会员体验
专利管家(专利管理)
工作空间(专利管理)
风险监控(情报监控)
数据分析(专利分析)
侵权分析(诉讼无效)
联系我们
交流群
官方交流:
QQ群: 891211   
微信请扫码    >>>
现在联系顾问~

可食用纤维

申请号 CN201980011979.3 申请日 2019-02-12 公开(公告)号 CN111683539A 公开(公告)日 2020-09-18
申请人 雀巢产品有限公司; 发明人 J·恩格曼; E·R·雅内克; V·米肖; Y·瞿; F·索尔多; F·索林; F·斯泰拉奇; T·J·伍斯特;
摘要 本 发明 提供了一种包含 生物 聚合物 和 增塑剂 的可食用 纤维 ;其中生物聚合物与增塑剂的重量比为约1:0.25至约1:3;并且其中该纤维具有约0.5μm至约1mm的直径。
权利要求

1.包含生物聚合物增塑剂的可食用纤维
其中生物聚合物与增塑剂的重量比为约1:0.25至约1:3;并且
其中所述纤维具有约0.5μm至约1mm的直径。
2.根据权利要求1所述的可食用纤维,其中所述纤维具有至少约10的长径比。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的可食用纤维,其中所述生物聚合物包含蛋白质和/或多糖。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的可食用纤维,其中所述生物聚合物包含明胶、酪蛋白、蛋清白蛋白、大豆蛋白、乳清蛋白、小麦谷蛋白、豌豆蛋白、高粱醇溶蛋白或小米谷醇溶蛋白。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的可食用纤维,其中所述生物聚合物包含果胶、藻酸盐/酯或琼脂。
6.根据前述权利要求中任一项所述的可食用纤维,其中所述增塑剂包括多元醇。
7.根据权利要求6所述的可食用纤维,其中所述多元醇是甘油、山梨糖醇、葡萄糖蔗糖、麦芽糖醇、木糖醇、赤藓糖醇或益寿糖。
8.根据前述权利要求中任一项所述的可食用纤维,其中所述纤维包括至少一个中空通道。
9.用于制备可食用纤维的方法,所述方法包括以下步骤:
(a)以约1:0.25至约1:3的生物聚合物与增塑剂的重量比组合生物聚合物和增塑剂以制备预成型件;
(b)使所述预成型件经受热拉伸以制备可食用纤维。
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述方法用于制备根据权利要求1至8中任一项所述的可食用纤维。
11.根据权利要求9或10所述的方法,其中热拉伸在约30℃至约300℃的拉伸温度下进行。
12.可食用纤维,所述可食用纤维能够通过权利要求9至11中的任一项所述的方法获得。
13.溶液或凝胶,所述溶液或凝胶包含根据权利要求1至8中任一项所述的可食用纤维。
14.食品、化妆品、药品、兽用药、动物饲料或营养产品,所述食品、化妆品、药品、兽用药、动物饲料或营养产品包含根据权利要求1至8中任一项所述的可食用纤维。
15.包装或包衣材料,所述包装或包衣材料包含根据权利要求1至8中任一项所述的可食用纤维。

说明书全文

可食用纤维

技术领域

[0001] 本发明涉及可食用纤维和制备可食用纤维的方法。

背景技术

[0002] 由生物聚合物制备的可食用或食品级纤维可添加到食品、化妆品、药品、兽用药、动物饲料营养品和相关产品中以影响产品的物理、营养、保藏和味觉特性,和/或用于产品的包装/包衣中。为了实现这一点,希望可食用纤维具有可被改变以产生所需效果的物理和化学性质。
[0003] 已知使用包括静电纺丝、溶液吹制纺丝、湿纺丝、凝胶纺丝、干纺丝和共轴纺丝在内的技术由生物聚合物制备可食用纤维和不可食用纤维两者。然而,这些技术与显著的缺点相关联。以举例的方式,静电纺丝使用带电起始溶液,这需要使用潜在地为非食品级或甚至有毒性的另外化学品。去除该另外化学品增加了纤维制备的经济成本。一些方法制备直径在纳米范围内的极细纤维;此类“纳米食物”的安全性尚未得到充分评估。其它方法生产出粘附到彼此的纤维,导致不期望的膜形成。
[0004] 挤出被广泛用于食品诸如意大利面食、谷物、全麦、小麦淀粉和明胶的制备。然而,挤出不适用于制备细纤维,例如直径为1mm或更小的纤维。此外,挤出需要在挤出流程中混合所有材料组分,使得难以获得良好组织的或复杂的横截面结构。
[0005] 因此,需要另选和/或改善的可食用纤维以及用于制备此类可食用纤维的方法。
[0006] US 6,416,800描述了可食用糖玻璃纤维的制备。然而,糖玻璃极其易碎,因此使用糖玻璃制成的纤维在制造、处理(例如装运)和加工(例如当混合到产品基质中时)期间高度易于断裂,使得难以使用此类纤维。

