用于制备易分散的水胶体组合物的方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术基于2019年3月22日提交的日本专利申请号2019-055510，并且要求该专利申请的优先权的权益，其全部内容通过引用结合在此。
技术领域
3.本发明涉及一种用于制备易分散的水胶体组合物的方法，并且涉及通过该方法制备的组合物在吞咽困难管理中的用途。


背景技术：

4.吞咽困难是由吞咽机制病症引起的病状，其可导致饮食安全、效率或质量受损。吞咽困难可由多种病症引起，这些病症包括诸如中风、创伤性脑损伤、亨丁顿氏病(huntington’s disease)、多发性硬化症、帕金森氏病(parkinson’s disease)和脑瘫等神经病症。这些病状中的许多与老年人相关联，并且在人口结构持续变化的情况下，吞咽困难是日益严重的问题。
5.使用具有改变的质地或流变性的食品和液体是解决吞咽困难的既定临床实践。该实践基于这样的假设，即改变正常食品和液体的流变性使它们更容易且更安全被吞咽。普遍认为，诸如水、茶、咖啡、果汁汽水和果汁等稀液体在吞咽过程中在口中快速流动，并且可能导致误吸。误吸是食品或液体进入呼吸道，并且在吞咽过程中经常表现为咳嗽或窒息。这可能会导致不愿意饮食，随后有营养不良或脱水的风险。长期来看，如果不加以控制，误吸会导致呼吸系统并发症，诸如慢性阻塞性肺疾病或吸入性肺炎。通常实践是增加液体的粘度以降低风险。
6.用于管理吞咽困难的产品中使用的一类增稠剂是水胶体。水胶体通常由制造商以干燥颗粒的形式提供，并且可能难以分散在水和其他液体中，因为它们在水合期间趋于结块。水合和分散期间水胶体结块的物理化学基础是聚合物分子在水胶体颗粒表面处的表面对表面交联和/或凝胶化。在此阶段，颗粒表面处的水合聚合物分子全部或部分从表面喷出。这使得颗粒表面处或其附近的水合聚合物浓度高。当将颗粒添加到液体/水中时，小体积中存在数千个粒子，这些颗粒中的每个被具有高局部聚合物浓度的可能会在颗粒之间交联并形成凝胶的液体“云”包围，然后这些颗粒将变粘并结块在一起。结块的形成减缓了总体溶解过程，因为液体进入结块内部受到限制。
7.需要开发用于管理吞咽困难的基于水胶体的增稠剂组合物，其具有改善的在水或水性液体中的分散性以使得易于水合和溶解。


技术实现要素：

8.在开发用于管理吞咽困难的具有改善的流变学特性的基于水胶体的产品的过程中，本发明人开发了将黄原胶和羧甲基纤维素组合在组合物中的方法，该组合物在分散于水中时不会结块，并且该组合物不需要剧烈搅拌来分散，但最终用户(诸如患有吞咽困难的
患者或护理人员)可以用勺子搅拌。
9.因此，本发明涉及一种用于制备易分散的水胶体组合物的方法，该方法包括
10.(a)提供呈粉末形式的黄原胶、羧甲基纤维素和麦芽糊精的干燥共混物；
11.(b)使步骤(a)的干燥共混物与钙盐溶液接触以提供第一团聚物；
12.(c)使步骤(b)的第一团聚物与麦芽糊精溶液接触以提供第二团聚物；以及
13.(d)回收第二团聚物。
14.在另一方面，本发明涉及通过该方法制备的易分散的水胶体组合物。
15.在另一方面，本发明涉及用于管理吞咽困难的易分散的水胶体组合物。
附图说明
16.[图1]图1是水合过程中分散良好且溶解快速的粉末颗粒(a)；分散差且溶解缓慢的粉末颗粒(b)和分散非常差且溶解极慢的粉末颗粒(c)的示意图。易分散性显示为分离颗粒的快速水合和溶解，而分散性差或非常差显示为颗粒的缓慢水合。
