专利名称：：一种多元营养复合物及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种含多种微量元素和有机营养物质并具有调节人体机体代谢、预防各种营养缺失疾病发生的磷酸钙复合物及其制备方法，属于人体营养保健食用品领域。
背景技术：
：人体内因摄取的钙、磷、微量元素、氨基酸、维生素、糖分等营养物质不均衡或长期缺乏造成各种代谢性疾病，例如从婴儿到青年期的骨骼发育迟缓造成的身材矮小、肌肉收縮、体重过轻、体质虚弱易患病等；又如中老年人代谢能力下降造成的骨质疏松症、高血压、糖尿病等，是世界范围内最为普遍的疾病之一，并且由骨质疏松症造成骨质疏松性骨折并发症，给患者带来极大痛苦和家庭经济负担。因此，从婴儿到耄耋老人都需要时刻加强机体代谢营养的补充。例如，各种骨骼疾病的病理表现通常归结为缺钙所致，无论在第三世界国家还是欧、美、日等发达国家，因"缺钙"所致的骨质疏松症已经成为重大公共健康问题之一。随着营养学以及流行病学的快速发展，人们更加重视除膳食以外的营养品补充。目前己经上市的以"补钙"为核心的促进骨骼发育、调节骨骼代谢的保健品纷繁复杂。随着科学技术的发展，市售的补钙营养制剂可分为三代，第一代以取材于动物骨骼无机磷酸钙矿物质、珍珠和贝壳碳酸钙矿物质为原料简易加工而成的产品；第二代有机酸钙类营养品，包括苹果酸钙、乳酸钙、葡萄糖酸钙、柠檬酸钙等等；第三代补钙产品主要活性成分为维生素C的深加工产物L-苏糖酸钙等。但是，这些产品钙吸收率低等，一般生物利用度只有30%左右。由于单纯补钙是否能预防骨质疏松的效果涉及营养学、组织代谢和流行病学研究等多个学科，长期以来不少学者和普通民众的一贯认识是补钙即可壮骨。在现有技术中，国内外不少学者和机构开发了补钙制剂，包括液态饮品、胶态制剂、粉末冲饮制品等。如中国专利CN101091720A公开的磷酸三钙、芪三酚和胆钓化甾醇组合物的保健食品，应用人工合成的磷酸三钙作为主要补铐剂以期缓解骨质疏松的发生；又如日本学者申报的中国专利CN1086917C向口香糖中加入骨矿物质、磷酸三钙或羟基磷灰石，希望达到美白牙齿和补充钙质的双重目的；可口可乐公司申报的中国专利CN101208017A中公开了以磷酸三钙、磷酸一钙和乳酸钙为补钙剂用于果汁添加物平衡糖分和酸度的补钙型果汁饮料4等，都试图采用人工合成的磷酸钙盐作为补钙剂，增加人体麪摄取渠道。但是，2006年美国"妇女健康行动计划"历时7年的流行病学调査报告显示，对36282名绝经妇女补充钙和维生素D不仅没有显著降低髋部骨折，相反还增加了17%的肾结石危险(JacksonRD，etal.W五"g/J"MW2006;354:669.)，由此表明单纯补钙饮品也存在一定风险。根据人体幼骨发育、矿化和成熟骨代谢的相关学科研究进展不难发现，人体生理代谢所必需的一些微量元素，如硅能激活成骨细胞基因表达(XynosI.D,历ocAe附.历o/;^.i仏Cow;tw".2000，276，461);锶能调节骨骼内转浓度和骨代谢(MariePJ,0to;/:/抓2001，69,121);锌能增加碱性磷酸酶活性并提高DNA含量、改善骨骼强度(OvesenJ，So"e，2001,29，565;YamaguchiM，说oc&w.i^flrwflco/.1986,35,773)。同时，近几年来的研究显示硅和锶能显著调节人体骨骼代谢，改善骨矿物密度，在骨质疏松症防治方面显示极为优良的治疗功效(MeunierPJ,etal"7V五"g//Med2006;350:459;McNaughtonSA，efa/.腕/7Vw&.2005;94:813;JugdaohsinghR.，/5oweAf/"eriej.2004,19,297;ToumisS.