发明内容

[0007] 如权利要求所述,本发明通过提供可食用纤维以及用于制备可食用纤维的方法解决了上述现有技术问题。
[0008] 本发明人惊奇地发现,热拉伸可应用于食品级可食用纤维的制备,从而能够制备具有新颖且有利特性的可食用纤维。本发明人发现,可将生物聚合物和增塑剂组合以提供具有使其能够被热拉伸成所需长度的纤维的流变特性的预成型件。
[0009] 在一个方面,提供了一种包含生物聚合物和增塑剂的可食用纤维;其中生物聚合物与增塑剂的重量比为约1:0.25至约1:3;并且其中该纤维具有约0.5μm至约1mm的直径。
[0010] 在一个实施方案中,纤维具有至少约10的长径比。
[0011] 在一个实施方案中,生物聚合物包含蛋白质和/或多糖(或由其组成)。
[0012] 在一个实施方案中,生物聚合物包含明胶、酪蛋白、蛋清白蛋白、大豆蛋白、乳清蛋白、小麦谷蛋白、豌豆蛋白、高粱醇溶蛋白或小米谷醇溶蛋白(或由其组成)。
[0013] 在一个实施方案中,生物聚合物包含明胶(或由其组成)。
[0014] 在一个实施方案中,生物聚合物包含果胶、藻酸盐/酯或琼脂(或由其组成)。
[0015] 在一个实施方案中,增塑剂包括多元醇(或由其组成)。
[0016] 在一个实施方案中,多元醇是甘油、山梨糖醇、葡萄糖蔗糖、麦芽糖醇、木糖醇、赤藓糖醇或益寿糖。
[0017] 在一个实施方案中,纤维包括至少一个中空通道。
[0018] 在另一方面,提供了用于制备如上所述的可食用纤维的方法,该方法包括以下步骤:(a)将生物聚合物和增塑剂以约1:0.25至约1:3的生物聚合物与增塑剂的重量比组合以制备预成型件;(b)使预成型件经受热拉伸以制备可食用纤维。
[0019] 在一个实施方案中,热拉伸在约30℃至约300℃的拉伸温度下进行。
[0020] 在一个实施方案中,生物聚合物包含蛋白质和/或多糖(或由其组成)。
[0021] 在一个实施方案中,生物聚合物包含明胶、酪蛋白、蛋清白蛋白、大豆蛋白、乳清蛋白、小麦谷蛋白、豌豆蛋白、高粱醇溶蛋白或小米谷醇溶蛋白(或由其组成)。
[0022] 在一个实施方案中,生物聚合物包含明胶(或由其组成)。
[0023] 在一个实施方案中,生物聚合物包含果胶、藻酸盐/酯或琼脂(或由其组成)。
[0024] 在一个实施方案中,增塑剂包括多元醇(或由其组成)。
[0025] 在一个实施方案中,多元醇是甘油、山梨糖醇、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖醇、木糖醇、赤藓糖醇或益寿糖。
[0026] 在另一方面,提供了可通过本发明的方法获得的可食用纤维。
[0027] 在另一方面,提供了包含本发明的可食用纤维的溶液或凝胶。
[0028] 在一个实施方案中,溶液或凝胶为油基溶液或凝胶。
[0029] 在一个实施方案中,溶液或凝胶为性溶液或凝胶。
[0030] 在另一方面,提供了包含本发明的可食用纤维的食品、化妆品、药品、兽用药、动物饲料或营养产品。
[0031] 在另一方面,提供了包含本发明的可食用纤维的包装或包衣材料。附图说明
[0032] 图1:明胶(280布卢姆):甘油1:1预成型件的流变曲线,突出显示G’-G”交叉点和有利的拉伸区域。
[0033] 图2:明胶(160布卢姆):甘油1:1预成型件的流变曲线。
[0034] 图3:明胶(160布卢姆):甘油1:0.5预成型件的流变曲线。
[0035] 图4:明胶(160布卢姆):甘油1:0.75预成型件的流变曲线。
[0036] 图5:明胶(280布卢姆):D-山梨糖醇1:1预成型件的流变曲线。
[0037] 图6:酪蛋白:甘油2:1预成型件的流变曲线。
[0038] 图7:(a)明胶(280布卢姆):甘油1:1预成型件的照片;(b)附接到预成型件保持器的预成型件;(c)开始拉伸过程,预成型件直径减小;(d)过程稳定,纤维附接到绞盘以便以恒定速度牵拉纤维。
[0039] 图8:明胶(280布卢姆):甘油1:1纤维在不同纤维位置处的光学显微镜图像,示出了实现的各种直径:(a)200μm;(b)500μm;(c)中空芯1000μm,芯直径为500μm。
[0040] 图9A:热拉伸过程的示意图。
[0041] 图9B:经热拉伸的明胶纤维。
[0042] 图10:(a)实芯明胶纤维;(b)中空芯明胶纤维;(c)多通道中空明胶纤维;(d)正方形中空芯明胶预成型件。
[0043] 图11:(a)SEBS质构化明胶纤维的光学显微镜图像;(b)SEBS增溶后所得质构化明胶纤维的SEM图像。(SEBS–苯乙烯乙烯苯乙烯嵌段共聚物)。