[0017]
[图2]图2是简化的流化床方法中水胶体颗粒(显示为不规则形状)和粘合剂成分(显示为圆形)的团聚的示意图，其中向分散性差的水胶体颗粒喷涂粘合剂成分的溶液，从而使水胶体颗粒以较大的团聚粒子结合在一起。
具体实施方式
[0018]
定义
[0019]
在本上下文中，术语“水胶体”旨在指示能够在液体(特别是水)中形成细分粒子的胶体分散体的亲水性物质。胶体粒子通过氢键结合水。水胶体的例子为生物聚合物诸如藻酸盐、卡拉胶、果胶、纤维素衍生物诸如羧甲基纤维素、黄原胶、琥珀酰聚糖、结冷胶、瓜尔胶、刺槐豆胶和淀粉。优选的水胶体为纤维素衍生物或黄原胶。在本上下文中，“水胶体”共同地用来指示黄原胶和羧甲基纤维素。“水胶体组合物”是包含水胶体粒子的组合物。
[0020]
术语“易分散的”或“易分散性”旨在指示水胶体组合物的团聚粒子浸入水或水性液体中并作为自由单粒子在水中流动而不结块或团聚的能力，之后不久，这些粒子将完全水合并最终溶解，参见图1a。优选地，可以在不施加高剪切力(例如通过用勺子搅拌)的情况下实现粒子的分散，并且在不到一分钟的搅拌时间内实现无结块分散。
[0021]
术语“团聚物”旨在指示由多个水胶体颗粒和一种或多种易分散或水溶性成分组成的粒子，这些成分充当将水胶体颗粒粘在一起的粘合剂，参见图2。水合后，一种或多种易分散成分溶解，并且水胶体颗粒分离，这主要是因为团聚物周围和内部的液体微环境中的干扰和液体扩散。
[0022]
术语“黄原胶”旨在指示由微生物野油菜黄单胞菌(xanthomonas campestris)的发酵产生的多糖。可商购获得的黄原胶的例子包括grindsted xanthan clear80(可购自dupont[杜邦公司])、grindsted xanthan mas-sh(可购自杜邦公司)、san ace(可购自san-ei gen ffi co.[三荣根ffi公司])、keltrol(可购自cp kelco[斯比凯可公司])和echo gum(可购自dsp gokyo food&chemical co.[dsp gokyo食品与化学有限公司])。
[0023]
术语“羧甲基纤维素”(本文中缩写为“cmc”)旨在指示通过用羧甲基基团(-ch
2-cooh)取代纤维素聚合物的脱水葡萄糖单位上的一些羟基中的氢而制备的纤维素衍生物。
可商购获得的羧甲基纤维素的例子包括grindsted bev130(可购自杜邦公司)、grindsted bev150(可购自杜邦公司)、grindsted bev 350(可购自杜邦公司)和walocel c(可购自dow chemical co.[陶氏化学公司])。
[0024]
实施例
[0025]
令人惊讶地发现，两步团聚方法能够提供呈粉末形式的易分散的水胶体组合物。
[0026]
在该方法的步骤(a)中，将颗粒状黄原胶和cmc与麦芽糊精粉末干混。麦芽糊精是容易分散在水中并提供黄原胶与cmc颗粒的稀释和物理分离的水溶性糖。步骤(a)的干燥共混物中麦芽糊精的浓度有利地为40干重％-90干重％，优选50干重％-80干重％。
[0027]
本方法的目的是提供一种易分散的水胶体组合物，其具有适于管理吞咽困难的流变性，该流变性为食品和饮品提供稠度并改善食品和饮品的可吞咽性。为了防止误吸，人们努力使平滑液体增稠，用于患有吞咽困难的人。此种增稠的程度根据个体患者吞咽困难的严重程度而变化，并且要求诸如医生、言语治疗师(st)、营养学家等的专家根据个体患者的行为调整增稠。水合组合物应显示出以下特征：
