jié)果與表5相同。
高壓勻漿之后，在700nm處測(cè)定植物甾醇分散體的透光率，其范圍為80.0％到80.5％。
高壓勻漿之前，在允許的實(shí)驗(yàn)誤差內(nèi)，顆粒大小的分析結(jié)果與表7相同。
高壓勻漿之后，在允許的實(shí)驗(yàn)誤差內(nèi)，顆粒大小的分析結(jié)果與表8相同。
高壓勻漿之后，在700nm處測(cè)定植物甾醇分散體的透光率，其范圍為80.0％到82.5％。
表9綜合測(cè)試

表10味道測(cè)試

當(dāng)測(cè)試其他飲料時(shí)，所得結(jié)果與表9和表10相似。
表11綜合測(cè)試

表12味道測(cè)試

當(dāng)測(cè)試其他飲料時(shí)，所得結(jié)果與表11和表12相似。
1.臨床受試者45人患有輕微的高脂血癥。
表13在臨床試驗(yàn)前受試者的狀況

2.臨床受試者的飲食控制無特殊飲食；對(duì)患有輕微高脂血癥的病人提供低膽固醇飲食。
表14臨床受試者的飲食條件

3.處方用每瓶含有1.6克植物甾醇的綠茶或咖啡用于臨床試驗(yàn)。
3-1測(cè)試組1步驟1從第0至第4周，每天1瓶飲料。
步驟2從第5至第8周，每天2瓶飲料。
3-2測(cè)試組2
步驟1從第0至第4周，每天1瓶安慰劑。
步驟2從第5至第8周，每天1瓶飲料。
步驟3從第9至第12周，每天2瓶飲料。
4.結(jié)果45個(gè)人(男∶女＝15∶30，平均年齡56)完全按照臨床試驗(yàn)的說明和條件進(jìn)行。開始階段，測(cè)定臨床受試者以日平均飲食攝入11.12克飽和脂肪和135.8毫克膽固醇。在攝入安慰劑測(cè)試組與8周攝入植物甾醇測(cè)試組中，以總血清膽固醇(p＝0.039)和LDL-膽固醇(p＝0.036)含量來觀察治療效果。在這些組中，血清脂類含量(總膽固醇、中性脂類、HDL-膽固醇、LDL-膽固醇)的周期和遺留效應(yīng)不是統(tǒng)計(jì)學(xué)上顯著的。在攝入植物甾醇8周后，測(cè)定病人，其總膽固醇含量降低4.38％(p＝0.039)，LDL-膽固醇含量降低8.28％(p＝0.036)。在臨床受試者中，33人的總膽固醇含量平均降低9.2％，而31人的LDL-膽固醇含量平均降低14.1％。
5.結(jié)論高脂血癥病人在攝入本發(fā)明的含有植物甾醇的飲料8周后，就能降低總血清膽固醇和LDL-膽固醇的含量。這種降低效果可從攝入低飲食膽固醇的病人中得到。
工業(yè)實(shí)用性如上所述，依照本發(fā)明，植物甾醇納米顆粒的形成方法是將植物甾醇與至少一種乳化劑進(jìn)行熱熔化，所述乳化劑選自蔗糖硬脂肪酸酯、山梨聚糖脂肪酸酯和聚甘油脂肪酸酯，并將此熔化的混合物分散在水性底物中。本發(fā)明的含有植物甾醇的飲料能抑制腸內(nèi)和膽汁膽固醇的吸收，從而降低血清膽固醇的含量。依照本發(fā)明，無需有機(jī)溶劑就能制得顆粒大小為數(shù)百納米或更小的植物甾醇微團(tuán)，并因此可用于水性飲料中。由于本發(fā)明的植物甾醇微團(tuán)由大小為數(shù)百納米或更小的顆粒形成，此微團(tuán)具有較高的生物利用率。此外，提高植物甾醇微團(tuán)的分散穩(wěn)定性可延長(zhǎng)飲料生命周期、保證產(chǎn)品長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定。進(jìn)一步，這種微團(tuán)能用于幾乎所有的飲料中而不必考慮飲料的基質(zhì)和pH值。由于該微團(tuán)不影響飲料特有的味道和香味，且口感良好，因此可足以用于各種各樣的水性飲料中。
權(quán)利要求
1.一種分散植物甾醇的方法，其包括下列步驟在60-200℃下將植物甾醇和至少一種乳化劑的混合物進(jìn)行熱熔化，所述乳化劑選自蔗糖脂肪酸酯、山梨聚糖脂肪酸酯以及聚甘油脂肪酸酯；使熔化的混合物與水性飲料或含有乳化劑的水性飲料混合；以及高速攪拌該混合物以在飲料中產(chǎn)生植物甾醇的分散體，由此植物甾醇可分散成大小為數(shù)百納米或更小的顆粒。