具体实施方式

[0044] 本发明提供了一种包含生物聚合物和增塑剂的可食用纤维;其中生物聚合物与增塑剂的比率为约1:0.25至约1:3;并且其中纤维具有约0.5μm至约1mm的直径。
[0045] 如本文所用,“约”应理解为是指某一数值范围内的数字,例如该所提及数字的-30%至+30%,或该所提及数字的-20%至+20%,或该所提及数字的-10%至+10%,或该所提及数字的-5%至+5%,或该所提及数字的-1%至+1%的范围内。本文中的所有数值范围都应理解为包括该范围内的所有整数或分数。另外,这些数值范围应理解为对涉及该范围内任何数字或数字子集的权利要求提供支持。
[0046] 本发明还提供了用于制备本发明的可食用纤维的方法以及包含本发明的可食用纤维的产品。
[0047] 本发明人发现,具有在约0.5μm至约1mm范围内的直径的可食用纤维可通过热拉伸纤维预成型件来制备,该纤维预成型件以约1:0.25至约1:3的重量比(生物聚合物:增塑剂)包含生物聚合物和增塑剂。
[0048] 因此,本发明的可食用纤维可通过热拉伸获得。
[0049] 为了成功地热拉伸纤维,预成型件材料的流变特性必须允许其形成预成型件材料在拉伸温度下流动但不滴落的高粘性状态。此外,还必须可以拉伸纤维而不使纤维断裂,并且可以使纤维从拉伸温度冷却而不塌缩。
[0050] 不受理论的束缚,本发明人相信,为了获得由生物聚合物形成的可食用纤维的最佳热拉伸,所用的材料应优选地满足以下流变学要求:i)从弹性主导域到粘性主导域的转变,由剪切粘度测量中的G’-G”交叉表征,其中G’随温度下降得比G”快;ii)高于此类交叉约1℃至30℃的复数粘度值大于约103Pa*s。
[0051] 本发明人发现,以上述重量比范围将生物聚合物和增塑剂组合可提供具有使其能够被热拉伸成所需尺寸的纤维的流变特性的预成型件。
[0052] 生物聚合物向纤维提供结构支撑,其中增塑剂与生物聚合物组合以定制流变特性,从而能够热拉伸纤维预成型件。
[0053] 本发明的可食用纤维具有多种应用,例如它们可用于实现食物中受控的营养物质释放,并且还以有利的方式影响食物基质的流变特性和质地,例如通过增大食物基质的粘度。纤维形状和微结构的变化可用于影响纤维悬浮液诸如食物产品中的纤维悬浮液的流变特性,从而提供新的和所需的质地。此外,将纤维添加到更像固体的基质(诸如巧克)中可增强其机械特性(强度断裂行为)。就用于食品接触包装材料而言,可能特别有利的是具有为食品级和/或可生物降解的此类纤维增强。
[0054] 本发明的纤维是可食用的,这意味着纤维的所有组分对于供人类和/或动物食用都是安全且适合的。
[0055] 如本文所用,术语“生物聚合物”是指生物学上的聚合体。适用于本发明的生物聚合物的示例包括蛋白质和多糖。如本文所用,术语“蛋白质”旨在涵盖蛋白质、多肽、肽以及它们的混合物。在一个实施方案中,生物聚合物是蛋白质生物聚合物。因此,在一个实施方案中,生物聚合物是蛋白质。
[0056] 生物聚合物可为开放式多态性生物聚合物,例如开放式多态性蛋白质。开放式多态性生物聚合物能够形成可彼此相互作用的链,并且因此能够形成纤维的结构组分。开放式多态性生物聚合物可能与排列成球状形式的生物聚合物诸如球状蛋白质的情况相反。因此,在一个实施方案中,生物聚合物不是球状蛋白质。
[0057] 适用于本发明的蛋白质生物聚合物的示例包括明胶、酪蛋白、蛋清白蛋白、大豆蛋白、乳清蛋白、小麦谷蛋白、豌豆蛋白、高粱醇溶蛋白和小米谷醇溶蛋白。
[0058] 在一个实施方案中,生物聚合物是明胶或酪蛋白。