[0028]
它应表现出非牛顿流动特性。在较低的剪切速率下，该水合组合物应显示出相对较高的粘度，因为这将增加在舌头上的停留时间。
[0029]
当该水合组合物在咽壁中流动时，在50-100s-1
的剪切速率下，它应表现出较低的粘度，但仍足以降低液体在会厌周围流动时的误吸风险。
[0030]
通常已发现，当步骤(a)中黄原胶与羧甲基纤维素的比率为90∶10至30∶70、优选85∶15至40∶60、更优选80∶20至50∶50时，可以实现所希望的粘度。
[0031]
步骤(a)的干燥共混物中两种水胶体的总浓度有利地为干燥共混物的10重量％-60重量％，优选20重量％-50重量％。
[0032]
两步团聚发生在本方法的步骤(b)和(c)中。团聚是将易分散成分添加到水胶体颗粒中，并同时增加粒度(这典型地也将改善分散性并减少结块)的方法。扩大的粒子由与易分散的粘合剂成分(诸如麦芽糊精)物理结合在一起的两种水胶体的多个颗粒组成。水合和溶解后，粘合剂使水胶体颗粒溶解并分离，这主要是因为团聚物周围和内部的液体微环境中的干扰和液体扩散。已发现与通过同时应用钙盐和麦芽糊精的溶液的方法制备的组合物相比，通过两步团聚方法制备的水胶体组合物具有优异的分散性，参见实例1与实例4的比较。
[0033]
在本方法中，可通过将易分散成分的水溶液喷涂到流化床(特别是移动流化床)中的水胶体和麦芽糊精的干燥共混物上来进行团聚。喷涂速率应与所用设备中的干燥速率和剪切相平衡，并且这些参数组合控制团聚物的大小增长。对于本领域技术人员明显的是，方法参数中的每个都可以根据方法中使用的设备进行调整。在本方法的步骤(b)中，水溶液含有钙盐。目前认为，钙的存在会延迟水合，从而延迟水胶体的粘性，并因此允许水胶体颗粒在变粘并易于形成结块之前分散到水中。适合的钙盐的例子为乳酸钙、丙酸钙、柠檬酸钙和氯化钙。优选包括接近该特定钙盐的溶解度极限的浓度的钙盐，因为这使得喷涂时间减少。在产生所希望的水胶体组合物的分散性的方面，目前优选的钙盐是乳酸钙。步骤(b)的水溶液中乳酸钙的浓度可以例如对于无水乳酸钙高达10％，优选高达9.1％，更优选从5％至9.1％，并且例如对于乳酸钙5 h2o，高达15％，优选高达12.8％，更优选5％至12.8％。另一种钙盐丙酸钙可包含在步骤(b)的水溶液中，浓度高达15％。最终组合物中钙盐的浓度典型
地为组合物的1干重％-10干重％，优选组合物的1干重％-5干重％。
[0034]
在本方法的步骤(c)中，喷涂在步骤(b)中制备的团聚粒子上的液体溶液优选地包含麦芽糊精，更优选地包含浓度接近该特定等级麦芽糊精的溶解度极限的麦芽糊精。麦芽糊精有不同的等级，表示为3至20的葡萄糖当量(de)。de值越高，葡萄糖链越短，且溶解度越高。例如，当麦芽糊精是de值为6的麦芽糊精时，它可以33.3％的浓度包含在步骤(c)的水溶液中。添加到步骤(c)中的组合物中的麦芽糊精的浓度可为组合物的2干重％-20干重％。随后用麦芽糊精溶液进行的团聚被认为是构建和强化团聚物所需的，因为钙盐是较差的粘合剂，并且如果单独使用，会导致小而弱的团聚物，而麦芽糊精提供粘性，并导致在该方法中形成更强且更大的团聚物。
[0035]
可通过将团聚粒子从流化床中排出来回收这些粒子。这些粒子典型地具有这样的粒度，其中20％-80％的颗粒具有200μm或更大的粒度，并且至少90％的颗粒具有大于50μm的粒度。可使用米氏(mie)散射模型在malvern mastersizer 3000上测定粒度。
