专利名称：防治缺铁性贫血的天然营养剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种预防和治疗缺铁性贫血的天然营养剂，尤其涉及一种从牛初乳或牛奶中制备富含人体易吸收的生物有机铁制剂，并将该制剂用于预防和治疗缺铁性贫血的方法。
发明技术背景铁是人体代谢必须的微量元素，参与多项重要生理和生化功能，铁离子是造血系统中红细胞合成的重要成份，缺乏铁离子，可能引发多种生理功能异常和营养代谢障碍，最常见的是引起缺铁性贫血，缺铁性贫血是儿童和年轻妇女最常见的疾病之一，发病率约5％左右。
缺铁性贫血会引起一系列症状和体征，包括面色苍白、头昏、耳鸣、心慌、四肢无力、运动耐力降低、全身抵抗力下降、容易发生感染等。现代社会由于饮食精细，以高脂肪、高旦白饮食为主，饮食中常缺乏足够剂量的铁离子。研究证明，铁和钙是女性饮食中最缺乏的两大营养素，而且人体所摄取的铁质中，实际上大约只有8％被吸收而进入血液中。
缺铁性贫血是由于体内缺少铁质影响了血红蛋白的合成而引起的一种常见性贫血。正常人体内含铁量约为3～5克，铁是制造血红蛋白主要原料之一，二价铁与原卟啉结合成正铁血红素，再与珠蛋白结合成血红蛋白，人体的红血球由血红蛋白组成，红血球经过120～130天就会衰亡代谢，必须不断地补充铁才能有效合成血红蛋白及红血球。铁质是以与旦白质结合的形式(铁旦白、ferritin)被贮藏在体内，组织铁(存在于肌红球素中)被贮藏在体内的量非常少，成人每天对铁质的需求量约为10～15mg，女性由于月经的关系，所流失的铁大约是男性的二倍以上，铁是促进维生素代谢作用的必要物质。有效补充人体所需的铁，可以帮助人体生长，增加对疾病的抵抗力，预防和治疗因缺铁而引起的贫血。
无机铁不易被人体消化吸收，生物利用率低，最易被消化吸收的铁质形式是旦白质水解后经螯合作用的铁化合物，这是一种能被人体最快吸收形式的有机铁。这种形式的铁质不会引起便秘，也不会刺激组织发生敏感反应，是补充铁剂理想的方式。
众所周知，牛奶中含有丰富的乳铁旦白，尤其在牛初乳中含量更高，每升牛初乳中约含有1克乳铁旦白，这是一种分子量为7,700D的旦白质，每个乳铁旦白结合两个铁离子，是人体补充铁离子的最佳形式。
牛奶中酪旦白经水解后会形成磷酸多肽，这是一种不稳定形式的多肽，加入钙离子、铁离子等阳离子后会形成螯合化合物，而这种螯合化合物中所含铁离子是人体补充铁剂的理想方式。
本发明所要解决的技术问题是，从牛初乳和牛奶中制备人体容易消化吸收的补铁营养剂，应用于防治缺铁性贫血。
发明内容
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案，其特征是，以牛初乳、牛奶制备乳铁旦白和带铁离子的磷酸多肽螯合化合物，两者单独应用或联合应用补充人体铁离子和防治缺铁性贫血。其制备的程序是，牛初乳或牛奶以离心方式脱脂，应用分子量为30,000～40,000D的超微滤膜分离乳糖、脂质和矿物质等小分子物质，用阳离子交换树脂装置的层析柱分离、洗脱、浓缩、干燥乳铁旦白，过柱的牛初乳或牛奶加旦白分离酶水解形成磷酸多肽，加铁剂制备磷酸多肽铁螯合物，经超滤分离后干燥，上述方法制备的乳铁旦白和磷酸多肽铁螯合物可应用于补充人体铁剂和防治缺铁性贫血。
本发明的技术特征是，以牛初乳或牛奶作为原料，采用离心方式脱脂，离心速度为3000～6000转/分，最好是在5000转/分，离心时间15～45分钟，最好是30分钟，离心后，去除离心液上层漂浮的脂肪。