[0059] 在一个实施方案中,生物聚合物是明胶。
[0060] 明胶是众所周知用于食品科学和烹饪的材料。明胶可通过动物胶原蛋白的部分水解而形成。明胶凝胶中明胶的浓度影响其特性,诸如强度。明胶凝胶的强度可使用布卢姆测试来评估,从而能够根据布卢姆值将明胶分类。布卢姆值提供压缩明胶表面而不破坏明胶表面所需的力的指示;值越高表明凝胶强度越高。
[0061] 在一个实施方案中,生物聚合物是多糖。适用于本发明的多糖的示例包括果胶、藻酸盐/酯、菊粉和琼脂。
[0062] 术语“增塑剂”是指当与生物聚合物组合时用于改变生物聚合物的塑性和/或粘度的化合物。纤维中增塑剂的比例越大,纤维的柔韧性就越大。
[0063] 适用于本发明的增塑剂的示例包括多元醇。
[0064] 在一个实施方案中,增塑剂是多元醇。
[0065] 如本文所用,术语“多元醇”是指包括多个羟基基团的有机化合物。适用于本发明的多元醇的示例包括甘油、山梨糖醇、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖醇、木糖醇、赤藓糖醇或益寿糖。
[0066] 在一个实施方案中,多元醇是甘油。
[0067] 在其中生物聚合物包含明胶(或由其组成)的一个实施方案中,增塑剂包括甘油(或由其组成)。
[0068] 在其中生物聚合物包含酪蛋白(或由其组成)的一个实施方案中,增塑剂包括甘油(或由其组成)。
[0069] 在一个实施方案中,多元醇是山梨糖醇。
[0070] 在其中生物聚合物包含明胶(或由其组成)的一个实施方案中,增塑剂包括山梨糖醇(或由其组成)。
[0071] 在其中生物聚合物包含酪蛋白(或由其组成)的一个实施方案中,增塑剂包括山梨糖醇(或由其组成)。
[0072] 本发明的可食用纤维中的生物聚合物与增塑剂的重量比优选地为从约1:0.25至约1:3;例如从约1:0.25至约1:2.5、从约1:0.5至约1:3、从约1:0.5至约1:2.5、从约1:0.5至约1:2、从约1:0.5至约1:1.5或从约1:0.5至约1:1;或约1:0.25、约1:0.5、约1:0.75或约1:1。
[0073] 在一个实施方案中,生物聚合物与增塑剂的重量比为从约1:0.5至约1:3。
[0074] 在一个实施方案中,生物聚合物与增塑剂的重量比为从约1:0.5至约1:2。
[0075] 在一个实施方案中,生物聚合物与增塑剂的重量比为从约1:0.5至约1:1;例如约1:0.5、约1:0.75或约1:1。
[0076] 在其中生物聚合物包含明胶(或由其组成)的一个实施方案中,生物聚合物与增塑剂的重量比为从约1:0.5至约1:1;例如约1:0.5、约1:0.75或约1:1。
[0077] 在其中生物聚合物包含酪蛋白(或由其组成)的一个实施方案中,生物聚合物与增塑剂的重量比为从约1:0.5至约1:1;例如约1:0.5、约1:0.75或约1:1。
[0078] 本发明的可食用纤维可包括水。以举例的方式,可食用纤维可包括最多约10重量%的水,例如最多约1重量%、约2重量%、约3重量%、约4重量%、约5重量%、约6重量%、约7重量%、约8重量%、约9重量%或约10重量%。可食用纤维可包括约1重量%至约10重量%的水。可食用纤维可包括小于约1重量%的水,或小于约0.5重量%的水。
[0079] 本发明的可食用纤维可具有大于1g/cm3(例如大于2、3、4或5g/cm3)的密度。可食用3 3 3 3 3