，iV.K^cad2006,1092,403);目前以微量元素锶为生物活性物质的防治骨质疏松症的药物雷尼酸锶(strontiumranelate)己经在临床获得一定疗效。此夕卜，在骨缺损修复领域，也显示硅、锶、镁、锌等微量元素被单一掺入磷酸钙盐材料后能改善材料的生物活性、生物降解性和骨缺损修复效果(PietalA.M.，说twwfeW"^2007，28,4023;WongC.T"/万/owedL2004,513;IshikawaK.，5/o附ate"'"fe2002,23，423;SerreC.M.，/说o附ed1998，42，626)。因此，硅、锶、锌等微量元素在调节骨骼代谢、增进骨强度中发挥了不可替代的生物功效。现有技术中，在微量元素协同补钙的饮品方面，中国专利CN1436539A公开了一种铁锌钙补血补钙饮品，但是富马酸亚铁、全溶珍珠粉、硫酸锌等为原料研制的饮品溶出速率可控性差，珍珠粉碳酸钙溶出速率太慢，而快速溶出的铁和锌不容易被消化系统完全吸收，因此吸收率低下。中国专利CN1140023A公开的一种富含硒、锌、锗、铜、锰等微量元素的富硒茶和绞股蓝等中草药制成的袋泡茶，以期达到补肾健脾、益气活血、养阴助阳和生津养胃等目的，但是对改善骨骼代谢、提高骨强度和降低骨质疏松的效果不明确。其他以改善脾胃功能的中药饮品也都存在类似改善骨骼强度效果不明确等问题。尤其值得重视的是，大量现有技术中以易溶性微量元素无机盐为原料研制的保健饮品，如亚硒酸钠、硫酸锌、硫酸锌、硫酸亚铁、硫酸铜等，尽管在摄取后能快速达到很高浓度水平，但是因为控制释放性差导致活性物质流失比例大、吸收率低、峰谷浓度明显等弊端，而且某一微量元素短期内高剂量造成其它活性离子代谢失调，存在严重负面效果的风险。各种微量元素在平衡和调节人体组织代谢中的特异性生物学功效无容质疑，但是相关研究结果也证实硅、镁、锶或锌等单一微量元素对成骨细胞活性和骨组织代谢调节存在显著剂量依赖关系，释放过高剂量的硅、镁、锶或锌会引起细胞毒性或者造成其它离子代谢失调(DahlS.G.,2001,28，446;Gough丄E.,5!'o附afer/afa2004,25，2039;ItoA.，5W.C2002，22,21;SaravanapavanR，M"&r.2004，254-256，785);反之，骨组织中长期缺乏这些微量元素将造成组织畸变甚至严重疾病。现有技术中，还有研究者试图通过掺杂等途径在结晶性磷酸三钙或羟基磷灰石中引入硅、镁、锶或锌单一生物活性物质，但是结晶性磷酸三钙或羟基磷灰石稳定性高，溶解速率极为缓慢，因而复合掺杂的微量元素也很难达到改善骨骼代谢所需的剂量水平。中国专利CN1212126C公开了一种纳米羟基磷灰石和微量元素机械混合型组合物补钙剂，微量元素化合形式和弓I入方式不明确，因此其释放速率也不能有效保障。众所周知，人体各组织均是由蛋白质、无机物、其他碳水化合物组成，尤其是骨组织是以蛋白、多糖等生物分子与磷酸钙矿物在纳米尺度上自组装形成的具有优越的力学性能有机-无机复合物。其中，无机磷酸钙矿物是以含钠、钾以及多种微量元素的非完全结晶羟基磷灰石构成，微量元素成分在调节成骨细胞活性、促进幼骨发育和稳定骨骼正常代谢、调控无机矿物吸收中发挥了不可替代的作用。但是迄今磷酸钙类矿物营养饮品、食品研究中，尚未有实现多元微量元素和有机营养物质协同复合来实现对含钙矿物质饮品、食品吸收和改善骨骼代谢进行更为有效的提升的相关报道。根据现有技术和研究报道来看，迫切需要探索运用多元微量元素和有机营养物质与含钙矿物质协同控制释放和长效吸收的饮品，达到长期改善人体机体代谢、预防各种营养缺失疾病发生、均衡营养等的最佳效果。