2.一種分散植物甾醇的方法，其包括下列步驟在60-200℃下將植物甾醇和乳化劑的混合物進(jìn)行熱熔化，所述乳化劑選自蔗糖脂肪酸酯、山梨聚糖脂肪酸酯以及聚甘油脂肪酸酯；使熔化的混合物與水性飲料或含有乳化劑的水性飲料混合；以及高速攪拌并且勻漿該混合物從而生成植物甾醇分散的飲料，由此植物甾醇可分散成大小為數(shù)百納米或更小的顆粒。
3.一種分散植物甾醇的方法，其包括下列步驟在60-200℃下將植物甾醇和至少一種乳化劑的混合物進(jìn)行熱熔化，所述乳化劑選自蔗糖脂肪酸酯、山梨聚糖脂肪酸酯以及聚甘油脂肪酸酯；使熔化物冷卻至固體，把固體研成粉末，并將粉末與水性飲料或含有乳化劑的水性飲料混合；以及高速攪拌該混合物從而生成植物甾醇分散的飲料，由此植物甾醇可分散成大小為數(shù)百納米或更小的顆粒。
4.一種分散植物甾醇的方法，其包括下列步驟在60-200℃下將植物甾醇和至少一種乳化劑的混合物進(jìn)行熱熔化，所述乳化劑選自蔗糖脂肪酸酯、山梨聚糖脂肪酸酯以及聚甘油脂肪酸酯；使熔化物冷卻至固體，把固體研成粉末，并將該粉末與水性飲料或含有乳化劑的水性飲料混合；以及高速攪拌并且勻漿該混合物從而生成植物甾醇分散的飲料，由此植物甾醇可分散成大小為數(shù)百納米或更小的顆粒。
5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)中所述的方法，其中95.0％或更多的顆粒的大小為300納米或更小。
6.如權(quán)利要求5中所述的方法，其中99.0％或更多的顆粒的大小為300納米或更小。
7.如權(quán)利要求1或2中所述的方法，其進(jìn)一步包括干燥分散體以產(chǎn)生水性植物甾醇粉末的步驟。
8.如權(quán)利要求7中所述的方法，其中干燥步驟包括蒸發(fā)或冷凍干燥或噴霧干燥。
9.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)中所述的方法，其中植物甾醇是選自谷甾醇、菜油甾醇、豆固醇、谷甾烷醇和菜油甾烷醇中的至少一種。
10.如權(quán)利要求9中所述的方法，其中植物甾醇是谷甾醇。
11.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)中所述的方法，其中乳化劑是蔗糖脂肪酸酯。
12.如權(quán)利要求11中所述的方法，其中蔗糖脂肪酸酯的親水親脂平衡值為7或更高。
13.如權(quán)利要求12中所述的方法，其中蔗糖脂肪酸酯的親水親脂平衡值為10-16。
14.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)中所述的方法，其中攪拌步驟以5,000-10,000rpm的速度進(jìn)行。
15.如權(quán)利要求14中所述的方法，其中攪拌步驟以6,500-7,500rpm的速度進(jìn)行。
16.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)中所述的方法，其中水性飲料是水、果汁飲料、汽水、牛奶、豆奶、谷物制成的飲料、其他人們所喜歡的飲料或酒精飲料。
17.如權(quán)利要求16中所述的方法，其中水性飲料是水。
18.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)中所述的方法，其中熔化步驟在120-150℃下進(jìn)行。
19.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)中所述的方法，其中將植物甾醇與總的乳化劑以重量比1∶0.01-10混合。
20.如權(quán)利要求19中所述的方法，其中將植物甾醇與總的乳化劑以重量比1∶0.2-2.0混合。
21.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)中所述的方法，其中與水性飲料相混合的乳化劑的用量根據(jù)混合有植物甾醇的乳化劑的重量按重量計(jì)為80％或更少。
