专利名称：生物活性化合物保护方法及含有其的组合物的制作方法
技术领域：
一般而言，本发明涉及用于向哺乳动物递送增进健康的化合物的方法，更具体而言，本发明涉及用于将生物活性成分包囊并包埋于哺乳动物食品或饲料配制品中的方法。
背景技术：
生物活性蛋白包括EGF(表皮生长因子)、胰岛素和胰岛素样生长因子、胰岛素样生长因子结合蛋白、免疫球蛋白(例如幽门螺杆菌(H.Pylori)抗体)、富含脯氨酸的多肽、乳铁蛋白、蛋白酶、乳清蛋白、白介素、溶菌酶、TGFA(转化生长因子A)和PDGF(血小板衍生生长因子)。
可能已证明这些蛋白质对以下健康增进优势中的一种或多种具有积极作用蛋白质效率比、重量增加、免疫系统功能、器官和细胞的正常生长、全身和局部DNA调节、良好健康的维持、疾病状态的改善以及从疾病状态的恢复和治愈。
大多数工业方法涉及对生物活性化合物如功能性蛋白质的潜在耐久性具有极大破坏性的生产条件。这些条件包括高温和高压、低pH和高pH、光照、干燥以及其它类似的不利生产条件。此外，供应链制约使对贮存期的要求增长，其中在不利条件下的长期贮存引起这些蛋白质生物活性的丢失。因此，在商业生产的饲料和食品(例如完全动物配给或婴儿配制食品)中包含这种化合物是困难的。
这是关键的，因为哺乳动物新生儿如人婴儿以及多种家畜新生儿经常在出生后立即或出生不久后就丧失食用天然母乳的机会，其营养主要依靠代乳品(milk substitute)，而后在断奶后则依靠半固体和固体混合物和丸粒食物。
这通常意味着原始天然母乳所提供的期望的积极健康益处是用于饲养农业中重要动物婴儿的天然乳替代制品以及而后的断奶后混合物和丸粒食物大多没有的。
例如，初乳和随后的成熟乳汁的免疫成分包括IgG、IgM和IgA。这些成分赋予新生儿被动免疫，保护它们在分娩后初期不受感染。已表明初乳和随后的成熟乳汁中胰岛素(可能还有IGF-1、IGF-2和EGF)的存在使得用这种天然母乳喂养的哺乳动物新生儿与用人工替代食品或饲料喂养的哺乳动物新生儿相比胃肠系统的发育更快更好。另外，已证实初乳和随后的成熟乳汁中胰岛素的存在对降低哺乳动物婴儿日后罹患I型糖尿病(胰岛素依赖型糖尿病)的概率有积极作用。然而，胰岛素和胰岛素样蛋白对生产条件和环境贮存条件如光、辐射、低温/高温、低压/高压、胃肠道消化性化合物和化学化合物的存在非常敏感。
发明内容
在本发明的一个实施方案中，提供了将生物活性成分包囊并包埋于哺乳动物新生儿配制食品中的方法，其包括以下步骤(i)将所述生物活性成分与食品级或饲料级包囊材料(encapsulating material)混合，从而形成液体混合物，(ii)将所述液体混合物干燥，从而形成干混物，以及(iii)将所述干混物添加至哺乳动物新生儿配制食品中，由此成为将生物活性成分包囊并包埋于哺乳动物新生儿配制食品中的方法。
在本发明的另一个实施方案中，提供了将生物活性成分包囊并包埋于哺乳动物新生儿配制食品中的方法，其包括以下步骤(i)将所述生物活性成分与食品级或饲料级包囊材料混合，从而形成液体混合物，(ii)将所述液体混合物干燥，从而形成干混物，(iii)给所述干混物包覆至少一个其它食品级或饲料级包囊材料层，以及(iv)将所述干混物添加至所述哺乳动物新生儿配制食品中，由此成为将生物活性成分包囊并包埋于哺乳动物新生儿配制食品中的方法。
在本发明的另一个实施方案中，提供了一种新生儿配制食品，其包含包囊或包埋于食品级或饲料级包囊材料中的生物活性成分。
在本发明的一个实施方案中，提供了一种用于改善哺乳动物健康状况、生长和发育的方法，其包括给予所述哺乳动物新生儿配制食品的步骤，所述新生儿配制食品包含包囊或包埋于食品级或饲料级包囊材料中的生物活性成分，所述化合物能够改善哺乳动物的健康、生长和发育。
在本发明的另一个实施方案中，提供了使婴儿配制食品或代乳品营养丰富的方法，其包括向所述婴儿配制食品或代乳品中混入包囊或包埋于食品级或饲料级包囊材料中的生物活性成分的步骤。
在本发明的一个实施方案中，提供了将生物活性成分包囊或包埋于固体或半固体哺乳动物饲料配制品中的方法，其包括以下步骤(i)将所述生物活性成分与食品级或饲料级包囊材料混合，形成液体混合物，(ii)将所述液体混合物干燥，形成干混物，(iii)给所述干混物包覆至少一个其它食品级或饲料级包囊材料层，以及(iv)将所述干混物添加至所述固体或半固体哺乳动物饲料配制品中。
在另一个实施方案中，提供了固体或半固体哺乳动物饲料配制品，其中所述固体或半固体配制品包含包囊或包埋于食品级或饲料级包囊材料中的生物活性成分。
在本发明的一个实施方案中，提供了用于改善哺乳动物的健康、生长和发育的方法，其包括向所述固体或半固体哺乳动物饲料配制品中混入包囊或包埋于食品级或饲料级包囊材料中的生物活性成分。
在本发明的另一个实施方案中，提供了使固体或半固体哺乳动物饲料配制品营养丰富的方法，其包括向所述固体或半固体哺乳动物饲料配制品中混入包囊或包埋于食品级或饲料级包囊材料中的生物活性成分的步骤，其制备方法包括以下步骤(i)将所述生物活性成分与食品级或饲料级包囊材料混合，形成液体混合物，(ii)将所述液体混合物干燥，形成干混物，(iii)给所述干混物包覆至少一个其它食品级或饲料级包囊材料层，以及(iv)将所述干混物添加至所述固体或半固体哺乳动物饲料配制品中。
具体实施例方式
