專利名稱：高度易溶且穩(wěn)定的礦物補(bǔ)充物的制作方法
背景技術(shù)：
礦物質(zhì)是人體膳食的必需部分。足量的大多數(shù)礦物質(zhì)可以通過適當(dāng)選擇食品和飲料獲得；然而，許多人不消費(fèi)適當(dāng)平衡的膳食，并且礦物補(bǔ)充物可以對(duì)許多人有益。在其它用途中，鈣補(bǔ)充物有利于構(gòu)建并保護(hù)骨骼和牙齒，有利于對(duì)骨質(zhì)疏松的防止和可能的治療，有利于用作例如凝血酶原向凝血酶轉(zhuǎn)化中涉及的許多必要酶的輔因子。此外，在重體力運(yùn)動(dòng)之后可能需要增加量的鈣，并且已顯示血流中的鈣水平對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)功能有影響。鎂為身體中許多酶促反應(yīng)的主要輔因子。在基本細(xì)胞新陳代謝中涉及鉀，并且鉀以高含量用作心臟病人的藥方。已發(fā)現(xiàn)，鉀和鎂的攝取降低了中風(fēng)的危險(xiǎn)性。鋅也為一主要礦物質(zhì)。一直在研究特定礦物質(zhì)和礦物質(zhì)組合對(duì)健康的影響。
已進(jìn)行了各種嘗試，旨在提供易于被公眾消費(fèi)的鈣營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充物，它易于獲得，含有易吸收的礦物質(zhì)，并且長(zhǎng)時(shí)間貯存不降解。為此，大量工作集中在形成能夠加入飲料中的鈣。例如，授予Keating的US5,500,232要求保護(hù)一種主要由檸檬酸、富馬酸、氫氧化鈣和甘油磷酸鈣組成的飲料。但是所有試驗(yàn)過的系統(tǒng)存在“酸”味，該專利教導(dǎo)使用“酸”作為該風(fēng)味系統(tǒng)的一部分。US5,474,793要求保護(hù)一種補(bǔ)充有鈣的果汁的制備方法。
然而，這些補(bǔ)充有鈣的系統(tǒng)不滿足能夠以方便用戶的非酸性形式提供大量可溶性的、生物可利用的鈣和/或其它礦物質(zhì)的穩(wěn)定食品補(bǔ)充物的要求。
沒有現(xiàn)有技術(shù)發(fā)表具有以下特征的多種礦物質(zhì)補(bǔ)充物的評(píng)論以高含量提供高度可溶的穩(wěn)定產(chǎn)物，很少或者沒有味道或氣味，重組于水中時(shí)本質(zhì)上是澄清的。
附圖簡(jiǎn)述