本发明的技术特征是，在牛初乳或牛奶脱脂后，采用交错切面流体过滤分离装置，应用分子量为20,000～60,000D的超滤膜，最好是应用分子量为30,000～40,000D的超滤膜滤除残余的脂肪、乳糖和小分子物质，过滤的分离液可以用作制备酪旦白、乳清旦白的旦白水解物，而超滤的浓缩物用于制备乳铁旦白。
本发明的技术特征是，已经脱脂和滤除小分子物质的牛初乳、牛奶通过阳离子交换树脂灌装的层析柱，当液体以较高的表面速度和以较高的液体过柱率通过层析柱时，阳离子交换树脂吸附乳铁旦白，在过柱过程结束后，用盐溶液洗脱吸附在阳离子交换树脂上的旦白质，浓缩洗脱物后干燥，即可制备乳铁旦白的粉状物质。
本发明的技术特征是，可采用多种类型的阳离子交换树脂，但最好是采用在高压高流速状况下仍然能保持物理机械稳定性能的产品，例如琼脂糖凝胶(制药等级)，就符合上述条件，选择的阳离子交换树脂颗粒大小范围是100.mu.m～300.mu.m，最好范围是125.mu.m～150.mu.m，在吸收时能提供较高表面速率。
本发明的技术特征是，离子交换树脂最好首先用PH6.5的磷酸缓冲液(0.025molNa.sub2 PHO.sub.4/NaH.sub2 PO.sub.4)，大约采用4倍床容量的缓冲液冲洗层析柱足以平衡，在牛初乳、牛奶通过层析柱后，乳铁旦白被吸附在阳离子交换树脂上，这时再用缓冲盐溶液冲洗层析柱可洗脱已吸附的物质，洗脱层析柱的缓冲液浓度大约0.7～1.5molNaCL，洗脱液可以除盐，也可以直接干燥，除盐方式包括离子交换、电透析或超滤，超滤是最首选的除盐方式，除盐后洗脱液采用冷冻干燥方法制备乳铁旦白干粉备用。
本发明的技术特征是，收集通过层析柱的牛初乳或牛奶溶液，溶液通过稀释或浓缩至每升液体内含旦白质10克～60克，最好是40克～60克/升，在复合旦白溶液内加入胰旦白酶和胰凝乳旦白酶的混合物，胰旦白酶量等于或大于800USP单位/mg，优选等于或大于1000US单位/mg，最好等于或大于1800US单位/mg，胰凝乳旦白酶量等于或大于150USP单位/mg，优选等于或大于200USP单位/mg，最好等于或大于350USP单位/mg。
本发明的技术特征是，在水解混合旦白时，胰旦白酶和胰凝乳旦白酶混合物中以上述USP单位计算的胰旦白/胰凝乳旦白酶之比约1～18，较好的选择为1.5～12，最好的选择为4～6，酶混合物的用量占水解旦白总量的0.4～1.2％(重量百分比)，最好是0.6～0.8％(重量百分比)。
本发明的技术特征是，水解上述旦白混合液的过程是，加热到75℃～85℃维持10～30分钟，降温至30℃～50℃维持2～8小时，水解期间PH维持在6～8之间，最好是在6.5～6.8之间，在水解过程结束时，加热至80℃～90℃，最好85℃持续10分钟，通过热处理使酶灭活，还可以通过超高温灭菌(温度130℃维持30秒)使酶灭活，旦白水解后的溶液用分子量为10,000的超微滤膜在交错切面流体超滤设备过滤分离，去除大分子量、未水解的旦白，超滤液直接抽入反应锅，按上清液体积投入铁剂，铁剂是有机铁制剂，例如葡萄糖酸亚铁、丁稀二酸亚铁、柠檬酸亚铁，也可以使用无机铁，例如硫酸亚铁，投料量按重量/容积百分比计算为5％～40％，最好是15％～20％，充分搅拌，反应2～5小时，温度保持30℃～50℃，用分子量为1000～2000D的超微滤膜，采用超滤设备浓缩至起始容积10％～40％，最好20％～30％，真空干燥或喷雾干燥成粉。