在本发明的一个实施方案中，提供了将生物活性材料包囊于食品级或饲料级玻璃样基质中的方法，所述方法包括以下步骤(i)将至少一种生物活性材料与至少一种食品级或饲料级成壁包囊材料均匀、充分地混合，形成混合物，(ii)将所述混合物与合适的增塑剂混合，(iii)迅速除去所述增塑剂，同时抑制所述成壁材料的结晶，由此完成将所述生物活性材料包囊于食品级或饲料级玻璃样基质中。
在本发明的另一个实施方案中，提供了将生物活性材料包囊的方法，其包括以下步骤(i)将至少一种生物活性材料与至少一种熔融的食品级或饲料级成壁包囊材料混合，以及(ii)将所述至少一种熔融的成壁材料迅速冷却，由此完成将所述生物活性材料包囊于食品级或饲料级玻璃样基质中。
例如，在食品与药品工业中，微囊化用于稳定核心材料，以控制所述核心材料释放的时机和速率，并隔离多组分配制品中的反应性或不相容成分和防治其间的化学反应。因此，微囊化使得对敏感食品成分的保护成为可能，以确保营养价值不丢失，并掩蔽或保持味道和气味。微囊化还增加例如通常对UV辐射、光、氧、金属、湿度和温度敏感的维生素添加剂的稳定性。微囊化还用于药品工业中以保护口腔和食道内部免受令人难受的口服药物的伤害，所述药物在微囊包衣受胃酸作用下在胃中得到释放。
微囊化是其中一种或多种活性成分包覆有或包埋于另一种材料或系统的过程。将对热敏感的化合物例如营养成分、酶或生物活性蛋白包囊于可食用基质中通常并非易事，其原因有许多，其中重要的一条就是常规包囊过程使基质材料与包囊物(encapsulant)接触如在挤出中遇到的高温，这导致包囊物的热破坏或生物耐受性丢失。因此，除非要求包囊物大大过量，否则包囊物根本不会支持包囊过程，而包囊物大大过量不仅很昂贵而且有潜在的危险。若包囊物可以在足够低的温度下被包囊于基质中，则所得产品是固体，其特征为硬质玻璃样固体，所述固体能够进一步加工，得到易流动粉末，可进一步加工。而且，虽然粒子被食用的温度或称之为食用温度通常低于50摄氏度，这远远低于玻璃化转变温度T.sub.，但小心设计玻璃样基质能够使包囊物在期望的温度、湿度和pH条件下得到释放。它们还可以以密集丸粒的形式用于多种期望热敏包囊雾控释的加工应用中。产品的物理硬度及其机械稳定性对许多加工应用而言是有利的。
在一个实施方案中，本文使用的增塑剂指能够增加液体包囊物的自由体积而不影响被包囊的基质和增塑化合物的总累积体积的其它化合物。
在本发明的一个实施方案中，提供了被保护的生物活性成分，包括但不限于饮食配制品中使用的蛋白质。
在本发明的另一个实施方案中，提供了所述被保护的生物活性成分的制备方法，以保留这些蛋白质的生物活性。
本发明可用于对抗以下或类似的破坏因素之任一种而保留生物活性成分的生物活性不利温度、压力、湿度、pH、渗透浓度、离子浓度、化学降解、金属、表面活性剂和螯合剂的存在、辐射(包括但不限于UV、IR、可见光)、酶和微生物降解。此外，本发明还可用于对抗物理变化而保护生物活性成分，所述物理变化包括但不限于一级和二级相变。
在本发明的一个实施方案中，提供了被保护的生物活性成分，其包含包封着哺乳动物母乳中存在的生物活性成分的至少一个保护层。
在本发明的另一个实施方案中，本文使用的哺乳动物母乳指初乳。
在本发明的另一个实施方案中，被保护的生物活性成分存在于天然哺乳动物乳中，但其在商业加工的乳或代乳品中的浓度非常低、不能存在、不可利用或不存在。
在本发明的另一个实施方案中，本文使用的浓度指摩尔浓度及其相对于初乳中存在的摩尔浓度的分数或百分比。
本文使用的术语“非常低”在一个实施方案中指商业加工的乳中生物活性成分的量是初乳中存在量的约0.1％至约50％。
在本发明的一个实施方案中，商业加工的乳中生物活性成分的量最多是初乳中存在量的50％。
在本发明的另一个实施方案中，商业加工的乳中生物活性成分的量最多是初乳中存在量的25％。
在本发明的另一个实施方案中，商业加工的乳中生物活性成分的量最多是初乳中存在量的10％。
在本发明的另一个实施方案中，商业加工的乳中生物活性成分的量最多是初乳中存在量的1％。
在本发明的另一个实施方案中，商业加工的乳中生物活性成分的量最多是初乳中存在量的0.1％。
在另一个实施方案中，加工的乳中的量用本领域技术人员已知的方法检测不到。
在本发明的一个实施方案中，在“休眠状态”下，至少一个保护层能够维持生物活性成分的生物活性性质，“休眠状态”在本发明的一个实施方案中是被保护的蛋白质处于干燥或基本上干燥的状态，如粉末婴儿配制食品、代乳品产品和半固体/固体混合物和丸粒中的状态。
在另一个实施方案中，本文使用的蛋白质的休眠状态指无水状态的蛋白质中所述蛋白质的天然三级和四级结构的保留。
在本发明的一个实施方案中，所述至少一个保护层为被包囊的生物活性成分提供保护，因此所述蛋白质在不利条件如通常导致蛋白质变性的高温、高压、湿度、不利渗透压、高pH或低pH、强力酶促降解、高溶剂浓度等条件下将基本上维持其生物活性性质。然后，在另一个实施方案中，在引发事件的基础上，外保护层溶解，“休眠”生物活性成分将得到释放并显示生理活性。
在一个实施方案中，被保护的生物活性成分的设计使生物活性成分的释放在进入食用所述配制品的哺乳动物新生儿的胃肠系统之前发生。
在本发明的另一个实施方案中，在与胃肠道的不同部位接触时释放。
在本发明的另一个实施方案中，被包囊的生物活性成分受保护而免受商业挤出过程中遇到的条件的破坏，所述商业挤出过程包括但不限于标准温度和压力条件或不同于标准温度和压力的条件下的冷挤出或热挤出。