圖1為制備本發(fā)明組合物的步驟流程圖。
圖2為表1結(jié)果的圖，顯示與現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品比較的本發(fā)明產(chǎn)品的溶解速度。
圖3顯示本發(fā)明一些產(chǎn)品的x-射線衍射圖案。圖3A顯示配方B的圖案，圖3B顯示配方C的圖案，圖3C顯示配方D的圖案。
圖4顯示本發(fā)明一些產(chǎn)品的SEM(電子掃描顯微照片)。圖4A為配方B產(chǎn)品的SEM，圖4B為配方C產(chǎn)品的SEM，圖4C和4D為配方D產(chǎn)品的SEM。
發(fā)明簡(jiǎn)述本發(fā)明提供了含有鈣和/或其它礦物質(zhì)(作為簡(jiǎn)單礦物組合物或作為復(fù)合礦物組合物)的新型組合物、這些組合物的制備方法和這些組合物的使用方法。這些組合物通過本發(fā)明所含的處理方法獲得高的溶解度，因此提供了生物可以利用的高濃度的可溶性鈣和/或其它礦物質(zhì)。本發(fā)明的組合物為可以重組于水溶液中的粉末，較穩(wěn)定并且具有提高的透明度、味道、口味、香味和質(zhì)地。
本文所用的術(shù)語“元素的”是指或涉及元素的意思。本發(fā)明所涉及的元素主要是鈣、鎂、鉀、鋅和為了營(yíng)養(yǎng)目的所需的或?qū)τ谌讼M(fèi)有利的其它礦物質(zhì)。元素的百分比是指元素鈣、鎂、鉀等在組合物中的百分比。即，如果乳酸鈣在組合物中，鈣元素的百分比不包括存在的乳酸根的百分比。
本文所用的術(shù)語“高濃度”和“高度濃縮的”等意思是如下所述當(dāng)重組時(shí)高含量的特定個(gè)體或整個(gè)礦物質(zhì)。例如，就元素鈣而言，高度濃縮的意思是至少約333mg/8oz、優(yōu)選至少約500mg/8oz、更優(yōu)選至少約1,000mg/8oz，還優(yōu)選至少約2,000mg/8oz。就元素鎂而言，高度濃縮的意思是至少約100mg/8oz、優(yōu)選至少約200mg/8oz、更優(yōu)選至少約400mg/8oz、還優(yōu)選至少約800mg/8oz。就元素鉀而言，高度濃縮的意思是至少約99mg/8oz、優(yōu)選至少約500mg/8oz、更優(yōu)選至少約1,000mg/8oz、還優(yōu)選至少約4,000mg/8oz。
通常，就具有每日推薦攝取量(RDI)的元素例如鈣、鎂、鋅和錳而言，高濃度的礦物質(zhì)為每餐至少約33％的RDI，優(yōu)選每餐至少約50％的RDI，更優(yōu)選每餐至少約100％的RDI，也優(yōu)選每餐至少約200％的RDI。(一些礦物質(zhì)如鉀沒有RDI。)本發(fā)明的組合物可以高濃度地溶解。本文所用的術(shù)語“可溶的”意思是能夠從固體狀態(tài)溶解為液體狀態(tài)。礦物質(zhì)的溶解度為該礦物質(zhì)能夠被生物利用的程度的指示劑。(參見Schaafsma，G.，＂Bioavailability of calcium and magnesium，＂European Journal ofClinical Nutrition，1977，＂It is clear that availability for absorptionrequires calcium to be solubilized，either in free ionic or complexedform.＂)。組合物溶解的時(shí)速或速度對(duì)“加入液體的粉末”消費(fèi)產(chǎn)品特別重要，這是因?yàn)橄M(fèi)者希望這盡快發(fā)生。此外，溶解度在配制糖果、膠基軟糖、泡騰片、小袋、其它粉末產(chǎn)品等中起著關(guān)鍵作用。
本發(fā)明的組合物可以高濃度地快速重組。本文所用的術(shù)語“重組”意思是通過將本發(fā)明的組合物加入到水或其它液體中將礦物質(zhì)或整個(gè)礦物質(zhì)返回到液體狀態(tài)的作用。
本發(fā)明的組合物還非常穩(wěn)定，這使得這些組合物和補(bǔ)充有這些組合物的食品的貨架期長(zhǎng)。本文所用的術(shù)語“穩(wěn)定的”意思是能夠在溶液中沒有沉淀或者不與其它組分分離持續(xù)最少3個(gè)月，更優(yōu)選至少6個(gè)月，甚至更優(yōu)選9個(gè)月，最優(yōu)選12個(gè)月或更多。
此外，這些組合物，當(dāng)重組時(shí)，具有輕微氣味至沒有氣味、很少或者沒有異味，并且在水中澄清。本文所用的術(shù)語“澄清的”意思是透明的，有非常少的沉淀或者沒有沉淀。因此這些組合物可以加入到液體和固體食品中，從而提高這些食品的營(yíng)養(yǎng)，同時(shí)對(duì)其味道沒有負(fù)面影響。這對(duì)于產(chǎn)品的視覺和感覺透明度是重要的液體飲料例如水、茶、可樂和水果或水果風(fēng)味的飲料尤其可靠。本處理還除去了現(xiàn)有礦物鹽的令人不快的牙磣感。這對(duì)錠劑、糖果、膠基軟糖和可咀嚼的泡騰片也是有益的。
本發(fā)明可以營(yíng)養(yǎng)量使用。本文所用的術(shù)語“營(yíng)養(yǎng)量”是指為使用對(duì)象提供RDI(每日推薦攝取量)的組合物中的礦物質(zhì)的量。這可以意思是組合物提供所有的RDI，或者補(bǔ)充礦物質(zhì)的來源。此外，營(yíng)養(yǎng)量可用于使對(duì)象對(duì)礦物質(zhì)的攝取量從RDI增加到非毒性量。
而且，本發(fā)明提供了高度濃縮的礦物質(zhì)，它可以治療特定疾病的藥用量任選使用，例如動(dòng)脈和冠狀疾病用的鉀和鎂。(參見Ascherio等人的＂Intake of Potassium，Magnesium，Calcium，and Fiber and Risk ofStroke Among US Men，＂Circulation，1998，981198-1204.)。本文所用的術(shù)語“藥用量”是指醫(yī)師開出的礦物質(zhì)的劑量，通常為許多復(fù)合的RDI。同樣，通過本發(fā)明易于獲得預(yù)防和治療骨質(zhì)疏松癥的高劑量的鈣。而且，可以在適宜的部位局部地使用藥用量的礦物質(zhì)，例如在奶油中使用鋅預(yù)防或治療鼻病毒感染。
本發(fā)明提供了這些礦物組合物的新型生產(chǎn)方法，該方法使這些組合物具有上述所需特征。
發(fā)明詳述本發(fā)明的礦物組合物為由礦物質(zhì)如鈣組成的粉末，它們經(jīng)與酸在溶液中混合，以高濃度完全溶解，再干燥和粉碎。由此形成粉末化礦物鹽。這些所得粉末當(dāng)重組于水溶液中時(shí)高度可溶。制備
圖1為顯示制備本發(fā)明產(chǎn)品的總路線的流程圖。這些粉末狀礦物鹽的制備如下。該步驟使用鈣來描述，但不限于此。首先將所需量的鈣鹽，例如碳酸鈣或氫氧化鈣加入水中(參見
圖1，部分1、2A和2B)，優(yōu)選約70-74℃下的溫水中。含有熱穩(wěn)定性化合物例如希望在最終產(chǎn)品中存在的果糖的其它稀釋水溶液在該步驟中也是有用的。(參見
圖1，部分2C)?？梢允褂闷渌鼫囟?。該水溫要求使礦物質(zhì)(
圖1，部分2B)和此時(shí)加入的任意其它組分(
圖1，部分2C)均勻分布。同樣，此時(shí)的水溫需要考慮下一步(
圖1，部分3A和3B)。礦物質(zhì)優(yōu)選為能加速溶解的粉末形式。將該溶液混合，直到礦物粉末潮濕并且均勻分布在水溶液中。