[0036]
所得水胶体组合物易分散于水或水性液体中。可通过将含有100ml模型自来水(含有0.025重量％nacl的去离子水)的玻璃烧杯(φ4cm，设置有3cm搅拌器磁铁)放置在磁力搅拌器上来确定分散性。然后，将2g团聚粒子倒入玻璃烧杯中，并在2秒后打开磁力搅拌器。以600rpm搅拌维持10秒，之后关闭磁力搅拌器。对结块发生的程度进行目视评估。将样品评级为1至5，其中1意指出现非常大的水合较差的结块，2意指出现水合良好和水合较差的大和中型的结块，3意指出现水合良好和水合较差的中型和小的结块，4意指出现少量小的在几分钟内溶解的水合良好的结块，并且5意指不存在结块。3的分散性被认为是可接受的，而4或5的分散性是优选的。
[0037]
当测定为2重量％的水中的团聚粒子样品时，水胶体组合物在50s-1
的剪切速率下具有100-400mpa.s的粘度。已发现粘度范围对吞咽困难的管理是有效的。粘度可如下测定：
[0038]
通过向烧杯中的自来水中缓慢添加团聚粒子来制备样品。
[0039]
以500rpm搅拌样品30min，然后从搅拌器中取出，并且添加磁棒，并将样品搅拌过夜。
[0040]
将样品静置至少5分钟而不搅拌，然后在mcr501流变仪(anton paar[安东帕])中测量流动曲线(在20℃下为0.001s-1
至1000s-1
)。
[0041]
在100ml玻璃量筒(φ约4cm)中进行重量测量时，团聚粒子优选具有20-50g/100ml的堆积密度。
[0042]
为了用于管理吞咽困难，可将包含20重量％-50重量％的水胶体和50重量％-80重量％的麦芽糊精的1重量％-3重量％的水胶体组合物适当地分散在冷自来水中，之后立即用勺子搅拌以提供所希望的粘度。可类似地将本发明的水胶体组合物以适合的浓度添加到茶、咖啡、肉汤等热饮料中以提供所希望的粘度。
[0043]
根据本发明的另一个实施例，提供了一种易分散的水胶体组合物在制造用于管理吞咽困难的组合物中的用途。
[0044]
根据本发明的另一个实施例，提供了一种易分散的水胶体组合物在制造用于为食品和饮品提供稠度并改善食品和饮品的可吞咽性的组合物中的用途。
[0045]
根据本发明的另一个实施例，提供了一种用于为食品和饮品提供稠度并改善食品和饮品的可吞咽性的易分散的水胶体组合物。
[0046]
根据本发明的另一个实施例，提供了一种易分散的水胶体组合物用于管理吞咽困难的用途。根据本发明的一个优选实施例，本发明的用途是非治疗性用途。
[0047]
根据本发明的另一个实施例，提供了一种易分散的水胶体组合物用于为食品和饮品提供稠度并改善食品和饮品的可吞咽性的用途。
[0048]
根据本发明的另一个实施例，提供了一种用于为食品和饮品提供稠度并改善食品和饮品的可吞咽性的方法，该方法包括向食品和饮品中添加易分散的水胶体组合物。
[0049]
根据本发明的另一个实施例，提供了一种用于管理吞咽困难的方法，该方法包括允许患有吞咽困难的人摄入添加有易分散的水胶体组合物的食品和饮品。在此，根据本发明的另一个优选实施例，该方法排除了针对人的医学干预。
[0050]
如上所述的用途、组合物和方法的实施例可以根据对本发明的易分散的水胶体组合物及其制备方法的描述来进行。
[0051]
本发明在以下实例中进一步详细描述，其不旨在以任何方式限制本发明所要求保护的范围。
[0052]
实例
[0053]
实例1：两步团聚方法