在本发明的另一个实施方案中，被包囊的生物活性成分受保护而免受商业粉碎过程中遇到的条件的破坏，所述商业粉碎过程包括但不限于胶体磨，包括截头圆锥体型以及齿轮型(cron and tooth type)定子转子，球磨机，冲击粉碎机，喷射冲压粉碎机，匀质粉碎机，声波降解法、高速混料机和膜乳化装置。
在本发明的一个实施方案中，被包囊的生物活性成分受保护而免受商业烘焙过程中遇到的条件的破坏。
在本发明的另一个实施方案中，被保护的生物活性成分受保护而免受商业冷冻过程中遇到的条件的破坏。
在本发明的一个实施方案中，提供了新生儿配制食品，其包含包囊或包埋于可食用成分中的生物活性成分。
在本发明的一个实施方案中，所述新生儿配制食品可以是供哺乳动物新生儿食用的婴儿配制食品或代乳料/品(milk replacer/substitute)。
在另一个实施方案中，本文使用的代乳料/品指哺乳动物新生儿的任何代乳料/品，其中所述哺乳动物是牛、马、猪科动物，例如牛犊、羔羊、猪、奶牛、绵羊、山羊、yaez、猫、狗和马。
在本发明的一个实施方案中，代乳料/品是哺乳动物新生儿的任何代乳料/品，其中所述哺乳动物是猫科和犬科动物。
在另一个实施方案中，所述生物活性成分包囊于可塑性基质材料中，所述材料在低温下可以用液体增塑剂或液体包囊组分增塑，其可以是可塑性生物聚合物。
在一个实施方案中，被增塑的材料包括但不限于碳水化合物多糖如戊聚糖、物理或化学修饰的淀粉或环糊精和它们的混合物。
在另一个实施方案中，被增塑的材料是聚合物如聚乙烯吡咯烷酮(PVP，聚维酮)或其它非疏水性聚合物如N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和乙酸(乙烯基)酯共聚物、(聚乙烯基)醇壳聚糖或它们的混合物。在一个实施方案中，被增塑的材料是纤维素酯、纤维素醚和聚乙二醇。在另一个实施方案中，被增塑的材料是水状胶体如黄原胶、角叉菜胶、藻酸盐、阿拉伯胶、金合欢胶、黄蓍胶、gum conjac和它们的混合物。
在一个实施方案中，被增塑的材料是麦谷蛋白和麦醇溶蛋白，如活性小麦面筋或分离面筋，玉米醇溶蛋白，蔬菜或来自大豆或乳的乳品蛋白，以及它们的混合物。
在本发明的另一个实施方案中，可用于本发明的淀粉是物理或化学修饰的淀粉，其直链淀粉/支链淀粉比例为约1至约0.001，其来源于玉米、小麦、稻、马铃薯、木薯、yuka和葛根(arrow root)。
在一个实施方案中，可以使用的淀粉来源还包括来自谷物如玉米、小麦、硬质小麦、稻、大麦、燕麦或黑麦和它们的混合物的粉末。
在另一个实施方案中，由于形成的微囊将用于新生儿配制食品或用于固体或半固体饲料配制品中，所以只使用FDA或欧洲和其它地区的类似管理机构批准的壁材料。
在一个实施方案中，GRAS列表提供可用于形成囊壁的化合物的名单。
在本发明的一个实施方案中，将使用关于人和/或动物食用(适用的一方)得到认可的管理机构批准的任何其它食品级或饲料级包囊材料作为该过程中的包囊材料。
在本发明的一个实施方案中，使用的壁材料是聚(DL-丙交酯-共-乙交酯)。
在本发明的另一个实施方案中，在所述新生儿配制食品中使用的食品级或饲料级包囊材料包括多糖、麦芽糖糊精、奶粉、乳清蛋白质、脂质、阿拉伯胶或微晶纤维素或它们的组合。
在本发明的一个实施方案中，被包囊或包埋的生物活性成分在配制所述新生儿配制食品的过程中保持或基本上保持其生物活性功能和性质。
在本发明的一个实施方案中，被包囊或包埋的生物活性成分在其所掺入的基础(underlying)新生儿配制食品或固体或半固体饲料配制品的正常贮存期内保持或基本上保持其生物活性功能和性质。
在本发明的一个实施方案中，所述生物活性成分可以是糖蛋白、免疫球蛋白、肽、多肽、激素或酶。
在本发明的另一个实施方案中，所述生物活性成分是胰岛素、IGF-I、IGF-2或EGF。
在本发明的一个实施方案中，所述生物活性成分包括但决不限于α-1蛋白酶抑制剂、碱性磷酸酶、血管生成素、抗凝血酶III、几丁质酶、细胞外超氧化物歧化酶、因子VIII、因子IX、因子X、血纤蛋白原、葡糖脑苷脂酶、谷氨酸脱羧酶、人血清白蛋白、髓磷脂碱性蛋白、乳铁蛋白、乳球蛋白、溶菌酶、乳清蛋白、胰岛素原、可溶性CD4、可溶性CD4的组分和复合物、组织血纤蛋白溶解酶原激活剂及它们的变体、组合和药学可接受的盐。
在本发明的另一个实施方案中，胰岛素或其它任何蛋白质可以是重组的、合成的、从天然来源纯化的、生物活性的以及具有人或哺乳动物蛋白(例如人或牛或猪胰岛素)氨基酸序列的肽或多肽。
在一个实施方案中，取决于它们的制备方法，可以使用粗提物，例如合成蛋白质可以使用化学肽合成或任何其它类似的合适方法制备。
在本发明的一个实施方案中，所述新生儿配制食品包含大小均匀的被包囊的生物活性成分，其粒径为约0.001至约5000微米。
在本发明的一个实施方案中，本文使用的固体饲料配制品指在室温下能够保持其密度并支持其自身重量的配制品。
在本发明的另一个实施方案中，本文使用的半固体配制品指能够在其自身重量下流动、粘度为约1至约600000帕斯卡秒的配制品。
在本发明的一个实施方案中，所述配制品供断奶后的哺乳动物使用。
在另一个实施方案中，本文使用的断奶后的哺乳动物指全速生长的(intensively grown)哺乳动物通常断掉母乳的年龄。例如全速生长的羊羔通常在出生后25-35天断奶。全速生长的小猪通常在出生后30-50天断奶。全速生长的小牛通常在出生后40-70天断奶。