接下來加入所選的酸(
圖1，部分3A和3B)。優(yōu)選該步慢慢進(jìn)行，同時(shí)連續(xù)混合鈣混合物，以便礦物質(zhì)和任意其它組分均勻分布于水溶液中。監(jiān)控起泡，為了防止起泡，可以降低混合速度和酸加入速度。在該步驟中，如果溶液不要沸騰的話，生產(chǎn)較容易。然而，如果需要沸騰使礦物質(zhì)反應(yīng)并加入溶液的話，在酸和礦物質(zhì)開始發(fā)生反應(yīng)之后使整個(gè)混合物沸騰。
將所用酸與礦物質(zhì)混合形成一鹽，所以優(yōu)選使用生成生物可利用的鹽的酸?？梢允褂玫乃岬睦佑腥樗帷⒁宜?、檸檬酸、馬來酸、磷酸、抗壞血酸、和/或可使礦物質(zhì)或礦物混合物或其組合物溶液化的任意食品級(jí)酸。加入到礦物質(zhì)的酸的量在于使最終干燥組合物能重組于水并且澄清，相對(duì)無臭并且相對(duì)無味。如果重組粉末的味道太酸，那么應(yīng)降低酸的量。如果重組粉末不澄清/透明，那么應(yīng)增加酸的量。所用的酸的量通常約為礦物質(zhì)組分的2-3倍。所用酸的量以所用酸和所用礦物質(zhì)或礦物質(zhì)形式為基礎(chǔ)而變化。
當(dāng)加入酸時(shí)，發(fā)生放熱反應(yīng)，從而使混合液的溫度升高。通過施加外部熱量也可以使該溫度升高。優(yōu)選溫度為至少約130°F，例如約140°F或150°F，優(yōu)選約160°F，也優(yōu)選為約190°F，更優(yōu)選約180°F，最優(yōu)選約170°F，盡管溫度高于190°F也是有用的。該溫度經(jīng)選擇，以便將所有礦物質(zhì)和酸溶解使溶液變成半透明。
當(dāng)結(jié)束溶解(
圖1，部分4)時(shí)，準(zhǔn)備將組合物干燥(
圖1，部分6)。不同的干燥系統(tǒng)需要特定的條件。干燥系統(tǒng)的例子包括，但不限于，冷凍干燥、噴霧干燥、盤式干燥和真空干燥。
噴霧干燥要求將溶液的溫度保持在使溶液為液態(tài)同時(shí)將其運(yùn)送通過干燥器的溫度。如果該溫度太低，溶液將開始固化。在噴霧干燥時(shí)，至少140°F的溫度就足夠了，但是較好為170°F。在噴霧干燥階段開始時(shí)測(cè)定溶液溫度時(shí)應(yīng)考慮的一個(gè)因素是從貯罐到噴霧干燥器的管對(duì)溶液溫度的影響如何。如果沿該路線溶液冷卻以致開始固化，那么管將堵塞。因此，季節(jié)、設(shè)備的溫度、高度以及其它環(huán)境因素都將影響等待經(jīng)過噴霧干燥器的物料的正確溫度。
就冷凍干燥而言，可以將物料冷卻到其放在冷凍干燥盤上易于操作的溫度。在一類冷凍干燥中，將裝有溶液的盤放在車上，直到物料開始固化或者變得足夠硬，以便裝有這些盤的小車能夠移到冷藏室中進(jìn)行冷凍，而不從盤中溢出任意物料。例如，溶解有50％固體的鈣/鎂/乳酸鹽溶液在約120°F下開始顯示固化信號(hào)。從溶液保持在140°F下的貯罐中將該配方倒在盤上，物料固化至易于操作的點(diǎn)花費(fèi)約45分鐘。例如熱量、濕度和空氣溫度的環(huán)境因素可以影響該時(shí)間。該變化是將這些盤放在小車上并將這些小車放入冷凍室中。從混合罐到小車之間可以用水管并將物料泵送到盤上。一旦盤上的物料指示為冷凍干燥設(shè)備可以接受的溫度時(shí)，將盤放入冷凍干燥器中，使用標(biāo)準(zhǔn)冷凍干燥技術(shù)干燥物料。
就盤式干燥而言，使用與冷凍干燥相似的方案。然而，一旦溶液部分固化，就將該物料破碎并放在盤式干燥盤上。這些盤的例子有底部為開口篩使得空氣可吹過上部和下部的盤。
在工業(yè)中公知的還有其它干燥方法。對(duì)不同制品，一些干燥方法比另外一些干燥方法的效果要好。然而，判定其是最好的干燥方法不是一個(gè)復(fù)雜過程。
冷凍干燥產(chǎn)生可以在冷或熱含水溶劑中重組的微溶和易溶粉末。噴霧干燥使得產(chǎn)品具有與冷凍干燥的產(chǎn)品不同的物理性能如重量、密度和流動(dòng)特性。該產(chǎn)品也與冷凍干燥的產(chǎn)品的溶解時(shí)間不同，但是一旦重組，它和冷凍干燥的產(chǎn)品一樣穩(wěn)定。盤式干燥產(chǎn)生更致密的產(chǎn)品，該產(chǎn)品與冷凍干燥和噴霧干燥過的產(chǎn)品的物理性能如重量、密度和流動(dòng)特性不同。該產(chǎn)品與冷動(dòng)干燥和噴霧干燥過的產(chǎn)品的溶解時(shí)間不同，但是在溶液中的穩(wěn)定性相同。
在干燥之前的步驟中(
圖1，部分5A和5B)可以向溶液中加入其它組分。通過礦物質(zhì)與酸(和任意其它已經(jīng)存在的組分)的反應(yīng)，因放熱反應(yīng)混合物的溫度升高，并且可以如上所述進(jìn)一步升高。就此而言，或者可以在混合物冷卻時(shí)(
圖1，部分5A和5B)加入其它組分。加入的組分的熱穩(wěn)定性是判定他們加入溶液時(shí)的溫度的決定因素。在該步驟(
圖1，部分5A和5B)以及下面步驟中可以加入的組分包括，但不限于甜味劑如三氯半乳蔗糖(McNeil Specialty ProductsCompany)、乙酰舒泛K、蔗糖、果糖、玉米糖漿、楓蜜和蜂蜜；調(diào)味糖漿如軟飲料糖漿、水果風(fēng)味的糖漿和堅(jiān)果風(fēng)味的糖漿；水果和蔬菜提取物或汁；中草藥如松果菊屬、白毛莨和小連翹；輔因子和茶、茶香精或提取物如春黃菊、歐薄荷、綠薄荷、紅茶和綠茶；蛋白物如非酶蛋白質(zhì)、酶、氨基酸和肽、輔因子、天然香精、人工香精、可以改變組合物的特性或其重組形式的功能劑如瓜爾樹膠、瓊脂、果膠等；如二氧化硅的流動(dòng)劑；如苯甲酸鈉或鉀的防腐劑；來自天然源或合成源的著色劑；及其組合。用于本發(fā)明的組合的例子為含有風(fēng)味劑、著色劑、甜味劑和任選一酸(調(diào)味用)的風(fēng)味劑體系。
當(dāng)為噴霧干燥時(shí)，
圖1步驟5和6的溫度需要保持在至少140°F，更優(yōu)選170°F，正如上面所述的。不應(yīng)使用對(duì)該溫度有消極影響的組分。
本方法的產(chǎn)品在水或其它含水介質(zhì)中非常穩(wěn)定且溶解度高(
圖1，步驟8)。有用載體的例子包括，但不限于，白水和蘇打水、調(diào)味蘇打、動(dòng)物乳、酸奶、乳酪、脫脂乳粉制奶酪、豆?jié){、米漿、人造乳和奶油代用品、咖啡、果汁和飲料、蔬菜汁和飲料、運(yùn)動(dòng)飲料、茶、粉末化和重組牛奶冰淇淋飲料(shakes)以及其它飲料?？梢詫⑦@些產(chǎn)品加入到食品如明膠、布丁、蛋黃醬、冰淇淋、湯混合物和其它調(diào)味品、色拉調(diào)味汁、水果面包和堅(jiān)果醬中。
由于本發(fā)明的產(chǎn)品可以高濃度溶解且穩(wěn)定，因此這些組合物也可以加入到局部制品如奶油、香波和牙膏中。
可以加入到這些產(chǎn)品中的其它組分包括，但不限于，天然甜味劑如蔗糖、果糖和玉米糖漿；人工甜味劑如糖精和三氯半乳蔗糖；其它風(fēng)味劑(及其不同組分)；粉末化飲料；冷和熱谷類食品；酶、氨基酸和肽；與可接受的防腐劑一起，或者沒有防腐劑。
還可以將這些產(chǎn)品注入將要冷凍干燥或盤式干燥的水果、蔬菜和其它食品中，例如玉米、草莓、紅莓、葡萄、杏、李子、越橘、紫黑漿果、肉、面條等。也可以將這些產(chǎn)品涂布到干燥后的這些食品上。