发明内容本发明的目的是提供能够明显改善人体代谢和防治各种营养缺失疾病发生的多元营养复合物及其制备方法。本发明的多元营养复合物是含有以下组分的粉末，各组分的质量百分数含量为磷酸钙70~卯％;娃锶锌镁0~0.5%;0~0.50/o;00.3%;0.5~2.0%;维生素氨基酸碳水化合物0.5~10%;0.510%;1.0~10%;上述组分之和为100%，其中，硅、锶和锌至少两种物质不同时为0。上述的磷酸钙是无定型磷酸钙、磷酸三钙和羟基磷灰石中的一种或几种的混合物。多元营养复合物粉末的粒径为50-2000nm。多元营养复合物的制备方法，包括以下步骤1)将清洗干净的水果、坚果和蔬菜，去皮或去核，分别粉碎取汁，过滤，得到无粗纤维素的纯汁，备用；2)按人体血浆中无机离子浓度剂量水平人工配制模拟生理溶液(SBF)，溶液中各无机离子的浓度分别为Na+，142mM;K+,5mM;Ca2+，2.5iiim;Mg2+，1.5mM;S042—,ImM;HP042—,1mM;Cl一，163mM和HC03—,27mM;溶液的pH值为7.25~7.40，搅拌条件下向上述SBF溶液中添加含Si(V-、Zn"和S一+的无机盐溶液，并控制溶液中Si:P摩尔比为010:100、Zn:Ca摩尔比为0~0.8:100和Sr:Ca摩尔比为06:100，并且SiO^、Z^+和Si^+至少两种离子不同时为0。再向上述溶液中按溶液总体积量110%添加步骤l)的至少一种纯汁，搅拌均匀；3)将步骤2)制备的混合溶液升温到3512(TC，陈化5240分钟，过滤，用去离子水反复洗涤，干燥，得到含锶、锌、镁、硅、维生素、氨基酸和碳水化合物协同掺杂磷酸钙的粉末。本发明中，对协同掺杂硅、锌和/或锶所使用的无机盐均不存在严格种类限制，一般含SiO,的无机盐是Na2Si03;所说的含S产的无机盐可以是SrCl2、Sr(N03)2和Sr(CH3COO)2中的一种或几种的混合物。所说的含Zr^+的无机盐可以是ZnCl2、Zn(N03)2、Zn(CH3COO)^BZnS04中的一种或几种的混合物。所使用试剂纯度均不低于其分析纯试剂纯度指标。上述的水果可以是苹果、柑橘、葡萄、草莓等各种水果；坚果可以是核桃、杏仁、香榧、松子等；蔬菜可以是西红柿、苦瓜、南瓜等。本发明制备过程中，通过改变含SiOf、Zn2+、和S一+的无机盐溶液、纯汁的添加量和陈化时间，可以调节多元营养复合物的粒径和锶、锌、硅、镁微量元素的百分含量。本发明的有益效果在于本发明的多元营养复合物是含多种微量元素和有机营养物质掺杂磷酸钙的复合物，在多元营养复合物粉末微粒结构上，片状或棒状磷酸l^纳米粒自聚集形成高比表面疏松团族颗粒，有机营养物质分子粘附在片状或棒状磷酸l丐纳米粒表面，因而有利于胃肠道生物降解；其次，磷酸钙晶格中部分韩、磷原子位置被人体生理必需的微量元素锶、锌、镁、硅离子替代，成核和微粒长大阶段结晶度逐步提高，因而有利于通过控制结晶度来调节多元微量元素复合比例及其释放速度，磷酸钙是无定型或者部分结晶的矿物，在胃内弱酸性环境能持续缓慢溶解，微量元素活性离子和有机营养物质分子也持续控制释放，提高多元营养物质的吸收率；再次，多元营养复合物以微量元素和有机营养物质掺杂磷酸钙为组分，有助于对胃部没有完全溶出的磷酸钙微粒进入肠道后提高肠道弱碱性环境磷酸钙微粒表面溶出的钙和微量元素络合，从而提高韩、磷、微量元素、有机营养物质的总吸收率和吸收时间，避免活性物质体内在单个消化器官内吸收时间短和吸收不完全等弊端。因而微量元素在无定型或部分结晶磷酸钙晶格掺杂，微量元素的释放速度由磷酸钙的溶解速率控制，能保证持久释放和不存在短期爆发式释放的风险，从而避免了直接服用含微量元素可溶无机盐带来的各种副作用。此外，本发明涉及的钙矿物质复合物制备均在120°C以下一步合成，不涉及高温热处理，工艺简单，颗粒尺寸、总含钙率、微量元素掺杂率和有机营养物质分子掺杂率容易控制，活性物质释放速度易于调控等特点，具有既补钙和磷，又同时补充微量元素和多种有机营养物质的显著特点。