在所有这些新生动物中，在本发明的一个实施方案中，所提供的含有所述生物活性成分的代乳料的量逐渐减少，而混合物、丸粒或其它半固体或固体饲料的量则增加。
根据本发明的另一个实施方案，在断奶后长达1-9个月内在混合物/丸粒中整合生物活性成分是有利的。
在本发明的一个实施方案中，固体或半固体饲料配制品可以是但不限于糊状食品、丸粒、颗粒、团块、挤出物或它们的组合的形式。
在本发明的另一个实施方案中，被包囊或包埋的生物活性成分在配制所述固体或半固体哺乳动物饲料配制品的过程中保持或基本上保持其生物活性功能。
在本发明的另一个实施方案中，被包囊或包埋的生物活性成分在饲料的消化过程中保持或基本上保持其生物活性。
在本发明的一个实施方案中，被包囊或包埋的生物活性成分在与液体接触时得到释放。
在本发明的一个实施方案中，所述固体或半固体饲料配制品是单独的蛋白质蛋白质糖蛋白、免疫球蛋白、肽、多肽、激素或酶，或者是它们的组合。
在本发明的另一个实施方案中，所述生物活性成分可以是单独的胰岛素、IGF-I、IGF-II或EGF，或者是它们的组合。
在本发明的一个实施方案中，所述生物活性成分被包囊或包埋于多糖如麦芽糖糊精中。
在本发明的另一个实施方案中，所述固体或半固体哺乳动物饲料配制品包含大小均匀的被包囊的生物活性成分颗粒，所述颗粒的平均粒径为约10至约4000微米。
在本发明的一个实施方案中使用的配制品有效地增加哺乳动物的增重速率，预防腹泻和其它胃病，并用于延长哺乳动物出生后的预期寿命。
本发明的另一个实施方案的含有被保护的生物活性成分的产品可以被多种个体食用，包括但不限于早产儿、出院后的早产儿、足月儿、婴儿、幼儿、儿童、青少年、成年人、老年人、非人哺乳动物的婴儿或成年动物，包括但不限于牛、猪、羊、猫、犬或马以及非哺乳动物的婴儿或成年动物。
在本发明的另一个实施方案中，提供了将生物活性成分包囊或包埋于哺乳动物新生儿配制食品中的方法，其包括以下步骤(i)将所述生物活性成分与可食用食品级或饲料级包囊材料混合，形成液体混合物，(ii)将所述液体混合物干燥，(iii)给所述干混物包覆至少一个其它食品级或饲料级包囊材料层，以及(iv)将所述干混物添加至所述哺乳动物新生儿配制食品中。
在一个实施方案中，所述哺乳动物新生儿配制食品可以是婴儿配制食品或代乳料/品。这种配制食品在另一个实施方案中，其是粉末、溶液、悬浮液、乳液、软膏、液体、半固体或固体乳膏的形式。
在本发明的另一个实施方案中，提供了断奶后哺乳动物的配制食品，其是固体或半固体的，包含被包囊和包埋的生物活性成分，其制备方法如下(i)将所述生物活性成分与食品级或饲料级包囊材料混合，从而形成液体混合物，(ii)将所述液体混合物干燥，从而形成干混物，(iii)给所述干混物包覆至少一个其它食品级或饲料级包囊材料，以及(iv)将所述干混物添加至所述固体或半固体哺乳动物饲料配制品中。所述固体或半固体配制品可以是丸粒或糊状/混合物形式。
此外，根据本发明的一个实施方案，混物所述生物活性材料与食品级或饲料级成壁材料的步骤包括液体例如但不限于水、盐水、醇、糖蜜或类似的食品级或饲料级包囊材料溶剂的添加。
在本发明的另一个实施方案中，所述食品级或饲料级材料与所述食品级或饲料级包囊材料溶剂的比在本发明的一个实施方案中可以为约1∶1至约1∶1000。
在本发明的一个实施方案中，所述食品级或饲料级材料与所述食品级或饲料级包囊材料溶剂的比为约1∶3至1∶100。
在本发明的另一个实施方案中，将所述干混物进一步研磨。
在一个实施方案中，被包囊的生物活性成分可以继续用至少一种其它保护层包囊，所述其它保护层在另一个实施方案中可以由相同的食品级或饲料级包囊材料形成，或者在另一个实施方案中可以由不同的食品级或饲料级包囊材料形成。
在一个实施方案中，所述干混物进一步与所述食品级或饲料级包囊材料混合，从而形成至少另一个包封所述活性成分的食品级或饲料级包囊材料层。
在本发明的一个实施方案中，所述生物活性成分可以是α-1蛋白酶抑制剂、碱性磷酸酶、血管生成素、抗凝血酶III、几丁质酶、细胞外超氧化物歧化酶、因子VIII、因子IX、因子X、血纤蛋白原、葡糖脑苷脂酶、谷氨酸脱羧酶、人血清白蛋白、髓磷脂碱性蛋白、乳铁蛋白、乳球蛋白、溶菌酶、乳清蛋白、胰岛素原、可溶性CD4、可溶性CD4的组分和复合物、组织血纤蛋白溶解酶原激活剂或它们的变体、药学可接受的盐或组合。
在本发明的另一个实施方案中，所述食品级或饲料级包囊材料是多糖、奶粉、乳清蛋白质、脂质、阿拉伯胶、微晶纤维素、它们的类似物或它们的组合。
在本发明的一个实施方案中，所述食品级或饲料级包囊材料在高达70℃的温度下是固体。
在本发明的另一个实施方案中，将所述食品级或饲料级包囊材料和所述生物活性材料干燥的步骤中所使用的方法包括但不限于冷冻干燥、真空干燥、喷雾干燥、渗透脱水、流化床脱水、溶剂蒸发脱水、超声辅助脱水、微波辅助脱水、RF辅助脱水，它们单独使用或按商业可接受的组合使用。
在本发明的一个实施方案中，在引入至少一种生物活性成分和至少一种食品级或饲料级包囊材料成分后将液体混合物冻干。
在一个实施方案中，冻干产生含有至少一种被保护的生物活性成分和至少一种食品级或饲料级包囊材料的玻璃质状态的微滴。
在一个实施方案中，使用快速冷冻器通过使用液化气体包括但不限于氮气、二氧化碳等来干燥液体混合物。
在一个实施方案中，所述微滴的大小为约10至约5000微米。