另外這些產(chǎn)品還可以用作面包、谷類食品、焙烤混合物的組分，與面粉和其它焙烤產(chǎn)品混合?；蛘?，可以在步驟5、步驟7F或步驟9中將谷物顆粒或谷物微粒浸泡在液體礦物混合物中，直到將這些礦物質(zhì)吸收，然后經(jīng)過干燥除去水分并加工成其谷物狀態(tài)。一旦將該谷物完全加工，產(chǎn)品中的礦物質(zhì)將留在谷物中或其上。包裝本方法的產(chǎn)品可以經(jīng)過干燥獲得的形式供應(yīng)。例如噴霧干燥產(chǎn)生一速溶粉末。然而，如果需要粉末形式的話，一旦產(chǎn)品經(jīng)冷凍干燥、盤式干燥和真空干燥之后就需要粉碎。這些粉末可以包裝作為工業(yè)組分并從干燥設(shè)備運(yùn)輸?shù)狡渌庸S，進(jìn)一步加工成產(chǎn)品。
另外，這些產(chǎn)品可以用作松散粉末，制成片劑、膠囊、錠劑、甜點(diǎn)、橡皮糖、液體等。它們本身還可以用作組分或者作為被包裝和/或用于與其它營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充物如維生素和其它礦物質(zhì)配制的組分。適當(dāng)時(shí)候，可以存在賦形劑和粘合劑。
本方法的一些產(chǎn)品可以包裝在單份小袋中，可以有或者沒有風(fēng)味劑和/或其它組分。每個(gè)小袋可以含有例如33％RDI的鈣、33％RDI的鈣和鎂、50％RDI的鎂、或者6g鉀、藥用量的鉀。組分1.礦物質(zhì)本文所用的術(shù)語“營(yíng)養(yǎng)礦物質(zhì)”是指內(nèi)部獲取時(shí)有益的礦物質(zhì)。鈣可以單獨(dú)配制或者與其它營(yíng)養(yǎng)礦物質(zhì)組合制成復(fù)合礦物質(zhì)產(chǎn)品。其它有用礦物質(zhì)包括，但不限于，鎂、鉀和鋅。另外，可以在沒有鈣的情況下制備這些礦物質(zhì)的單個(gè)礦物質(zhì)制品和組合。在本發(fā)明方法中，添加第二、三或四類有用礦物質(zhì)可以增加鈣在溶液中的溶解度和穩(wěn)定性，同時(shí)仍然保持提高的感覺質(zhì)量如味道、氣味、質(zhì)地和澄清度。因此，優(yōu)選制備含有多種營(yíng)養(yǎng)礦物質(zhì)的產(chǎn)品。表1顯示了本發(fā)明各種配方實(shí)施例以高濃度在溶液中的溶解度和穩(wěn)定性。可以將其它礦物質(zhì)以營(yíng)養(yǎng)量或較高含量加入或者作為痕量礦物質(zhì)。這些可以在
圖1的步驟2B加入。
2.酸酸可以單獨(dú)使用，也可以組合使用。酸選自食品級(jí)酸，例如列于由FDA提供的GRAS表的那些，例如，但不限于，乳酸、蘋果酸、醋酸、磷酸、檸檬酸和抗壞血酸。乳酸為優(yōu)選酸。醋酸可以單獨(dú)使用或者可以與例如乳酸的另一酸一起加入，從而增加礦物質(zhì)的溶解度。醋酸當(dāng)單獨(dú)使用或者作為大百分比的酸組分使用時(shí)，使產(chǎn)品具有輕微的醋味，因此單獨(dú)用醋酸制備的產(chǎn)品最好與含有醋的食品組合。
如上所述，可以將抗壞血酸用于本發(fā)明中。由于抗壞血酸為維生素C，因此所得產(chǎn)品將具有附加的營(yíng)養(yǎng)內(nèi)容物。
檸檬酸和磷酸對(duì)制備本發(fā)明的產(chǎn)品也是有效的。決定使用何種酸時(shí)考慮的因素包括酸成本、礦物質(zhì)的基本產(chǎn)量(最終組合物中的酸的固體量)、以及將該溶液干燥成粉末所需時(shí)間和可以使用的方法。例如，僅使用或主要使用磷酸和抗壞血酸作為酸源的制品以合理的時(shí)間用冷凍干燥比用其它干燥法干燥要好。
3.pH重組產(chǎn)品的pH(
圖1，部分7F和9A-F)優(yōu)選足夠低，以抑制或預(yù)防細(xì)菌生長(zhǎng)。因此，在確定了加入到礦物質(zhì)的酸的量，從而在最初混合步驟(
圖1，步驟3A和3B)進(jìn)行溶解和礦物質(zhì)/酸反應(yīng)之后，如果需要的話，可以加入其它酸，從而使重組產(chǎn)品的pH較低?；蛘?，可以就在干燥之前(參見
圖1，部分5B)加入其它酸。然而，最終產(chǎn)品的味道將反映該添加。例如，通常將檸檬酸、蘋果酸和磷酸加入飲料中降低其pH。飲料的pH范圍通常為4.5-2.5，優(yōu)選3.75，更優(yōu)選約3.4或更低。
4.混合方法為了將礦物質(zhì)混合到含水溶劑中(
圖1，部分2A-C)，優(yōu)選將這些組分一起混合。然而，大多數(shù)制品可以接受在沒有混合情況下的攪拌。另外，優(yōu)選在加入酸之前將礦物質(zhì)加入溶劑中。重要的是礦物質(zhì)和任意其它組分留在溶液中，而不是成塊或聚集在容器底。
5.干燥和生產(chǎn)粉末的方法如上所述，將溶液干燥成粉末的任意標(biāo)準(zhǔn)方法是可以接受的。對(duì)某些應(yīng)用，優(yōu)選冷凍干燥。干燥方法影響所得顆粒的形狀。就噴霧干燥而言，不需要粉碎。就冷凍干燥和盤式干燥而言，干燥產(chǎn)品為碎白堊形狀，然后將其粉碎/研磨生產(chǎn)粉末。粉碎/研磨后的最終粒徑影響重組速度。在消費(fèi)者希望快速重組的“加入到水中的粉末”產(chǎn)品中這一點(diǎn)是重要的。制備完整甜點(diǎn)/糖果的較早例子沒有該粉碎/研磨步驟，如
圖1的部分7F所示。在這種情況下，干燥后物料的最終形狀為最終產(chǎn)品形狀。
6.貯藏本發(fā)明的產(chǎn)品可以干燥的粉末形狀穩(wěn)定地貯藏或者穩(wěn)定地重組于水溶液中。事實(shí)上，本發(fā)明的產(chǎn)品比現(xiàn)有技術(shù)的穩(wěn)定得多。下表1顯示了本發(fā)明重組產(chǎn)品的穩(wěn)定性。
溶解度和穩(wěn)定性本發(fā)明的產(chǎn)品高度易溶且非常穩(wěn)定—比現(xiàn)有技術(shù)的大得多。該溶解度和穩(wěn)定性在高濃度下也存在。
表1顯示了4,000mg鈣和1,600mg鎂(表1，第13行)完全溶于8盎司水的本發(fā)明組合物。同樣，800mg鎂與2,000mg鈣、800mg鎂、188mg鉀和28mg鋅的混合物(表1，第20行)也溶于8盎司水中。
表1更重要地顯示了高濃度下本發(fā)明組合物的穩(wěn)定性。該表顯示不同含量的鈣和鈣/鎂。與其鈣對(duì)應(yīng)物相比，這些鈣和鎂樣品留在溶液中并且更穩(wěn)定。例如，在202天之后1,000mg鈣和400mg鎂(表1，第9和10行)仍然在溶液中。而在19天之后，1,000mg單獨(dú)的鈣(表1，第1和2行)從溶液中沉降。
此外，表1顯示了加入有風(fēng)味劑體系的本發(fā)明鈣鎂組合物(表1，第16行)在198天之后仍然在溶液中；這些礦物質(zhì)以至少500mg鈣/8盎司飲料和200mg鎂/8盎司飲料的高濃度溶解于例如Gatoraide、PowerAde和AllSport的運(yùn)動(dòng)飲料中并且穩(wěn)定(表1，第26、27和28行)。
而且，表1顯示了本發(fā)明的鈣/鎂組合物溶于Welch′s 100％葡萄汁中保持198天，證實(shí)鈣組合物穩(wěn)定(表1，第29行)。僅用鈣的組合物的嘗試失敗了。在短時(shí)間內(nèi)鈣就從溶液中沉降。
鈣和鎂一起使得組合物比僅有鈣穩(wěn)定是完全出人意料的。其它礦物質(zhì)加入鈣中，例如鋅、鎂和鎂加鉀和鋅，顯示提高了鈣的穩(wěn)定性和溶解度。
表1


