专利名称：直接利用普通食品构建营养素纳米载运体系的方法
技术领域：
本发明属食品加工领域。
背景技术：
纳米载运体系的研究是纳米科学的研究热点之一，口服用纳米载药系统的研究， 给食品科学利用纳米载体运输水不溶性营养物质，促进其口服吸收带来极大启发。纳米载体可以载运水不溶性的营养物质，提高其生物活性，促进这些营养物质的吸收利用。例如利用具壳聚糖涂层的纳米脂质体载运维生素E、维生素C，利用酪蛋白胶束载运维生素D等。纳米载运体系载运营养物质，受到载体种类的制约。目前常用的纳米载运体系很多，主要包括无机纳米颗粒(如硅颗粒，纳米碳管)，聚合物纳米颗粒(如聚苯乙烯球)，纳米微囊，脂质体，脂胶束，树状聚合物(dendrimer)等。受到给药方式的限制，用于口服载运的纳米载体系统则要少得多。除利用磷酸钙纳米颗粒外，也有利用海藻酸等制备微胶囊来载运口服药物或营养。但口服载运体系主要还是来源于可食用脂质(疏水或两亲)大分子如聚氰基丙烯酸烷酯，聚甲基丙烯酸等形成的脂质体或胶束。这类纳米载体的制备过程比较复杂，存储条件也较为苛刻。虽然数量众多的纳米载体所采用的材料多是经过美国食品与药品管理局(FDA)认证的无害材料，但口服摄入时，载体用量将高于注射所需用量，且消化道内的吸收转运更为复杂。即使其安全性有保障，食用者在心理上依然不容易接受大量人工合成的大分子物质。 尤其在用于营养物载运时，其摄入量更大，且摄入者为健康人群，更加难以接受。用于口服载运的几种载体不仅制备比较复杂，在药物或营养物的释放和利用也仍不理想。例如胶束，在其浓度发生较大变化(如稀释10倍)时，其浓度下降到临界浓度以下， 则胶束发生解体，从而无法实现药物或营养载运。胶束和脂质体也无法固态存储，在食品营养强化时，胶束载运的营养物不能像普通添加剂那样被掺入。如果需要保证其浓度足够大， 添加的数量就会非常大，而大量制备胶束载运营养物质还受到成本和技术的极大限制。开发新的载运体系，必须克服载体制备困难，加工困难，消费者接受困难。实现营养物的纳米载运，则可为食品营养强化提供新的思路，促进纳米技术在食品科学中的应用。考虑到市场上销售的纳米食品尚无太多选择，本发明构建了一种直接以普通食品为原料的，利用纳米食品吸附实现的营养素载运的技术。本发明采用的原料是普通非纳米食品。具体的讲，就是将食品的纳米加工和营养物在纳米颗粒上的吸附结合起来，直接利用非纳米食品构建纳米载运体系。将非纳米食品的纳米化加工和营养素的吸附一步完成，而后再利用纳米食品颗粒的吸附性质和分散聚集性质，将营养物质包裹在纳米食品团簇中， 以此实现营养素的载运。载运后的营养素稳定性提高，既可液态存储亦可固态存储，不仅可以有效减轻甚至避免化学降解，对加工过程的要求也更加宽松。另一方面，纳米载运后，营养素的吸收途经增加，其生物利用率可得到较大提高。载运体系可只载运一种营养物，也可以同时载运2种或者更多的营养物。除用于食品营养强化外，本载运体系载运营养素后，也可制作各种小食品单独食用。
发明内容
本发明的目的在于直接利用非纳米食品构建营养素纳米载运体系，将营养素，尤其是水不溶性营养素或需要缓慢释放的营养素结合到纳米载体上，使得营养素更加稳定易于加工，且生物利用率得到提高。具体的说，选用易于实现纳米加工的食品，如米粉，豆粕， 面粉，骨粉等作为原料，与所需载运营养素混合后进行纳米化加工。在实现载体原料(即米粉，豆粕，面粉，骨粉等)纳米化的同时，将营养素充分吸附在纳米食品颗粒的表面。然后通过控制纳米食品颗粒各种内外部条件，实现纳米食品颗粒可控聚集，形成纳米食品团簇，由此将营养素包裹载运其中。