[0054]
原型在带有顶部喷涂器的中试规模的流化床(aeromatic fielder mp1)中使用带有1.0mm液体管的双流体喷嘴(schlick 970-s4)以1000g的批量来制备。
[0055]
将300g水胶体(黄原胶mas-sh和cmc bev 150，50∶50，均可购自杜邦公司)与572g麦芽糊精de6(glucidex 6 it，可购自roquette[罗盖特公司])干混。通过将乳酸钙或麦芽糊精分别混合到80℃的预煮沸去离子水中，之后在随后的喷涂过程中将溶液保持在65℃，来制备粘合剂溶液。
[0056]
将流化床在70℃下用工艺空气预热至27℃-32℃的排气温度。然后向流化床中装入水胶体和麦芽糊精的干燥共混物。当在25m3/h(1分钟)下观察到产品床的充分流态化时，通过将含有9.1重量％的无水乳酸钙或12.8重量％的水中的乳酸钙5 h2o的300g第一粘合剂溶液喷涂到干燥共混物上来开始团聚方法。在将第一粘合剂溶液喷涂到水胶体和麦芽糊精的干燥共混物上以形成第一团聚物(约30-45分钟)后，将第二粘合剂溶液(溶解于200g水中的100g麦芽糊精)喷涂到第一团聚物上30-45分钟以形成第二团聚物。
[0057]
在这两个团聚步骤中，喷涂空气具有1.8巴的压力和45℃的温度。在整个团聚方法中，流化空气温度恒定在70℃。在该过程的前15分钟内，流化工艺空气流量从25m3/h增加到50m3/h，并在该过程的剩余时间内保持在50m3/h。
[0058]
当添加了所有第二粘合剂溶液后，立即使用定制真空系统将第二团聚物经由φ20mm管中的取样孔从流化床中排出。该排出是在团聚物流态化时进行的，以避免来自内部过滤器的细粒落入团聚物中。
[0059]
所得团聚物具有25g/100ml的堆积密度和4的分散性(如通过上述磁力搅拌器方法所测定的)。
[0060]
实例2：两步团聚方法
[0061]
如实例1所述，制备含有水胶体黄原胶mas-sh和cmc bev150以及麦芽糊精的团聚物，不同的是水溶液的量降低至150g。
[0062]
所得团聚物具有19g/100ml的堆积密度和4的分散性(如通过上述磁力搅拌器方法
所测定的)。
[0063]
实例3：两步团聚方法
[0064]
如实例1所述，制备含有水胶体黄原胶mas-sh和cmc bev150以及麦芽糊精的团聚物，不同的是第一粘合剂溶液含有200g水中的15重量％的丙酸钙。
[0065]
所得团聚物具有4的分散性(如通过上述磁力搅拌器方法所测定的)。
[0066]
实例4(比较例)：一步团聚方法
[0067]
如实例1所述，制备含有水胶体黄原胶mas-sh和cmc bev150以及麦芽糊精的团聚物，不同的是将9.1重量％的无水乳酸钙或12.8重量％的乳酸钙5 h2o和50g麦芽糊精溶解于300g水中并作为单一粘合剂溶液施加。
[0068]
所得团聚物具有23.9g/100ml的堆积密度和2的分散性(如通过上述磁力搅拌器方法所测定的)。
[0069]
实例5(比较例)：一步团聚方法
[0070]
如上所述，制备含有与麦芽糊精共混的黄原胶mas-sh和cmc bev150的团聚物，不同的是仅施加一种含有200g水中的100g麦芽糊精的粘合剂溶液除外。
[0071]
所得团聚物具有3的分散性(如通过上述磁力搅拌器方法所测定的)。
[0072]
实例6：两步团聚方法
[0073]