對(duì)所有樣品的說明—所有樣品都貯藏在40-45°F。對(duì)除26-29之外的所有樣品的說明—(1)苯甲酸鉀以總重量的0.1％的速度加入；和(2)加入檸檬酸調(diào)整至其目標(biāo)pH。
表2顯示了本發(fā)明各種組合物和類似商業(yè)產(chǎn)品的溶解速度。所有樣品相當(dāng)于68°F下3.4g鈣/8盎司去離子水。當(dāng)制品完全溶解或者在7分鐘時(shí)(以在先者為準(zhǔn))測(cè)定表2中最大溶解度的百分?jǐn)?shù)。
表2和圖2中的曲線顯示了本發(fā)明的三個(gè)產(chǎn)品和現(xiàn)有技術(shù)三個(gè)產(chǎn)品的在鈣的等價(jià)元素濃度下的重組速度。相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)Purac-水合物(乳酸鈣)*、Purac五水合物(乳酸鈣)×和Gluconocal(乳酸葡萄糖酸鈣)●，研究配方實(shí)施例B(乳酸鈣)◆、配方實(shí)施例C(乳酸鎂鈣)口和配方實(shí)施例D(乳酸醋酸鈣)▲。本發(fā)明的產(chǎn)品比現(xiàn)有技術(shù)三個(gè)產(chǎn)品每個(gè)的溶解度都高得多。圖2圖示了這種情況。
應(yīng)說明的是，可以在3分鐘內(nèi)將400mg冷凍干燥的配方B重組于8盎司水中—就如此大量的元素鈣而言，其速度比現(xiàn)有技術(shù)中可能的要快得多。
表2