此后即使纳米团簇发生破裂，营养素仍然被载运于团簇碎片中。本发明以普通食品颗粒为原料直接构建营养素的纳米载运体系，具体包括如下步马聚ο1、食品颗粒的纳米加工及营养素吸附。采用优质食品原料，主要成分为蛋白质和多糖，脂类含量12%以下。包括但不限于米粉，豆粕，面粉，骨粉等。如食品原料原本粒径过大，可先对食品原料进行适当研磨后再进行纳米化加工。将食品原料与所需载运营养素按4-200:1的质量比混合后进行纳米化加工。食品原料与营养素混合后为固体状态时，采用球(棒)磨研磨实现纳米化加工，磨介填充率为15-60%，研磨时间在2-30小时；食品原料与营养素混合后为液态时，采用超高压均质法进行纳米化加工，均质压力为40-300MPa。经此步加工后，食品原料与营养素混合物的颗粒直径分布峰值应在600nm以下。2、纳米食品团簇的制备。完成纳米化加工的同时，营养素也充分吸附在纳米食品表面后。通过各种内外部条件的调节，实现纳米食品团簇的可控聚集，完成营养素的载运。在溶液体系中，以纳米食品质量计，调溶液浓度为0. 5%_55%，再调节溶液体系中 PH2. 2-13，离子强度折合钠离子浓度为0. 001mol/L至5mol/L，采取0-65W/cm2的超声振荡， 温度为0-85°C，经1-48小时的集聚过程后，使吸附有营养素的纳米食品颗粒形成纳米食品团簇。在固体状态下控制温度在0_230°C，压强在0. 05-4MPa,相对湿度在0_100%，经 2-80小时的集聚后，形成吸附有营养素的纳米食品团簇。3、基于纳米食品的营养素载运体系的包装与贮藏。基于纳米食品的营养素载运体系，即纳米食品载运营养素形成的纳米食品团簇， 可以以固体或液体的形式包装与贮藏。干粉制备的载运体系可直接采用现有工艺进行造粒，而后真空包装，常温或低温贮藏。溶液体系制备的纳米食品团簇可直接罐装，密封，常温或低温贮藏，也可喷雾干燥后造粒，而后真空包装，常温或低温贮藏。本发明所述的营养素可以是一种，或者两种以上。即载运体系可只载运一种营养素，也可以同时载运2种或者更多的营养素。直接利用非纳米食品构建纳米载运体系用于营养素的载运。将非纳米食品的纳米化加工和营养素的吸附一步完成，而后再利用纳米食品颗粒的吸附性质和分散聚集性质， 将营养物质包裹在纳米食品团簇中，以此实现营养素的载运。载运后的营养素稳定性提高， 既可液态存储亦可固态存储，不仅可以有效减轻甚至避免化学降解，对加工过程的要求也更加宽松。另一方面，纳米载运后，营养素的吸收途经增加，其生物利用率可得到较大提高。
具体实施例方式下面通过两个实施例来进一步说明本发明，但本发明并不受其限制。实施例1 采用豆粕载运碳酸钙。食品颗粒的纳米加工及营养素吸附取市售豆粕粉100g，烘至含水量为7%左右， 与轻质碳酸钙超微粉(粒径在30um以下)25g混合，搅拌均勻后，球磨研磨18小时(磨介填充率60%)至粒径分布峰值在300nm左右。纳米食品团簇的制备将混合物转移到密闭容器中，加湿至相对湿度100%，且无液态水。振荡Mhr后静置56hr即可。包装与贮藏造粒，真空包装。室温或低温保存，保质期在3个月以上。实施例2 采用面粉颗粒载运维生素E。食品颗粒的纳米加工及营养素吸附取普通市售面粉5g (溶于0. 05mol/L的醋酸溶液30ml中)，逐滴加入0.2g维生素E (溶于3mL精炼大豆油，含微量蔗糖酯)，强烈搅拌， 再继续加入0. 05mol/L的醋酸溶液约30ml至溶液体系较为均勻透明。将溶液用DeBEE超高压分散均质机(mini DB)进行均质(压力为200MPa)。在此条件下均质后该体系中面粉颗粒单体的粒径峰值可达到300nm以下。纳米食品团簇的制备溶液体系静置M小时后，纳米食品团簇粒径峰值在1340nm 附近，到达平衡状态。食品颗粒的纳米加工及营养素吸附溶液短期静置不出现明显变化。该溶液体系也可经喷雾干燥、造粒后真空包装。室温或低温保存，保质期在3个月以上