在另一个实施方案中，微滴尺寸分布取决于多种参数，包括但不限于冷冻喷雾器喷嘴大小、液化气体温度、小室温度、混合物组分比和气体流速、食品级或饲料级包囊材料浓度、增塑剂类型和用量以及冷冻小室壁几何形状。
在本发明的一个实施方案中，从该过程得到的玻璃样微滴的尺寸分布为50微米至1000微米。
在一个实施方案中，这种处理得到玻璃样冷冻微滴，其中每个微滴含有至少一种被保护的生物活性成分、至少一种食品级或饲料级包囊材料和食品级或饲料级溶剂。
在另一个实施方案中，一旦将这种冷冻微滴置于高于混合物熔点的温度下，来自该过程前一阶段的液体混合物会被复水。
在本发明的一个实施方案中，所述方法还包括将至少一种生物活性成分与至少一种食品级或饲料级包囊材料的组合冷冻干燥。
在另一个实施方案中，可以对至少一种被保护的生物活性成分和至少一种食品级或饲料级包囊材料的液体混合物或者对本文上述的冷冻玻璃样微滴进行冷冻干燥。
在一个实施方案中，这一冷冻干燥过程得到的是干燥玻璃样材料，其包含至少一种食品级或饲料级包囊材料和所述至少一种被保护的生物活性成分。
在另一个实施方案中，对液体混合物进行冷冻干燥，该过程得到的是大块干燥材料，其天然多孔，含有将所述生物活性材料包囊的干燥食品级或饲料级包囊材料的玻璃样基质。
在一个实施方案中，对快速冷冻喷雾过程的产物进行冷冻干燥，得到的是玻璃样微滴，其包含掺有生物活性成分的食品级或饲料级包囊材料。
在另一个实施方案中，对至少一种生物活性成分和至少一种食品级或饲料级包囊材料的组合进行低温喷雾干燥。
在一个实施方案中，将所述生物活性材料分散于所述食品级或饲料级包囊材料中，并在最高45℃的温度下雾化。
在另一个实施方案中，最高温度为37℃，防止所述生物活性成分的变性。在一个实施方案中，可以对至少一种被保护的生物活性成分、至少一种食品级或饲料级包囊材料和至少一种陪伴(chaperon-like)保护蛋白的液体混合物进行喷雾干燥，得到的干燥材料包含所述食品级或饲料级包囊材料和所述至少一种被保护的生物活性成分。
在本发明的一个实施方案中，当所述生物活性成分是蛋白质时，在优选低于所述生物活性成分变性温度的温度下对食品级或饲料级包囊材料和所述生物活性材料进行脱水。
在另一个实施方案中，所述食品级或饲料级包囊材料和所述生物活性材料的脱水在低于所述生物活性材料开始降解的阈值温度的温度下进行。
在本发明的一个实施方案中，食品级或饲料级包囊材料和所述生物活性材料的脱水过程在最高50℃的温度下进行。
在本发明的另一个实施方案中，液体混合物的干燥步骤得到玻璃样冻干微滴，其含有生物活性成分和至少一种食品级或饲料级包囊材料。
在本发明的一个实施方案中，冷冻干燥步骤之前有将液体混合物在液化气体的存在下从雾化器中喷出的步骤。
在一个实施方案中，将挤出法用作包囊方法，其中将核心材料分散于生物活性成分和至少一种食品级或饲料级包囊材料的液体中，并最终形成微囊。
在本发明的另一个实施方案中，将所述生物活性成分包囊或包埋于上述配制品中包括将少量所述混合物与所述哺乳动物新生儿配制食品或食品级或饲料级包囊材料或半固体或固体配制品预先混合以确保在其与全部配制品混合之前的均匀性的步骤。
在本发明的一个实施方案中，适用于本文的保护方法包括但不限于产生以下形式的被保护的生物活性成分的方法粉末、微囊化粉末、纳米囊粉末、液体、微乳液体、纳米乳液、溶液、微乳溶液、纳米乳溶液、糊状食品、浆状物、软膏、微滴、纳米微滴、片剂和固体例如丸粒。
在本发明的另一个实施方案中，所述微囊化过程包括两相(duplex)、W/O/W、O/W/O、双重或多重乳剂。
在本发明的一个实施方案中，将至少一种生物活性材料和至少一种食品级或饲料级包囊材料以及至少一种HLB值基本低于7的表面活性剂的混合物悬浮于不混溶的食品级或饲料级包囊材料中并以上文提及的方法进一步进行混合实现粉碎。
在另一个实施方案中，将磨细的乳剂进一步与可与所述食品级或饲料级包囊材料和HLB值基本高于7的食品级或饲料级表面活性剂相混溶的食品级或饲料级材料混合，并以上文提及的方法进一步粉碎。
根据本发明的实施方案，在配制生物活性成分后，进行所述生物活性成分的微乳化或纳米乳化。
在一个实施方案中，将所配制的生物活性成分与掺有水相、油相和表面活性剂的乳液混合。这种混合的结果是所述生物活性成分分子重新分配入所述乳液的分散相中。
在另一个实施方案中，微乳或纳米乳液向所述生物活性成分提供的保护涉及温度接触保护和增加在其所在的食品或饲料中的生物活性成分从其包囊中释放后但在食用前和/或消化过程中的溶解度。
在另一个实施方案中，所述纳米乳液或微乳中的生物活性成分最初在液体微乳或液体纳米乳液中是被保护的。
本领域普通技术人员会容易地认识到，本发明不限于本文以下描述的组分构建和排列的细节。应该理解，在实质上不改变本发明的范围或精神的情况下可以进行各种修改。应该注意，实践本发明不限于本文以下提及的应用，在不偏离本发明的范围的情况下可以进行许多其它应用和改变。另外，还应该理解，本文使用的词汇只为描述目的而不应理解为具有限制性。
在本发明的一个实施方案中，提供了将生物活性材料包囊于食品级玻璃样基质中的方法，所述方法包括以下步骤(i)将至少一种生物活性材料与至少一种食品级或饲料级成壁包囊材料均匀、充分地混合，形成混合物，(ii)将所述混合物与合适的增塑剂混合，(iii)迅速除去所述增塑剂，同时抑制所述成壁材料的结晶，由此完成将所述生物活性材料包囊于食品级或饲料级玻璃样基质中。