表3顯示了如本文所述混合的乳酸鈣/鎂產(chǎn)品的重組時(shí)間。這些礦物質(zhì)以鈣∶鎂之比為5∶2使用。鈣的RDI為1000mg，而鎂的RDI為400mg。這些產(chǎn)品之一的開始配方含有30％固體，以5∶2的比率溶于水中(A1)，而另一配方開始具有50％固體，比率為5∶2(A2)。盡管這些過程以不同量的礦物質(zhì)開始，盡管比率相同，但是礦物質(zhì)在最終粉末產(chǎn)品中的濃度在A1和A2中相同。這些濃度為100mg鈣/g產(chǎn)品和40mg鎂/g產(chǎn)品。
將首先的兩個(gè)樣品冷凍干燥，將第三個(gè)樣品噴霧干燥，將第4個(gè)樣品經(jīng)盤式干燥。該表顯示了干燥粉末在水中產(chǎn)生不同RDI百分比的鈣和鎂濃度的重組時(shí)間25％(2.5g產(chǎn)品)、33％(3.3g產(chǎn)品)、50％(5g產(chǎn)品)、100％(10g產(chǎn)品)、200％(20g產(chǎn)品)、300％(30g產(chǎn)品)和400％(40g產(chǎn)品)。在所有情況中，從粉末加入燒杯(400ml Pyrex，填充到8盎司)直到水澄清并且至少95％的粉末進(jìn)入到溶液中的時(shí)間計(jì)算粉末產(chǎn)品的重組時(shí)間。如果在首先測(cè)定期間有5％不溶解，例如對(duì)于一些高濃度盤式干燥或冷凍干燥的配方，那么這剩余的5％在接下來的幾分鐘內(nèi)溶解，并且沒有任何附加的攪拌。在每種情況下，使用自來水重組。磁性攪拌器(Bamstead Thermolyne Model#S46415)設(shè)定為“8”。有時(shí)候使用匙幫助粉末溶解。
重組時(shí)間隨水溫和礦物質(zhì)濃度而變化。大量粉末需要花費(fèi)比少量粉末更長(zhǎng)的時(shí)間將礦物質(zhì)加入到燒杯中。測(cè)定重組時(shí)間時(shí)的溫度為190-195°F、130-140°F、70-75°F(室溫)和40-45°F。表上的時(shí)間是以分鐘秒鐘格式呈現(xiàn)的。
表32.50g粉末(25％RDI)重組于水中