本发明的技术特征是，制备磷酸多肽铁螯合化合物，也可以直接以酪旦白或干酪素为原料，其制备过程是，将酪旦白或干酪素以5％～30％的投料量溶于50℃～85℃的蒸馏水中，以碱剂调PH至7～9，均质工作压力8～15Mpa，条件高压均质成糊状基料，按加酶量0.2％～1.2％重量百分比加入胰旦白酶，调PH值至5.5～6.5在30℃～50℃温度下保持2～6小时，水解酪旦白，酶解过程结束后，迅速加温至95℃保温5分钟灭活胰酶，用分子量为10,000D的超微滤膜，采用交错切面流体超滤装置分离旦白水解溶液，除去未水解大分子量旦白，收集上清液，按上清液容积5％～40％，最好是15％～20％投入铁剂，铁剂最好是有机铁剂，例如葡萄糖酸亚铁、丁稀二酸亚铁、柠檬酸亚铁，也可以使用无机铁剂，例如硫酸亚铁，充分搅拌2～5小时，温度保持30℃～50℃，用分子量为1000～2000D的超微滤膜浓缩至超始容量20％～30％，真空干燥或喷雾干燥成粉。
本发明的技术特征是，本发明方法制备的乳铁旦白和磷酸多肽铁螯合物是目前已知的最好补铁制剂，可以广泛应用于补充人体铁剂、预防和治疗缺铁性贫血各种营养剂中，既可以添加在普通食品中作为营养添加剂帮助人体补充铁剂，又可以制备成药物形式供缺铁性贫血患者服用，还可以供孕妇服用以预防经常发生的贫血，在应用中，既可以单独应用乳铁旦白，也可以单独应用磷酸多肽铁螯合物，两者联合应用可能是更好的选择。因为乳铁旦白来源较少，成本相对较高，单独应用价格较高，如果联合应用上述两种补铁制剂，可以提高铁剂吸收，增加铁的生物利用度，发挥更好的作用。
本发明的技术特征是，本发明方法制备的乳铁旦白和磷酸多肽铁螯合化合物，可以制备成多种食物形式或者药物形式施用，主要的应用方式为口服，可以直接以干粉形式用水冲服或以浓缩液形式直接服用，也可以作为食品添加剂添加在食品中施用，包括但不限于，奶粉、炼乳、速溶冲剂、速溶茶、饼干、糕点、糖果、蜂蜜等食品形式；也可以与各种医药等级辅料混合和制备各种药剂形式施用，包括但不限于，片剂、胶囊、丸剂、散剂、颗粒剂、冲剂、乳剂、软胶囊、口服液、喷剂等药剂形式。
本发明的有益效果是，从天然原料中制备的铁剂是纯天然营养剂，在有效补充人体铁剂时不会产生任何毒付作用，并且比市场现有产品有更高的生物利用度和更少付作用。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明实例1从牛初乳中制备乳铁旦白和磷酸多肽铁螯合物收集母牛分娩后三天内的牛初乳15升，采用离心方式脱脂，离心速度5000转/分，离心时间20分钟，脱脂牛初乳通过交错切面流体分离过滤装置(Pall公司生产TFF装置)，选择超微滤膜分子量为40,000D，收集残余浓缩物准备过层析柱。
采用10cm自动控制生产的层析仪(Bioprocess system pharmacia)，装置琼脂糖凝胶阳离子交换树脂(SP Sepharose Big Beadsion exchanger)，层析柱直径为10cm，床高度为11cm，床容量为0.864升。
在室温下，用3.2升0.025M，PH6.5磷酸缓冲液对层析柱进行平衡，超滤浓缩物用泵抽方式，以180升/小时的流速通过层析柱，表面速度约2300cm/小时，过柱速率约208床容量/小时。
用1.0M NaCL缓冲液冲洗，冲洗液量为2.2升，获得乳铁旦白洗脱液，两种洗脱液分别用10,000D的超微滤膜超滤除盐浓缩后冷冻干燥，得到乳铁旦白干粉。
收集过层析柱的牛初乳，加热旦白溶液至50℃溶解而达到4～6％的旦白质浓度，加温至75℃下保持30分钟，降温至50℃时加入胰旦白酶和胰凝乳旦白酶混合物，酶混合物重量占旦白总重量0.8％(胰旦白酶为1800USP单位/mg，胰凝乳旦白酶为350USP单位/mg，购自Novo Nordisk Bioindustrids Inc.Danbury.CT.U.S.A.，胰旦白酶/胰凝乳旦白酶的USP单位之比为5)，维持温度50℃保持6小时，PH调节在6.5，在水解结束前，向水解产物内注入130℃蒸汽45秒钟，杀灭细菌同时使酶灭活。