在本发明的另一个实施方案中，提供了将生物活性材料包囊的方法，其包括以下步骤(i)将至少一种生物活性材料与至少一种熔融的食品级或饲料级成壁包囊材料混合，和(ii)将所述至少一种熔融的成壁材料迅速冷却，由此完成将所述生物活性材料包囊于食品级或饲料级玻璃样基质中。
在本发明的另一个实施方案中，提供了将生物活性成分包囊并包埋于哺乳动物新生儿配制食品中的方法，所述方法包括以下步骤(i)将所述生物活性成分与食品级或饲料级包囊材料混合，从而形成液体混合物，(ii)将所述液体混合物干燥，从而形成干混物，(iii)给所述干混物包覆至少一个其它食品级或饲料级包囊材料层，以及(iv)将所述干混物添加至所述哺乳动物新生儿配制食品中，由此成为将生物活性成分包囊并包埋于哺乳动物新生儿配制食品中的方法。
在本发明的另一个实施方案中，提供了一种哺乳动物新生儿配制食品，其包含包囊或包埋于食品级或饲料级包囊材料中的生物活性成分。
在本发明的另一个实施方案中，提供了将生物活性成分包囊并包埋于固体或半固体哺乳动物饲料配制品中的方法，其包括以下步骤(i)将所述生物活性成分与食品级或饲料级包囊材料混合，从而形成液体混合物，(ii)将所述液体混合物干燥，从而形成干混物，(iii)给所述干混物包覆至少一个其它食品级或饲料级包囊材料层，以及(iv)将所述干混物添加至所述固体或半固体哺乳动物饲料配制品中，由此成为将生物活性成分包囊并包埋于固体或半固体哺乳动物饲料配制品中的方法。
在本发明的另一个实施方案中，提供了一种固体或半固体哺乳动物饲料配制品，其包含包囊或包埋于食品级或饲料级包囊材料中的生物活性成分。
提供以下实施例的目的是为了更充分地说明本发明的一些实施方案。但是它们决不应该被理解为限制本发明的范围。
实施例实施例1饮食胰岛素对新生牛增重的影响材料与方法使用100头出生后12-15天的Friesy and Charole′小牛。每只小牛每天接受不多于6升的代乳料，直至出生后第37天。从第37天开始，每隔两天将代乳料的量减少0.5升，同时增加丸粒的量，直至小牛57天大，此时认为它们完全断奶。试验组的小牛接受600微单位/cc液体代乳料。对照组的小牛不接受胰岛素。测量并计算每只小牛每千克出生体重每日生长的克数。
结果接受胰岛素的组与对照组相比，在出生后第17天至第67天增重达26％。在研究时间结束时，以克/千克出生体重表示的平均每天增重为22.47，对照组在同一时期内为18.71克/千克出生体重。这些结果证实，胰岛素在出生后12-15天至68天的小牛中是增重的重要因素。
实施例2富含被包囊的生物活性成分的饲料配制品对新生羊健康状况的影响材料与方法使用超过1000只出生后2-3天的Assaf specie羊羔，为期12个月。将生长期分为两个阶段出生后3-28天，其间只给羊羔喂食代乳料；出生后29-75天，其间给羊羔喂食断奶后混合物/浆状物。研究组的羊羔接受600微单位至3000微单位胰岛素/ml代乳料和1600微单位至5000微单位胰岛素/g混合物/浆状物。对照组的羊羔不接受胰岛素。
将4千克麦芽糖糊精、40升0.9％盐水和100000IU(国际单位)胰岛素混合，得到液体混合物(例如每1克麦芽糖糊精25IU胰岛素)。然后将该液体混合物冷冻干燥。该过程的产物是麦芽糖糊精包囊的胰岛素。冷冻干燥过程后胰岛素的生物活性性质保留97％。从标准奶粉与该麦芽糖糊精包囊的胰岛素制备10Kg预混合物。然后将该预混合物与740Kg标准代乳料混合，得到750Kg富含胰岛素的商业代乳料。
结果增重平均而言，无论胰岛素是在代乳料中还是在混合物/浆状物中，接受胰岛素的研究组的羊羔与对照组相比均多增重5％-7％。接受仅在代乳料中(而不是混合物/浆状物中)的胰岛素的研究组的羊羔与对照组相比多增重3％-5％。
疾病发病率研究组的羊羔腹泻和/或肺炎的发病率与对照组的羊羔相比低10％-25％。此外，患有这种疾病的羊羔的恢复与对照组的羊羔相比快5％-20％。
死亡率研究组的死亡率比对照组低20％-80％，这取决于具体的研究。例如，在一项研究中，喂食胰岛素的组以70只新生羊羔开始，而在销售时(例如出生后150天)有68只羊羔存活(死亡率2.8％)。对照组不接受胰岛素，该组从69只新生羊羔开始，而在销售时只有61只羊羔存活(例如死亡率11.6％)。这意味着喂食胰岛素的组的死亡率比对照组低74.8％。
这些结果证实，胰岛素是出生后2-3天至75天的羊羔增重和健康的重要因素。此外，该结果表明，被包囊的胰岛素在固体饲料制备过程中和在羊羔消化系统的转运过程中保留生物活性。
权利要求
1.一种将生物活性成分包囊并包埋于哺乳动物新生儿配制食品中的方法，其包括以下步骤(i)将生物活性成分与包囊材料混合，形成液体混合物，此处所述包囊材料包括食品级材料和/或饲料级材料，(ii)将所述液体混合物干燥，从而形成干混物，以及(iii)将所述干混物添加至哺乳动物新生儿配制食品中，由此将生物活性成分包囊并包埋于哺乳动物新生儿配制食品中。
2.权利要求1的方法，其中所述哺乳动物新生儿食品是婴儿配制食品。
3.权利要求1的方法，其中所述哺乳动物新生儿食品是代乳料。
4.权利要求1的方法，其中所述哺乳动物新生儿食品是代乳品。
5.权利要求1的方法，其还包括研磨所述干混物的步骤。
6.权利要求1的方法，其还包括将所述干混物与至少一种其它包囊材料混合的步骤，其中所述至少一种其它包囊材料包括食品级材料和/或饲料级材料。