22.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)中所述的方法，其中將植物甾醇與水性飲料以重量比1∶10-10,000(w/w)混合。
23.如權(quán)利要求22中所述的方法，其中將植物甾醇與水性飲料以重量比1∶10-100(w/w)混合。
24.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)中所述的方法，其中將水性飲料和植物甾醇的混合物維持在60-140℃下。
25.如權(quán)利要求24中所述的方法，其中將混合物維持在70-90℃下。
26.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)中所述的方法，其中分散體在700nm處的透光率為80.0％或更高。
27.如權(quán)利要求2或4中所述的方法，其中勻漿步驟采用高壓勻漿器、膠磨機(jī)或超聲波儀進(jìn)行。
28.如權(quán)利要求27中所述的方法，其中勻漿步驟采用高壓勻漿器進(jìn)行。
29.如權(quán)利要求28中所述的方法，其中高壓勻漿器以2,000-25,000psi操作。
30.如權(quán)利要求29中所述的方法，其中高壓勻漿器以7,000-10,000psi操作。
31.一種植物甾醇分散的飲料，其采用權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的方法制備。
32.如權(quán)利要求31中所述的植物甾醇分散的飲料，其中飲料是基于水、果汁飲料、汽水、牛奶、豆奶、谷物制成的飲料、其他流行飲料或酒精飲料。
33.一種適用于飲料的添加劑，其特征在于它是通過將植物甾醇和至少一種乳化劑在60-200℃下進(jìn)行熱熔化來制備的，并當(dāng)其分散在水性飲料中時(shí)形成大小為數(shù)百納米或更小的顆粒，所述乳化劑選自蔗糖脂肪酸酯、山梨聚糖脂肪酸酯和聚甘油脂肪酸酯。
34.如權(quán)利要求33中所述的添加劑，其中95％或更多的顆粒的大小為300納米或更小。
35.如權(quán)利要求34中所述的添加劑，其中99％或更多的顆粒的大小為300納米或更小。
36.如權(quán)利要求33中所述的添加劑，其中添加劑的形式為粉末。
37.如權(quán)利要求33中所述的添加劑，其中將混合物在130-140℃下加熱。
38.如權(quán)利要求33中所述的添加劑，其中植物甾醇是選自谷甾醇、菜油甾醇、豆固醇、谷甾烷醇和菜油甾烷醇中的至少一種。
39.如權(quán)利要求33中所述的添加劑，其中乳化劑是蔗糖脂肪酸酯。
40.如權(quán)利要求39中所述的添加劑，其中蔗糖脂肪酸酯的親水親脂平衡值為7或更高。
41.如權(quán)利要求40中所述的添加劑，其中蔗糖脂肪酸酯的親水親脂平衡值為10-16。
全文摘要
本發(fā)明公開了分散用于飲料的植物甾醇的方法以及植物甾醇分散的飲料，在分散飲料中植物甾醇的顆粒大小為納米級(jí)。植物甾醇的分散首先將植物甾醇與至少一種選自蔗糖脂肪酸酯、山梨聚糖脂肪酸酯以及聚甘油脂肪酸酯的乳化劑混合，接著通過在60－200℃加熱使混合物熔化。然后，將熔化的物質(zhì)與水性飲料，或與含有乳化劑的水性飲料在其自身熔化型或粉末型的狀態(tài)下混合。將此所得的混合物高速攪拌從而在水性飲料中生成植物甾醇的分散體。該飲料在生物利用率方面是優(yōu)異的，具有良好的口感、透明的外表，并對(duì)飲料的特有味道、香味和顏色沒有影響。
文檔編號(hào)A23L2/00GK1468066SQ01816592
公開日2004年1月14日 申請(qǐng)日期2001年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月30日
發(fā)明者尹源泰, 金甲植, 金甫泉, 韓政希, 洪亨杓 申請(qǐng)人:優(yōu)俊科學(xué)公司