纤维可具有大于1g/cm 至约5g/cm的密度,例如约2g/cm 至约5g/cm ,或约2g/cm 至约4g/cm3。纤维的密度是指形成纤维本身的物质的材料的密度,因此不考虑例如可能存在于纤维结构内的任何中空空间。
[0080] 本发明的可食用纤维具有约0.5μm至约1mm的直径。以举例的方式,可食用纤维可具有的直径为约1μm至约1mm、约5μm至约1mm、约10μm至约1mm、约20μm至约1mm、约30μm至约1mm、约40μm至约1mm、约50μm至约1mm、约60μm至约1mm、约70μm至约1mm、约80μm至约1mm、约
90μm至约1mm、或约100μm至约1mm。可食用纤维可具有的直径为约0.5μm至约500μm、约1μm至约500μm、约5μm至约500μm、约10μm至约500μm、约20μm至约500μm、约30μm至约500μm、约40μm至约500μm、约50μm至约500μm、约60μm至约500μm、约70μm至约500μm、约80μm至约500μm、约
90μm至约500μm、或约100μm至约500μm。在一个实施方案中,本发明的可食用纤维具有约60μm至约500μm的直径。
[0081] 用于测定纤维直径的方法是本领域已知的并且是技术人员所熟悉的。用于测定纤维直径的方法包括(但不限于)使用显微镜法,例如扫描电镜法、共焦激光扫描显微镜法或原子力显微镜法来测量直径。针对此类技术的协议是本领域已知的并且是技术人员所熟悉的。
[0082] 纤维直径可被定义为穿过纤维横截面的中心并且垂直于纤维的最长尺寸的直线段的长度(例如平均长度)。
[0083] 可食用纤维可具有至少约10的长径比(纤维长度与纤维直径的比);例如至少约15、20、25、50、100、250、500、1000、10,000或100,000。可食用纤维可具有约10至约1000、或约10至约10,000、或约10至约100,000的长径比。
[0084] 本发明允许提供具有多种不同结构的可食用纤维,例如通过如下所述的本发明的方法制备。
[0085] 纤维的横截面形状可变化。以举例的方式,本发明的可食用纤维可具有基本上圆形的横截面,例如基本上圆形、基本上椭圆形或基本上卵形。另选地,本发明的可食用纤维可具有基本上矩形的横截面,例如基本上正方形或基本上矩形。也可使用其它横截面形状,例如为基本上星形的横截面(具有星形多边形的形状,例如包括5个、6个、7个或更多个点)。纤维横截面形状的选择可用于改变给定直径的纤维表面积。
[0086] 不同的纤维横截面可通过从具有所需横截面形状的预成型件拉伸纤维来获得,例如通过如本文所述的本发明的方法。
[0087] 本发明的可食用纤维可为固体。另选地,本发明的可食用纤维可为中空的。中空可食用纤维可在纤维内包括一个或多个中空通道。
[0088] 中空可食用纤维可由中空预成型件制备,诸如根据如本文所述的本发明的方法。中空纤维可包括夹带在其中(即夹带在纤维的中空部分例如中空通道内)的一种或多种物质(例如液体、气体或固体),例如液体或固体形式的营养物质、糖、脂质(例如油或中链甘油三酯)或蛋白质。以另外举例的方式,中空纤维可包括夹带在其中的试剂,诸如味剂。这样,本发明的可食用纤维可用于在添加到食物产品中时赋予特性诸如风味。将物质夹带在随后将添加到产品(例如食物产品)中的中空纤维内可用于例如在该物质从中空纤维扩散和/或溶解到周围产品基质中时提供该物质的受控释放。
[0089] 对于中空可食用纤维,纤维的外径与纤维内中空通道的直径的比可为从约100:1至约1.2:1,或至少约1.2:1、至少约2:1、至少约5:1、至少约10:1、至少约20:1、至少约50:1或至少约100:1。