已完成旦白水解过程的旦白水解液用真空泵抽入交错切面流体超滤装置用分子量为10,000D的超微滤膜分离过滤，收集过滤的上清液直接投入反应锅，按重量/容积百分比20％加入葡萄糖酸亚铁，在40℃温度下充分搅拌4小时，送入超滤装置用1000D分子量的超滤膜浓缩至超始容积20％，在60℃真空干燥机内干燥制备粉未，内含丰富的磷酸多肽铁螯合物。
实施例2制备治疗缺铁性贫血口服液取实施例1制备的乳铁旦白20克、磷酸多肽铁螯合物180克，加150克乳糖、柠檬酸100克、去离子水20升、苯甲酸10克，投入调配罐中在50℃温度下充分搅拌，经管道紫外线灭菌后，加15克草莓香精均匀调配成口服液。
权利要求
1.本发明涉及一种预防和治疗缺铁性贫血的天然营养剂，尤其涉及一种从牛初乳或牛奶中制备富含人体易吸收的生物有机铁制剂，并将该制剂用于预防和治疗缺铁性贫血的方法，其特征是，以牛初乳、牛奶制备乳铁旦白和带铁离子的磷酸多肽螯合化合物，两者单独应用或联合应用补充人体铁离子和防治缺铁性贫血，其制备的程序是，牛初乳或牛奶以离心方式脱脂，应用分子量为30,000～40,000D的超微滤膜分离乳糖、脂质和矿物质等小分子物质，用阳离子交换树脂装置的层析柱分离、洗脱、浓缩、干燥乳铁旦白，过柱的牛初乳或牛奶加旦白分离酶水解形成磷酸多肽，加铁剂制备磷酸多肽铁螯合物，经超滤分离后干燥，上述方法制备的乳铁旦白和磷酸多肽铁螯合物可应用于补充人体铁剂和防治缺铁性贫血。
2.按照权利要求1所述的方法，本发明的技术特征是，在牛初乳或牛奶脱脂后，采用交错切面流体过滤分离装置，应用分子量为20,000～60,000D的超滤膜，最好是应用分子量为30,000～40,000D的超滤膜滤除残余的脂肪、乳糖和小分子物质，过滤的分离液可以用作制备酪旦白、乳清旦白的旦白水解物，而超滤的浓缩物用于制备乳铁旦白。
3.按照权利要求1所述的方法，本发明的技术特征是，已经脱脂和滤除小分子物质的牛初乳、牛奶通过阳离子交换树脂灌装的层析柱，当液体以较高的表面速度和以较高的液体过柱率通过层析柱时，阳离子交换树脂吸附乳铁旦白，在过柱过程结束后，用盐溶液洗脱吸附在阳离子交换树脂上的旦白质，浓缩洗脱物后干燥，即可制备乳铁旦白的粉状物质。
4.按照权利要求1所述的方法，本发明的技术特征是，可采用多种类型的阳离子交换树脂，但最好是采用在高压高流速状况下仍然能保持物理机械稳定性能的产品，例如琼脂糖凝胶(制药等级)，就符合上述条件，选择的阳离子交换树脂颗粒大小范围是100.mu.m～300.mu.m，最好范围是125.mu.m～150.mu.m，在吸收时能提供较高表面速率。
5.按照权利要求1所述的方法，本发明的技术特征是，离子交换树脂最好首先用PH6.5的磷酸缓冲液(0.025mol Na.sub2 PHO.sub.4/NaH.sub2 PO.sub.4)，大约采用4倍床容量的缓冲液冲洗层析柱足以平衡，在牛初乳、牛奶通过层析柱后，乳铁旦白被吸附在阳离子交换树脂上，这时再用缓冲盐溶液冲洗层析柱可洗脱已吸附的物质，洗脱层析柱的缓冲液浓度大约0.7～1.5mol NaCL，洗脱液可以除盐，也可以直接干燥，除盐方式包括离子交换、电透析或超滤，超滤是最首选的除盐方式，除盐后洗脱液采用冷冻干燥方法制备乳铁旦白干粉备用。