实施例3 采用米粉载运维生素D。食品颗粒的纳米加工及营养素吸附取过200目筛的米粉lg，调节质量比浓度至 0. 5%，pH9，直接加入维生素D粉末0. 25g超高压分散均质(压力为40MPa)。纳米食品团簇的制备混合物加热至85°C，5分钟后降温至40°C，溶液体系静置1 小时后，到达平衡状态，冷却至室温。包装与贮藏短期静置溶液不出现明显沉淀。溶液体系可经喷雾干燥、造粒后真空包装。室温或低温保存，保质期在3个月以上。实施例4 采用米粉干法载运维生素D。食品颗粒的纳米加工及营养素吸附取过200目筛的纳米骨粉干粉IOOg与维生素 D粉末5g混合，球磨研磨30小时(磨介填充率为15%)，混合物粒径达到600nm以下。纳米食品团簇的制备常压加热至230°C，而后迅速密闭容器减压至0. 05Mp (即
0.fetm)，此时体系中的相对湿度为0%，保持2小时后即可。包装与贮藏干粉保持干燥，真空包装，4°C低温保存，保质期在3个月以上。实施例5 利用面粉颗粒载运核黄素。食品颗粒的纳米加工及营养素吸附取过400目筛的面粉50g，逐滴加入核黄素
1.5g(溶于0. 0 5mol/L醋酸中，质量比浓度20%)，减压干燥后球磨研磨(磨介填充率为35%) 混合物20小时，使之粒径达到450nm以下。纳米食品团簇的制备混合物冲溶于纯水中，65W/m2超声震荡2小时后，再继续加入lmol/L的醋酸溶液调节pH2. 2，静置M小时到达平衡状态。包装与贮藏减压干燥、重新破碎后真空包装。室温或低温保存，保质期在3个月以上。实施例6 采用面粉颗粒载运维生素C。食品颗粒的纳米加工及营养素吸附取过400目筛的面粉30g，(溶于纯水50ml，冰块100g)，一边搅拌，一边逐滴加入维生素C 3g (溶于25mL水中)，待冰块化尽后，超高压均质(压力为60MPa)至粒径360nm左右。纳米食品团簇的制备缓慢搅拌48hr。包装与贮藏溶液体系可经喷雾干燥、造粒后真空包装。室温或低温保存，保质期在3个月以上。实施例7 采用面粉载运葡萄糖酸锌。食品颗粒的纳米加工及营养素吸附取过400目筛的面粉50g，平铺在敞口器皿中，厚度约1mm，均勻再其上方喷洒5g葡萄糖酸锌(浓度为5%的葡萄糖酸锌乙醇溶液)，均勻混合后超高压均质(压力S^OMPa)至粒径400nm左右。纳米食品团簇的制备减压至0. 05MPa，使乙醇挥发后，保持低压静置Mhr。包装与贮藏所得纳米载运的葡萄糖酸锌造粒后真空包装。室温或低温保存，保质期在3个月以上。实施例8 采用面粉载运碘化钾。食品颗粒的纳米加工及营养素吸附取过400目筛的面粉50g，(溶于纯水500ml)， 一边搅拌，一边逐滴加入碘化钾3g (溶于15mL水中)，高压均质(压力为300MPa)至粒径 370nm左右。纳米食品团簇的制备加入NaCl固体至终浓度5mol/L，室温下缓慢搅拌过夜，再静置24小时。包装与贮藏溶液体系可经喷雾干燥、造粒后真空包装。室温或低温保存，保质期在3个月以上。实施例9 采用面粉载运亚硒酸钠、维生素E。食品颗粒的纳米加工及营养素吸附取过400目筛的面粉5g (溶于纯水80ml中)， 逐滴加入亚硒酸钠0. 