[0090] 纤维中空部分的横截面形状也可以与上述纤维横截面类似的方式变化。纤维中空部分可具有诸如上文关于纤维本身的横截面形状所述的横截面形状。
[0091] 中空纤维可包括在纤维内部沿纤维长度延伸的中空通道。中空通道可沿纤维长度的至少一部分延伸。中空通道可沿纤维的基本上整个长度延伸。中空纤维可包括多于一个中空通道,例如中空纤维可包括平行延伸的两个单独的中空通道。中空纤维可包括至少一个、至少两个、至少三个或至少四个中空通道。中空通道可包括夹带在其中的一种或多种物质(例如液体、气体或固体)。在中空纤维包括多于一个中空通道的情况下,每个中空通道可包括夹带在其中的不同物质。
[0092] 本发明的可食用纤维可包含吸附到纤维表面的一种或多种物质,例如糖(例如葡萄糖、果糖或蔗糖)、脂质、蛋白质或风味剂。物质可被吸附到纤维的外表面。在纤维为中空纤维的情况下,物质可被吸附到纤维的内表面(即,纤维中空部分内的表面)。
[0093] 本发明的可食用纤维可包括质构化表面。
[0094] 本发明的可食用纤维可组合在一起,例如织造在一起,以形成网片或支架结构。此类网片或支架可用于形成可添加到食物产品中的基质。由本发明的可食用纤维形成的网片或支架结构也可例如用作基质,细胞可在该基质上接种并生长,例如在食物诸如仿肉产品的制备中。
[0095] 本发明还提供用于制备可食用纤维的方法,该方法包括以下步骤:(a)将生物聚合物和增塑剂组合以制备预成型件;以及(b)使预成型件经受热拉伸以制备可食用纤维。
[0096] 在一个实施方案中,生物聚合物包含蛋白质和/或多糖(或由其组成)。
[0097] 在一个实施方案中,生物聚合物包含明胶、酪蛋白、蛋清白蛋白、大豆蛋白、乳清蛋白、小麦谷蛋白、豌豆蛋白、高粱醇溶蛋白或小米谷醇溶蛋白(或由其组成)。
[0098] 在一个实施方案中,生物聚合物包含明胶(或由其组成)。
[0099] 在一个实施方案中,生物聚合物包含酪蛋白(或由其组成)。
[0100] 在一个实施方案中,生物聚合物包含果胶、藻酸盐/酯或琼脂(或由其组成)。
[0101] 在一个实施方案中,增塑剂包括多元醇(或由其组成)。
[0102] 在一个实施方案中,多元醇是甘油、山梨糖醇、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖醇、木糖醇、赤藓糖醇或益寿糖。
[0103] 在一个实施方案中,多元醇是甘油。
[0104] 在其中生物聚合物包含明胶(或由其组成)的一个实施方案中,增塑剂包括甘油(或由其组成)。
[0105] 在其中生物聚合物包含酪蛋白(或由其组成)的一个实施方案中,增塑剂包括甘油(或由其组成)。
[0106] 在一个实施方案中,多元醇是山梨糖醇。
[0107] 在其中生物聚合物包含明胶(或由其组成)的一个实施方案中,增塑剂包括山梨糖醇(或由其组成)。
[0108] 在其中生物聚合物包含酪蛋白(或由其组成)的一个实施方案中,增塑剂包括山梨糖醇(或由其组成)。
[0109] 在其中生物聚合物包含明胶(或由其组成)的一个实施方案中,明胶具有约50至约300、约100至约300、约150至约290或约160至约280的布卢姆值。在一个实施方案中,明胶具有约50、约100、约150、约160、约170、约180、约190、约200、约210、约220、约230、约240、约
250、约260、约270、约280、约290或约300的布卢姆值。在另一个实施方案中,明胶具有160、