7.权利要求1的方法，其中所述哺乳动物新生儿配制食品是粉末、溶液、液体、糊状食品、半固体或固体形式。
8.权利要求1的方法，其中所述生物活性成分是胰岛素、IGF-I、IGF-II或EGF。
9.权利要求1的方法，其中所述生物活性成分是糖蛋白、免疫球蛋白、肽、多肽、激素或酶。
10.权利要求1的方法，其中所述生物活性成分是α-1蛋白酶抑制剂、碱性磷酸酶、血管生成素、抗凝血酶III、几丁质酶、细胞外超氧化物歧化酶、因子VIII、因子IX、因子X、血纤蛋白原、葡糖脑苷脂酶、谷氨酸脱羧酶、人血清白蛋白、髓磷脂碱性蛋白、乳铁蛋白、乳球蛋白、溶菌酶、乳清蛋白、胰岛素原、可溶性CD4、可溶性CD4的组分和复合物、组织血纤蛋白溶解酶原激活剂及它们的药学可接受的盐、它们的组合、它们的类似物和它们的变体。
11.权利要求1的方法，其中所述干燥通过冷冻干燥、低温真空加热干燥或低温喷雾干燥进行。
12.权利要求11的方法，其中所述冷冻干燥之前有冷冻喷雾步骤。
13.权利要求11的方法，其中所述冷冻干燥之前有挤出步骤。
14.权利要求1的方法，其中对所述液体混合物进行干燥产生玻璃样冻干微滴，所述微滴含有生物活性成分和至少一种包囊材料，其中所述包囊材料是食品级材料和/或饲料级材料。
15.权利要求11的方法，其中所述喷雾干燥或所述真空加热干燥在低于50℃的温度下进行。
16.权利要求1的方法，其中所述哺乳动物新生儿配制食品供灵长类、牛、猪、绵羊、犬、猫和山羊属动物食用。
17.权利要求1的方法，其中将干混物添加至哺乳动物新生儿配制食品中的步骤还包括保证同质性的最早步骤。
18.权利要求1的方法，其中所述食品级包囊材料是麦芽糖糊精。
19.权利要求1的方法，其中将所有成分在低于50℃的温度下混合。
20.权利要求1的方法，其中所述包囊材料是固体。
21.一种新生儿可食用配制食品，其包含生物活性成分，所述生物活性成分被包囊于包囊材料中。
22.权利要求21的新生儿可食用配制食品，其中所述包囊材料还包含至少一种食品级材料。
23.权利要求21的新生儿可食用配制食品，其中所述包囊材料还包含至少一种饲料级材料。
24.权利要求21的新生儿配制食品，其中所述配制食品是人婴儿配制食品。
25.权利要求21的新生儿配制食品，其中所述配制食品是代乳料。
26.权利要求21的新生儿配制食品，其中所述配制食品是代乳品。
27.权利要求21的新生儿配制食品，其中所述包囊材料是多糖、麦芽糖糊精、奶粉、乳清蛋白质、脂质、阿拉伯胶或微晶纤维素。
28.权利要求21的新生儿配制食品，其中所述生物活性成分在所述新生儿配制食品的加工过程中保持其生物活性功能和性质。
29.权利要求21的新生儿配制食品，其中所述生物活性成分在所述新生儿配制食品的加工过程中基本上保持其生物活性功能和性质。
30.权利要求21的新生儿配制食品，其中所述生物活性成分是胰岛素、IGF-I、IGF-2或EGF。
31.权利要求21的新生儿配制食品，其中所述配制食品是粉末、液体、溶液、糊状食品、软膏、半固体或固体形式。
32.权利要求21的新生儿配制食品，其中所述生物活性成分如果是粉末形式，则被包囊或包埋的生物活性成分在与液体接触时得到释放。
33.权利要求21的新生儿配制食品，其中所述生物活性成分是糖蛋白、免疫球蛋白、肽、多肽、激素或酶。
34.权利要求21的新生儿配制食品，其中所述生物活性成分是α-1蛋白酶抑制剂、碱性磷酸酶、血管生成素、抗凝血酶III、几丁质酶、细胞外超氧化物歧化酶、因子VIII、因子IX、因子X、血纤蛋白原、葡糖脑苷脂酶、谷氨酸脱羧酶、人血清白蛋白、髓磷脂碱性蛋白、乳铁蛋白、乳球蛋白、溶菌酶、乳清蛋白、胰岛素原、可溶性CD4、可溶性CD4的组分和复合物、组织血纤蛋白溶解酶原激活剂及它们的变体。
35.权利要求21的新生儿配制食品，其包含被包囊或包埋于麦芽糖糊精、奶粉、乳清蛋白质、脂质、阿拉伯胶或微晶纤维素中的生物活性成分。
36.权利要求21的新生儿配制食品，其包含大小均匀的被包囊的生物活性成分颗粒，其中所述颗粒的粒径为1-1000微米。
37.一种用于改善哺乳动物健康状况的方法，其包括给予所述哺乳动物权利要求21的新生儿配制食品，由此作为改善哺乳动物健康状况的方法。
38.权利要求37的方法，其中所述健康状况是所述哺乳动物的生长或发育。
39.一种使人婴儿配制食品营养丰富的方法，其包括向所述人婴儿配制食品中混入生物活性成分，所述生物活性成分根据权利要求1的方法被包囊，由此作为使人婴儿配制食品营养丰富的方法。
40.权利要求39的方法，其中所述人婴儿配制食品是代乳料。
41.权利要求39的方法，其中所述人婴儿配制食品是代乳品。
42.一种将生物活性成分包囊或包埋于哺乳动物饲料配制品中的方法，其包括以下步骤(i)将所述生物活性成分与包囊材料混合，(ii)将液体混合物干燥，(iii)给所述干混物包覆至少一个其它包囊材料层，以及(iv)将所述干混物添加至所述哺乳动物饲料配制品中，由此将生物活性成分包囊或包埋于哺乳动物饲料配制品中。
43.权利要求42的方法，其中所述至少一种其它包囊材料包括食品级材料和/或饲料级材料。
44.权利要求42的方法，其中所述饲料配制品是固体或半固体。
45.权利要求42的方法，其中所述饲料配制品是单独的丸粒或浆状物形式，或者是二者的组合形式。
46.权利要求42的方法，其还包括研磨所述干混物的步骤。