3.33g粉末(33％RDI)重組于水中

5.00g粉末(50％RDI)重組于水中

10.00g粉末(100％RDI)重組于水中

20.00g粉末(200％RDI)重組于水中

30.00g粉末(300％RDI)重組于水中

**未測(cè)出40.00g粉末(400％RDI)重組于水中

**未測(cè)出當(dāng)將表1、表2和表3一起看時(shí)，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的產(chǎn)品在高濃度下高度溶解且穩(wěn)定性高。同樣發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的鈣/鎂、鈣/鋅和鈣/鎂/鉀/鋅產(chǎn)品比僅有鈣的本發(fā)明產(chǎn)品的溶解度要高并且穩(wěn)定性也高。
感覺本發(fā)明的產(chǎn)品，無論是粉末還是重組的，味道、氣味和質(zhì)地在任意處理之前比原料組分都有提高。這是一出人意料的結(jié)果。步驟4(
圖1)的溶液的感覺性能比步驟1的要有所改善，并且在步驟7F和9中通過重組的感覺性能比步驟4的有進(jìn)一步提高。無論具體干燥方法如何都已觀察到這一點(diǎn)。
物理特性a)非晶形結(jié)構(gòu)當(dāng)糖果慢慢蒸發(fā)水分從溶液中形成固體化合物時(shí)，化合物中的原子本身排列成有序結(jié)晶結(jié)構(gòu)，在固體陽離子和陰離子之間形成強(qiáng)鍵。然而，當(dāng)快速形成固體時(shí)，化合物中的原子不能形成有序結(jié)晶結(jié)構(gòu)，并且在固體離子之間的鍵較弱。該非結(jié)晶固體也可以稱作非晶形固體。
在本發(fā)明中，不存在規(guī)則結(jié)晶結(jié)構(gòu)。相反，產(chǎn)品為非晶形固體。圖3顯示了本發(fā)明的一些化合物的X射線衍射圖案。這些說明本發(fā)明的化合物比現(xiàn)有技術(shù)中的化合物的結(jié)晶度低(即非晶形大)。圖4顯示了一些產(chǎn)品的SEM圖形，其中可以看出該非晶形結(jié)構(gòu)。
產(chǎn)品顯然為一螯合物，即螯合的結(jié)果，這使得溶解濃度高，并且不會(huì)從溶液中沉淀出來?！膀稀笨梢远x為金屬離子與適宜試劑組合成一穩(wěn)定的可溶性絡(luò)合物，以便這些離子不與一物質(zhì)組合形成不溶性沉淀，以便防止這些離子給特定反應(yīng)帶來干擾，或者防止這些離子起不想要的催化劑的作用。
b)水分含量較低為了使化合物溶于水，必需斷開陽離子(例如鈣)和陰離子(例如乳酸根離子)之間的鍵。需要熱量形式的能量將這些鍵斷開。然而，一旦這些鍵斷開，消耗熱量，新鍵在水和溶解的離子之間形成，因此也以熱量形式釋放一些能量。在反應(yīng)中產(chǎn)生的能量比消耗的能量要大。這種釋放的能量稱作水合熱。
本發(fā)明的組合物的水分含量比現(xiàn)有技術(shù)的低。這使得這些化合物溶于水中時(shí)釋放更多熱量，這樣加速了干燥組合物溶解。也使更多礦物質(zhì)進(jìn)入溶液。
c)自由酸含量較高本發(fā)明的組合物比現(xiàn)有技術(shù)的組合物具有較高的自由酸含量。例如，當(dāng)所用酸為乳酸并且礦物質(zhì)為鈣時(shí)，補(bǔ)充物中的乳酸根分子可以鹽(例如乳酸鈣)或自由酸(例如乳酸)存在。存在于固體中的酸越多，當(dāng)固體溶于水時(shí)形成的溶液的pH越低。而且，由于乳酸鈣在較低pH值下更易溶解，因此當(dāng)在制品中存在過量自由酸時(shí)其溶解更快。本發(fā)明組合物含有過量自由酸，使得由這些組合物制備的溶液的pH比現(xiàn)有技術(shù)溶液的要低。這種較低的pH對(duì)本發(fā)明化合物的更快溶解速度有利。
d)粒徑和表面積給定劑量的補(bǔ)充物的粒徑越小，其表面積越高。表面積越高意味著補(bǔ)充物與水的接觸越大，并且其溶解越快。然而，就本發(fā)明組合物而言，粒徑與現(xiàn)有技術(shù)的那些相同。因此，表面積可能對(duì)這些化合物的較大溶解度沒有影響。
實(shí)施例(除了注明的之外，百分比都為重量/重量。)
組分536.34g水209.68g乳酸88％(ADM)39.52g氫氧化鈣(Mallinckrodt)14.16g氧化鎂(Mallinckrodt)方法(a)將水加入一Osterizer混合器中并在最慢速度下攪拌。(b)然后在連續(xù)攪拌下加入礦物質(zhì)。(c)約1分鐘之后，在約5分鐘內(nèi)慢慢加入乳酸。(d)使混合器停止，并使溶液停止旋轉(zhuǎn)。此時(shí)溶液澄清，為淡黃色。(e)將混合物冷卻至約100°F。(f)然后將其冷凍干燥。(g)將干燥物料粉碎成粉末并過篩。
開發(fā)配方實(shí)施例F(參見下面的實(shí)施例6)，使重組鈣留在溶液中。其含有混合在磷酸中的鈣和鎂并按照本發(fā)明干燥。將所得粉末以等于25％的RDI(250mg)的量加入到100％葡萄汁中，制得一穩(wěn)定的無結(jié)晶溶液。因此，在本發(fā)明方法中通過使用多種礦物質(zhì)，能夠獲得鈣(+其它礦物質(zhì))在葡萄汁中的保持時(shí)間長(zhǎng)的溶液。
配方實(shí)施例A130％固體組分 重量g 混合物百分比