本发明的多元营养复合物具有优异的生物安全性、生物活性和持久吸收性，可用于保健食品或饮品的添加剂，发挥调节机体代谢、增强骨强度，预防各种营养缺失疾病发生。图1为陈化240分钟的多元营养复合物扫描电镜照片，图中(a)为含苹果汁有机营养物质分子、Mg、Zn、Sr、Si微量元素和磷酸钙的粉末，(b)为含核桃汁有机营养物质分子、Mg、Zn、Sr、Si微量元素和磷酸钙的粉末，(c)为含西红柿汁有机营养物质分子、Mg、Zn、Sr、Si微量元素和磷酸钙的粉末。图2为陈化240分钟的多元营养复合物X射线衍射图谱，图中(a)为含苹果汁有机营养物质分子、Mg、Zn、Sr、Si微量元素和磷酸钙的粉末，(b)为含核桃汁有机营养物质分子、Mg、Zn、Sr、Si微量元素和磷酸钙的粉末，(c)为含西红柿汁有机营养物质分子、Mg、Zn、Sr、Si微量元素和磷酸钙的粉末。图3为多元营养复合物在不同果汁中离子释放图，图(a)为在柑橘汁离子释放的图谱，图(b)为在葡萄汁离子释放的图谱。图4为陈化90分钟的多元营养复合物扫描电镜照片，图中(a)为含磷酸^、Mg,Zn和Sr微量元素和苹果汁、葡萄汁、柑橘汁有机营养物质分子的粉末，(b)为含磷酸钙、Mg、Si和Sr微量元素和苹果汁、葡萄汁、柑橘汁有机营养物质分子的粉末，(c)为含磷酸钙、Mg、Zn和Si微量元素和苹果汁、葡萄汁、柑橘汁有机营养物质分子的粉末。具体实施例方式下面结合实例进一步阐明本发明的内容，但这些实例并不限制本发明的范围，凡基于本发明上述内容所实现的技术和制备的材料均属于本发明的保护范围。实施例11)将清洗干净的苹果、核桃和西红柿用热风快速吹干，去皮或去核，分别用榨汁机粉碎取汁，再用0.45-微米微孔滤膜过滤，得到无粗纤维素的纯汁。2)按人体组织液中无机离子浓度剂量水平人工配制模拟体液(SBF)6.0L，溶液中各无机离子的浓度分别为Na+，142mM;K+,5mM;Ca2+,2.5him;Mg2+，1腿；S042—,1mM;HP042_，1him;Cl—，36mM和HCO"14mM;溶液的pH值为7.25。将上述溶液等分于三只2.5L容积洁净菌种瓶中，并分别标记为A、B和C。在搅拌条件下向上述三瓶SBF溶液中分别添加Na2Si03、ZnCb和SrCl2溶液，三瓶中Zn:Ca摩尔比均为0.4:100，Sr:Ca摩尔比均为l:100，Si:P摩尔比均为1:100，并向三瓶溶液中按总体积量5%分别添加苹果、核桃和西红柿汁，搅拌均匀。3)将步骤2)制备的三瓶混合溶液放入湿法灭菌系统中，升温到60。C，陈化240分钟，溶液发生成核反应，析出纳米粒，自然冷却后过滤悬浮液，并用去离子水各洗涤3次，然后干燥，获得多元营养复合物粉末。其扫描电镜照片和X射线衍射图谱分别如图1和图2所示，苹果、核桃和西红柿汁诱导下合成的多元营养复合物均为纳米粒团聚颗粒，磷酸钙是以部分结晶的磷酸三钙和羟基磷灰石构成。将在苹果汁中合成的多元营养复合物各100mg分别在200mL柑橘与葡萄汁中浸泡，测定各离子浓度变化如图3所示。由图显示钙、磷和Mg,Zn,Sr和Si微量元素均能释放，表明多元营养复合物含有这些微量元素。实施例29对实施例1中A瓶2.0L的SBF溶液中添加SrCl2和ZnCl2的溶液，Zn:Ca摩尔比为0.5:100，Sr:Ca摩尔比为3:100;B瓶2.0L的SBF溶液中添加SrCl2和Na2Si03的溶液，Sr:Ca摩尔比为0.8:100，Si:P摩尔比为6:100;C瓶2.0L的SBF溶液中添加Na2Si03和ZnCl2的溶液，Si:P摩尔比为4:100，Zn:Ca摩尔比为0.8:100。并且向各瓶中均添加苹果、葡萄和柑橘汁各40mL，搅拌均匀。将三瓶混合溶液放入湿法灭菌系统中，升温到80。C，陈化90分钟，溶液发生成核反应，析出纳米粒，自然冷却后过滤悬浮液，并用去离子水各洗涤3次，然后干燥，获得多元营养复合物粉末。