将45kg水胶体(黄原胶mas-sh和cmc bev150，50∶50)与85.73kg麦芽糊精pine-dex#2ag(可购自matsutani chemical industry co.，ltd.[松谷化学工业株式会社])干混。制备45kg 12.8％重量/重量的乳酸钙5 h2o溶液作为第一粘合剂溶液，并且制备45kg 30％重量/重量的麦芽糊精溶液作为第二粘合剂溶液。
[0074]
在以下参数下进行团聚方法：
[0075]
进口空气温度：70℃
[0076]
出口空气温度：45℃-50℃
[0077]
乳酸钙添加期间的喷涂速率：0.55-0.67kg/min(33-40kg/h)
[0078]
麦芽糊精添加期间的喷涂速率：0.95kg/min(57kg/h)
[0079]
在施加足量的钙喷涂溶液，然后施加麦芽糊精溶液后，进行约5分钟的后干燥。
[0080]
在打开流化床进行排出后，刮去产品床顶部的一层细粒，并取样品进行分散性测试。所得团聚物具有5的分散性(如通过上述磁力搅拌器方法所测定的)。
[0081]
实例7：使用不同等级cmc的两步团聚方法
[0082]
原型在带有顶部喷涂器的中试规模的流化床(aeromatic fielder mp1)中使用带有1.0mm液体管的双流体喷嘴(schlick 970-s4)以1000g的批量来制备。
[0083]
将400g 50∶50的水胶体的共混物(黄原胶mas-sh和以下羧甲基纤维素中的一种：cmc bev 150，可购自杜邦公司；blanose 7h3sf，可购自ashland[亚什兰集团公司]；walocel crt 20000pa，可购自dow chemical company[陶氏化学公司])与498g麦芽糊精de20干混。通过将乳酸钙或麦芽糊精分别混合到80℃的预煮沸去离子水中，之后在随后的喷涂过程中将溶液保持在65℃，来制备粘合剂溶液。
[0084]
将流化床在70℃下用工艺空气预热至27℃-32℃的排气温度。然后向流化床中装入水胶体和麦芽糊精的干燥共混物。当在25m3/h(1分钟)下观察到产品床的充分流态化时，通过将含有9.1重量％的无水乳酸钙或12.8重量％的水中的乳酸钙5 h2o的240g第一粘合
剂溶液喷涂到干燥共混物上来开始团聚方法。在将第一粘合剂溶液喷涂到水胶体和麦芽糊精的共混物上以形成第一团聚物(约30-45分钟)后，将第二粘合剂溶液(240g水中的33.3％麦芽糊精溶液)喷涂到第一团聚物上30-45分钟以形成第二团聚物。
[0085]
在这两个团聚步骤中，喷涂空气具有1.8巴的压力和45℃的温度。在整个团聚方法中，流化空气温度恒定在70℃。在该过程的前15分钟内，流化工艺空气流量从25m3/h增加到50m3/h，并在喷涂第一粘合剂溶液的持续时间内保持在50m3/h。将流化空气流量增加到60m3/h，以喷涂第二粘合剂溶液。
[0086]
当添加了所有第二粘合剂溶液后，立即使用定制真空系统将第二团聚物经由φ20mm管中的取样孔从流化床中排出。该排出是在团聚物流态化时进行的，以避免来自内部过滤器的细粒落入团聚物中。
[0087]
包含cmc bev150的所得团聚物具有40g/100ml的堆积密度和4的分散性(如通过上述磁力搅拌器方法所测定的)；包含blanose 7h3sf的团聚物具有50g/100ml的堆积密度和4的分散性(如通过上述磁力搅拌器方法所测定的)；并且包含walocel crt20000pa的团聚物具有44g/100ml的堆积密度和3的分散性(如通过上述磁力搅拌器方法所测定的)。