配方實(shí)施例A250％固體組分重量g 混合物百分比

配方實(shí)施例B組分重量g混合物百分比

配方實(shí)施例C組分 重量g 混合物百分比

配方實(shí)施例D組分 重量g 混合物百分比


配方實(shí)施例E組分重量g混合物百分比

配方實(shí)施例F組分 重量g 混合物百分比

配方實(shí)施例G組分 重量g 混合物百分比

配方實(shí)施例H組分重量g混合物百分比

配方實(shí)施例I組分 重量g混合物百分比

配方實(shí)施例J組分 重量g 混合物百分比

配方實(shí)施例K組分 重量g 混合物百分比


配方實(shí)施例L組分 重量g 混合物百分比

配方實(shí)施例M組分 重量g 混合物百分比

配方實(shí)施例N；固體41％組分 重量g混合物百分比


配方實(shí)施例O；混合于64盎司水中組分重量g 混合物百分比

權(quán)利要求
1.一種哺乳動(dòng)物消費(fèi)用的液體營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充物包括水；每8盎司液體水中至少333mg的溶液化鈣，和每8盎司液體水中至少100mg的溶液化鎂，其中，該液體營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充物具有酸性pH，并且所述的溶液化鈣適應(yīng)以溶液形式保留在液體營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充物中持續(xù)至少6個(gè)月，而不會(huì)從其中沉淀出來。
2.如權(quán)利要求1的液體營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充物，其中該液體營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充物含有至少500mg溶液化鈣/8盎司液體水。
3.如權(quán)利要求1的液體營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充物，其中該液體營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充物含有至少1000mg溶液化鈣/8盎司液體水。
4.如權(quán)利要求1的液體營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充物，其中該溶液化鈣適應(yīng)以溶液形式保留在液體營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充物中持續(xù)至少1年，而不會(huì)從其中沉淀出來。
5.如權(quán)利要求2的液體營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充物，其中該溶液化鈣適應(yīng)以溶液形式保留在液體營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充物中持續(xù)至少1年，而不會(huì)從其中沉淀出來。
6.如權(quán)利要求3的液體營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充物，其中該溶液化鈣適應(yīng)以溶液形式保留在液體營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充物中持續(xù)至少1年，而不會(huì)從其中沉淀出來。
7.如權(quán)利要求1的礦物補(bǔ)充物，還含有選自鉀和鋅的其它礦物質(zhì)。
8.如權(quán)利要求7的液體營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充物，其中該溶液化鈣適應(yīng)以溶液形式保留在液體營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充物中持續(xù)至少1年，而不會(huì)從其中沉淀出來。
9.如權(quán)利要求1的礦物補(bǔ)充物，還含有選自以下的風(fēng)味劑組分果汁、水果提取物、水果糖漿、水果飲料、茶、蔬菜汁和蔬菜提取物。
10.如權(quán)利要求9的液體營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充物，其中該溶液化鈣適應(yīng)以溶液形式保留在液體營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充物中持續(xù)至少1年，而不會(huì)從其中沉淀出來。
11.如權(quán)利要求9的礦物補(bǔ)充物，其中風(fēng)味劑組分為葡萄汁。
12.一種制備哺乳動(dòng)物消費(fèi)用的液體營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充物的方法，包括步驟提供含有鈣和鎂的礦物補(bǔ)充物，所述補(bǔ)充物含有最多5wt％的水；將所述礦物補(bǔ)充物溶于一水溶液中，從而生產(chǎn)pH低于7且每8盎司營(yíng)養(yǎng)液體含有至少333mg溶液化鈣和至少100mg溶液化鎂的營(yíng)養(yǎng)液，該溶液化鈣在該營(yíng)養(yǎng)液中能夠保持穩(wěn)定持續(xù)至少6個(gè)月。
13.如權(quán)利要求12的方法，其中所得營(yíng)養(yǎng)液每8盎司營(yíng)養(yǎng)液中含有至少500mg溶液化鈣和至少250mg溶液化鎂。
14.如權(quán)利要求12的方法，其中所得營(yíng)養(yǎng)液每8盎司營(yíng)養(yǎng)液中含有至少1000mg溶液化鈣和至少500mg溶液化鎂。
15.如權(quán)利要求12的方法，其中該溶液化鈣能夠在營(yíng)養(yǎng)液中保持穩(wěn)定持續(xù)至少1年。
16.如權(quán)利要求13的方法，其中該溶液化鈣能夠在營(yíng)養(yǎng)液中保持穩(wěn)定持續(xù)至少1年。
17.如權(quán)利要求14的方法，其中該溶液化鈣能夠在營(yíng)養(yǎng)液中保持穩(wěn)定持續(xù)至少1年。
18.如權(quán)利要求12的方法，還包括提供選自以下的其它礦物補(bǔ)充物鉀和鋅。
19.如權(quán)利要求13的方法，還包括提供選自以下的其它礦物補(bǔ)充物鉀和鋅。
20.如權(quán)利要求14的方法，還包括提供選自以下的其它礦物補(bǔ)充物鉀和鋅。
全文摘要
本發(fā)明提供了含有鈣和/或其它礦物質(zhì)(作為簡(jiǎn)單礦物組合物或作為復(fù)合礦物組合物)的新型組合物、這些組合物的制備方法和這些組合物的使用方法。這些組合物通過本發(fā)明所含的處理方法獲得高的溶解度,因此提供了生物可以利用的高濃度的可溶性鈣和/或其它礦物質(zhì)。通過這些方法將其它礦物質(zhì)加入到鈣中增加了鈣的穩(wěn)定性和溶解度。本發(fā)明的組合物為可以重組于水溶液中的粉末。本發(fā)明的組合物也非常穩(wěn)定,使這些組合物和補(bǔ)充有這些組合物的食品的貨架期長(zhǎng)。
文檔編號(hào)A23L2/02GK1347285SQ00806179
公開日2002年5月1日 申請(qǐng)日期2000年3月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月9日
發(fā)明者史蒂文·萊德曼 申請(qǐng)人:明泰克公司