不同多元营养复合物扫描电镜照片如图4所示，同时添加苹果、葡萄和柑橘汁合成的多元营养复合物是由纳米粒团聚形成的颗粒。实施例311对实施例1的A瓶SBF中SiO,、Sr2+、Zn"和纯汁的加入量、陈化温度、陈化时间按表1所示进行调整，其它条件同实施例1，制备得到的多元营养复合物中微量元素含量如表2所示。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>权利要求1.一种多元营养复合物，其特征在于它是含有以下组分的粉末，各组分的质量百分数含量为磷酸钙70～90％；硅0～0.3％；锶0～0.5％；锌0～0.5％；镁0.5～2.0％；维生素0.5～10％；氨基酸0.5～10％；碳水化合物1.0～10％；上述组分之和为100％，其中，硅、锶和锌至少两种物质不同时为0。2.根据权利要求1所述的多元营养复合物，其特征在于所说的磷酸钙是无定型磷酸^、磷酸三钙和羟基磷灰石中一种或几种的混合物。3.根据权利要求1所述的多元营养复合物，其特征在于粉末粒径为50-2000腦。4.制备权利要求1所述的多元营养复合物的方法，其特征在于包括以下步骤1)将清洗干净的水果、坚果和蔬菜，去皮或去核，分别粉碎取汁，过滤，得到无粗纤维素的纯汁，备用；2)按人体血浆中无机离子浓度剂量水平人工配制模拟生理溶液，溶液中各无机离子的浓度分别为Na+,142mM;K+,5謹；Ca2+,2.5mM;Mg2+,1.5mM;S042—,1mM;HP042—,1mM;C厂，163mM和HC03—，27mM;溶液的pH值为7.25-7.40，搅拌条件下向上述溶液中添加含SiCb2—、Zn"卩S一+的无机盐溶液，并控制溶液中Si:P摩尔比为010:100、Zn:Ca摩尔比为0~0.8:100和Sr:Ca摩尔比为0~6:100，并且Si03\zn21nS一+至少两种离子不同时为0。再向上述溶液中按溶液总体积量110%添加步骤l)的至少一种纯汁，搅拌均匀；3)将步骤2)制备的混合溶液升温到35120。C，陈化5240分钟，过滤，用去离子水反复洗涤，干燥，得到含锶、锌、镁、硅、维生素、氨基酸和碳水化合物协同掺杂磷酸钙的粉末。5.根据权利要求4所述所述的多元营养复合物的制备方法，其特征在于所说的含SiO^'的无机盐是Na2Si03。6.根据权利要求4所述的多元营养复合物的制备方法，其特征在于所说的含S一+的无机盐是SrCl2、Sr(N03)2和Sr(CH3COO)2中的一种或几种的混合物。7.根据权利要求4所述的多元营养复合物的制备方法，其特征在于所说的含Zn"的无机盐是ZnCl2、Zn(N03)2、Zn(CH3COO)^BZnS04中的一种或几种的混合物。全文摘要本发明公开的多元营养复合物，其组分及质量百分数含量为磷酸钙70～90％；硅0～0.3％；锶0～0.5％；锌0～0.5％；镁0.5～2.0％；维生素0.5～10％；氨基酸0.5～10％；碳水化合物1.0～10％；其中，硅、锶和锌至少两种物质不同时为0。制备方法是向模拟生理溶液中添加水果、坚果、蔬菜汁和含锶、锌、硅的无机盐，将混合液在35～120℃陈化，析出颗粒，过滤、洗涤、干燥而成。本发明制备工艺简单，不涉及高温热处理，颗粒尺寸、总含钙率、微量元素掺杂率和有机营养物质分子掺杂率容易控制，活性物质释放速度易于调控，本发明的多元营养复合物具有既补钙和磷，又同时补充微量元素和多种有机营养物质的特点。可用于保健食品或饮品的添加剂，发挥调节机体代谢、增强骨强度，预防各种营养缺失疾病发生的功效。文档编号A23L1/302GK101664189SQ200910153170公开日2010年3月10日申请日期2009年9月24日优先权日2009年9月24日发明者甘亦来,苟中入,欣高申请人:浙江大学