47.权利要求42的方法，其还包括研磨经包覆的干混物的步骤。
48.权利要求42的方法，其中所述生物活性成分是胰岛素、IGF-I、IGF-II或EGF。
49.权利要求42的方法，其中所述生物活性成分是糖蛋白、免疫球蛋白、肽、多肽、激素或酶。
50.权利要求42的方法，其中所述生物活性成分是α-1蛋白酶抑制剂、碱性磷酸酶、血管生成素、抗凝血酶III、几丁质酶、细胞外超氧化物歧化酶、因子VIII、因子IX、因子X、血纤蛋白原、葡糖脑苷脂酶、谷氨酸脱羧酶、人血清白蛋白、髓磷脂碱性蛋白、乳铁蛋白、乳球蛋白、溶菌酶、乳清蛋白、胰岛素原、可溶性CD4、可溶性CD4的组分和复合物、组织血纤蛋白溶解酶原激活剂及它们的变体。
51.权利要求42的方法，其中所述干燥通过冷冻干燥、低温真空加热干燥或低温喷雾干燥进行。
52.权利要求42的方法，其中所述冷冻干燥之前有冷冻喷雾步骤。
53.权利要求51的方法，其中所述过程在最高50℃的温度下进行。
54.权利要求42的方法，其中所述哺乳动物饲料配制品供灵长类、牛、猪、绵羊、犬、猫和山羊属动物食用。
55.权利要求42的方法，其中将干混物添加至哺乳动物饲料配制品中还包括将所述混合物预混入少量所述哺乳动物新生儿饲料中。
56.权利要求42的方法，其中所述包囊材料是麦芽糖糊精。
57.权利要求42的方法，其中所有温度均不高于50℃。
58.权利要求42的方法，其中所述包囊物是固体。
59.一种哺乳动物饲料配制品，其包含生物活性成分。
60.权利要求59的饲料配制品，其中所述配制品是固体或半固体。
61.权利要求59的饲料配制品，其中所述生物活性材料被包囊于包囊材料中。
62.权利要求61的饲料配制品，其中所述包囊材料是食品级和/或饲料级的。
63.权利要求59的哺乳动物饲料配制品，其中所述配制品是浆状物或丸粒形式。
64.权利要求62的哺乳动物饲料配制品，其中所述包囊材料是单独的多糖、麦芽糖糊精、奶粉、乳清蛋白质、脂质、阿拉伯胶或微晶纤维素，或者是它们的组合。
65.权利要求62的哺乳动物饲料配制品，其中所述生物活性成分在所述饲料配制品的加工过程中保持其生物活性功能。
66.权利要求62的哺乳动物饲料配制品，其中所述生物活性成分在所述饲料配制品的加工过程中基本上保持其生物活性功能。
67.权利要求59的哺乳动物饲料配制品，其中所述生物活性成分是单独的胰岛素、IGF-1、IGF-2、EGF，或者是它们的组合。
68.权利要求59的哺乳动物饲料配制品，其中所述生物活性成分在与液体接触时得到释放。
69.权利要求59的哺乳动物饲料配制品，其中所述蛋白质是单独的糖蛋白、免疫球蛋白、肽、多肽、激素、酶或它们的药学可接受的盐，或者是它们的组合。
70.权利要求59的哺乳动物饲料配制品，其中所述生物活性成分是单独的α-1蛋白酶抑制剂、碱性磷酸酶、血管生成素、抗凝血酶III、几丁质酶、细胞外超氧化物歧化酶、因子VIII、因子IX、因子X、血纤蛋白原、葡糖脑苷脂酶、谷氨酸脱羧酶、人血清白蛋白、髓磷脂碱性蛋白、乳铁蛋白、乳球蛋白、溶菌酶、乳清蛋白、胰岛素原、可溶性CD4、可溶性CD4的组分和复合物、组织血纤蛋白溶解酶原激活剂、它们的变体、药学可接受的盐，或者是它们的组合。
71.权利要求64的哺乳动物饲料配制品，其中所述包囊材料是麦芽糖糊精。
72.权利要求60的哺乳动物饲料配制品，其中所述被包囊的生物活性材料的平均直径为10-5000微米。
73.权利要求60的哺乳动物饲料配制品，其中所述被包囊的生物活性材料的平均直径为1-2500微米。
74.权利要求60的哺乳动物饲料配制品，其中所述被包囊的生物活性材料的平均直径为50-1000微米。
75.权利要求60的哺乳动物饲料配制品，其中所述被包囊的生物活性材料的平均直径为50-500微米。
76.权利要求60的哺乳动物饲料配制品，其中所述被包囊的生物活性材料的平均直径为10-25微米。
77.权利要求60的哺乳动物饲料配制品，其中所述被包囊的生物活性材料的平均直径为25-50微米。
78.权利要求60的哺乳动物饲料配制品，其中所述被包囊的生物活性材料的平均直径为50-100微米。
79.权利要求60的哺乳动物饲料配制品，其中所述被包囊的生物活性材料的平均直径为100-500微米。
80.一种用于改善哺乳动物健康状况的方法，其包括给予所述哺乳动物权利要求59的哺乳动物饲料配制品。
81.权利要求80的方法，其中所述健康状况是所述哺乳动物的生长或发育。
82.一种使哺乳动物饲料配制品营养丰富的方法，其包括向所述哺乳动物饲料配制品中混入权利要求59的生物活性成分。
83.权利要求59的饲料配制品，其中所述生物活性材料作为乳液加入。
84.权利要求83的饲料配制品，其中所述乳液是纳米乳液。
85.权利要求83的饲料配制品，其中所述乳液是微乳。
86.一种用于保护哺乳动物饲料配制品中的生物活性材料的方法。
87.用于保护哺乳动物饲料配制品中的生物活性材料的步骤。
全文摘要
本发明涉及用于保护哺乳动物食品或饲料配制品中的生物活性材料的方法，所述哺乳动物食品或饲料配制品用于增进哺乳动物健康状况。
文档编号A23C9/20GK1838884SQ200480023845
公开日2006年9月27日 申请日期2004年6月17日 优先权日2003年6月20日
发明者阿米尔·巴尔齐莱, 海吉特·科伦里克希格 申请人:努特里尼亚有限公司