6.按照权利要求1所述的方法，本发明的技术特征是，收集通过层析柱的牛初乳或牛奶溶液，溶液通过稀释或浓缩至每升液体内含旦白质10克～60克，最好是40克～60克/升，在复合旦白溶液内加入胰旦白酶和胰凝乳旦白酶的混合物，胰旦白酶量等于或大于800USP单位/mg，优选等于或大于1000US单位/mg，最好等于或大于1800US单位/mg，胰凝乳旦白酶量等于或大于150USP单位/mg，优选等于或大于200USP单位/mg，最好等于或大于350USP单位/mg。
7.按照权利要求1所述的方法，本发明的技术特征是，在水解混合旦白时，胰旦白酶和胰凝乳旦白酶混合物中以上述USP单位计算的胰旦白/胰凝乳旦白酶之比约1～18，较好的选择为1.5～12，最好的选择为4～6，酶混合物的用量占水解旦白总量的0.4～1.2％(重量百分比)，最好是0.6～0.8％(重量百分比)。
8.按照权利要求1所述的方法，本发明的技术特征是，水解上述旦白混合液的过程是，加热到75℃～85℃维持10～30分钟，降温至30℃～50℃维持2～8小时，水解期间PH维持在6～8之间，最好是在6.5～6.8之间，在水解过程结束时，加热至80℃～90℃，最好85℃持续10分钟，通过热处理使酶灭活，还可以通过超高温灭菌(温度130℃维持30秒)使酶灭活，旦白水解后的溶液用分子量为10,000的超微滤膜在交错切面流体超滤设备过滤分离，去除大分子量、未水解的旦白，超滤液直接抽入反应锅，按上清液体积投入铁剂，铁剂是有机铁制剂，例如葡萄糖酸亚铁、丁稀二酸亚铁、柠檬酸亚铁，也可以使用无机铁，例如硫酸亚铁，投料量按重量/容积百分比计算为5％～40％，最好是15％～20％，充分搅拌，反应2～5小时，温度保持30℃～50℃，用分子量为1000～2000D的超微滤膜，采用超滤设备浓缩至起始容积10％～40％，最好20％～30％，真空干燥或喷雾干燥成粉。
9.按照权利要求1所述的方法，本发明的技术特征是，制备磷酸多肽铁螯合化合物，也可以直接以酪旦白或干酪素为原料，其制备过程是，将酪旦白或干酪素以5％～30％的投料量溶于50℃～85℃的蒸馏水中，以碱剂调PH至7～9，均质工作压力8～15Mpa，条件高压均质成糊状基料，按加酶量0.2％～1.2％重量百分比加入胰旦白酶，调PH值至5.5～6.5在30℃～50℃温度下保持2～6小时，水解酪旦白，酶解过程结束后，迅速加温至95℃保温5分钟灭活胰酶，用分子量为10,000D的超微滤膜，采用交错切面流体超滤装置分离旦白水解溶液，除去未水解大分子量旦白，收集上清液，按上清液容积5％～40％，最好是15％～20％投入铁剂，铁剂最好是有机铁剂，例如葡萄糖酸亚铁、丁稀二酸亚铁、柠檬酸亚铁，也可以使用无机铁剂，例如硫酸亚铁，充分搅拌2～5小时，温度保持30℃～50℃，用分子量为1000～2000D的超微滤膜浓缩至超始容量20％～30％，真空干燥或喷雾干燥成粉。
10.按照权利要求1所述的方法，本发明的技术特征是，本发明方法制备的乳铁旦白和磷酸多肽铁螯合物是目前已知的最好补铁制剂，可以广泛应用于补充人体铁剂、预防和治疗缺铁性贫血各种营养剂中，既可以添加在普通食品中作为营养添加剂帮助人体补充铁剂，又可以制备成药物形式供缺铁性贫血患者服用，还可以供孕妇服用以预防经常发生的贫血，在应用中，既可以单独应用乳铁旦白，也可以单独应用磷酸多肽铁螯合物，两者联合应用可能是更好的选择。
全文摘要
本发明涉及一种预防和治疗缺铁性贫血的天然营养剂，尤其涉及一种从牛初乳或牛奶中制备富含人体易吸收的生物有机铁制剂，并将该制剂用于预防和治疗缺铁性贫血的方法。
文档编号A61P3/02GK1557481SQ20041001610
公开日2004年12月29日 申请日期2004年2月4日 优先权日2004年2月4日
发明者高春平 申请人:高春平