3g (溶于5mL水中)，加入维生素E 15mg，超高压均质(压力为80MPa) 至混合物粒径550nm左右。纳米食品团簇的制备加热溶液至60°C，保温M小时，冷却至0°C，静置M小时。包装与贮藏溶液体系可经喷雾干燥、造粒后真空包装。室温或低温保存，保质期在3个月以上。实施例10 采用纳米豆粕载运三氯化铁、烟酸、叶酸。食品颗粒的纳米加工及营养素吸附取粒径3um左右的豆粕干粉50g，平铺在敞口器皿中，厚度约1mm，均勻再其上方喷洒8g的三氯化铁，0. 35g烟酸，0. 25g叶酸。球墨研磨 2hr (磨介填充率40%)。纳米食品团簇的制备将混有三氯化铁等的纳米豆粕转移到密闭容器中，室温加压至4MPa，震荡30min。减压至常压，降温至0°C，此时体系相对湿度为100%，保持80hr。包装与贮藏减压干燥，造粒后真空包装。室温或低温保存，保质期在3个月以上。
权利要求
1.一种直接利用普通食品构建营养素纳米载运体系的方法，其特征是(1)将脂类含量12%以下的食品原料与营养素按4-200:1的质量比混合后进行纳米化加工，使食品原料与营养素混合物的颗粒直径分布峰值在600nm以下；(2)在溶液体系中，以纳米食品质量计，调溶液浓度为0.5%-55%，再调节溶液体系中 PH2. 2-13，离子强度折合钠离子浓度为0. 001mol/L至5mol/L，采取0_65W/cm2的超声振荡， 温度为0-85°C，经1-48小时的集聚过程后，使吸附有营养素的纳米食品颗粒形成纳米食品团簇；或者，在固体状态下控制温度在0-230°C，压强在0. 05-4MPa，相对湿度在0_100%，经 2-80小时的集聚后，形成吸附有营养素的纳米食品团簇；(3)真空包装，常温或低温贮藏。
2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征是步骤(1)中所述的营养素，可以是一种或者两种以上。
3.根据权利要求1所述的构建方法，其特征是步骤(1)食品原料与营养素混合后为固体状态时，采用球或棒磨研磨实现纳米化加工，磨介填充率为15-60%，研磨时间在2-30小时。
4.根据权利要求1所述的构建方法，其特征是步骤(1)食品原料与营养素混合后为液态时，采用超高压均质法进行纳米化加工，均质压力为40-300MPa。
全文摘要
直接利用普通食品构建营养素纳米载运体系的方法，其特征是(1)将脂类含量12%以下的食品原料与营养素按4-200:1的质量比混合后进行纳米化加工，使颗粒直径分布峰值在600nm以下；(2)在溶液体系中，以纳米食品质量计，调溶液浓度为0.5%-55%，再调pH2.2-13，离子强度折合钠离子浓度为0.001mol/L至5mol/L，采取0-65W/cm2的超声振荡，温度为0-85℃，经1-48小时的集聚过程；或者，在固体状态下控制温度在0-230℃，压强在0.05-4MPa，相对湿度在0-100%，经2-80小时的集聚；(3)真空包装，常温或低温贮藏。本发明将营养素包裹在纳米食品团簇中，实现营养素的载运,稳定性提高了，可液态或固态存储，可减轻甚至避免营养素降解，后加工条件宽松；营养素纳米载运后，其生物利用率得到较大提高。
文档编号A21D2/22GK102266059SQ201110142629
公开日2011年12月7日 申请日期2011年5月31日 优先权日2011年5月31日
发明者余勃, 吴志华, 李欣, 杨安树, 陈红兵 申请人:南昌大学