240或280的布卢姆值。
[0110] 在一个实施方案中,明胶具有约160的布卢姆值。在一个实施方案中,明胶具有约240的布卢姆值。在一个实施方案中,明胶具有约280的布卢姆值。
[0111] 在一个实施方案中,生物聚合物和增塑剂以约1:0.25至约1:3的生物聚合物与增塑剂的重量比组合;例如从约1:0.25至约1:2.5、从约1:0.5至约1:3、从约1:0.5至约1:2.5、从约1:0.5至约1:2、从约1:0.5至约1:1.5或从约1:0.5至约1:1;或约1:0.25、约1:0.5、约1:0.75或约1:1。
[0112] 在一个实施方案中,生物聚合物与增塑剂的重量比为从约1:0.5至约1:3。
[0113] 在一个实施方案中,生物聚合物与增塑剂的重量比为从约1:0.5至约1:2。
[0114] 在一个实施方案中,生物聚合物与增塑剂的重量比为从约1:0.5至约1:1;例如约1:0.5、约1:0.75或约1:1。
[0115] 在其中生物聚合物包含明胶(或由其组成)的一个实施方案中,生物聚合物与增塑剂的重量比为从约1:0.5至约1:1;例如约1:0.5、约1:0.75或约1:1。
[0116] 在一个实施方案中,生物聚合物包含明胶(或由其组成),增塑剂包括甘油(或由其组成),其中生物聚合物和增塑剂以约1:0.25至约1:1的生物聚合物与增塑剂的重量比组合,并且其中明胶具有约160的布卢姆值。
[0117] 在其中生物聚合物包含酪蛋白(或由其组成)的一个实施方案中,生物聚合物与增塑剂的重量比为从约1:0.5至约1:1;例如约1:0.5、约1:0.75或约1:1。
[0118] 在一个实施方案中,该方法的步骤(a)还包括加热生物聚合物和增塑剂。生物聚合物和增塑剂可在约50℃至约90℃,例如约50℃、约60℃、约70℃、约80℃或约90℃的温度下加热。
[0119] 在一个实施方案中,生物聚合物和增塑剂与水组合,例如以形成生物聚合物和增塑剂的水性溶液。水可以约1:5至约1:20例如约1:10的生物聚合物与水的重量比存在。可浇注并干燥该溶液。
[0120] 生物聚合物和增塑剂可在不存在水的情况下组合。以举例的方式,生物聚合物可直接吸收增塑剂。任选地,可施加加热以有利于生物聚合物对增塑剂的吸收,例如在约50℃至约90℃,例如约50℃、约60℃、约70℃、约80℃或约90℃的温度下。可浇注经组合的生物聚合物和增塑剂。
[0121] 预成型件可由浇注方法直接制备。另选地,可通过热压材料来制备预成型件。热压可包括一个或多个热压步骤。当在不存在水的情况下组合生物聚合物和增塑剂时,可使用热压来制备预成型件。
[0122] 热压方法可执行约10至约60分钟(例如约10、20、30、40、50或60分钟)。热压方法可在约70℃至约120℃(例如约70℃、约80℃、约90℃、约100℃、约110℃或约120℃)的温度下执行。热压方法可在约20至约40N/cm2(例如约20、约30或约40N/cm2)的压力下执行。
[0123] 预成型件可由生物聚合物和增塑剂的单一组合来制备。另选地,预成型件可通过将两种或更多种不同的组分组合在一起来制备,这些组分中的每一种均由生物聚合物和增塑剂的组合形成。两种或更多种组分可通过如上所述的热压进行组合,以制备预成型件。
[0124] 随后使预成型件经受热拉伸以制备可食用纤维。
[0125] 使用热拉伸制备非食用纤维的方法是已知的,例如在光纤的制造中。在热拉伸方法中,可加热预成型件并且拉出纤维。该方法可使用拉制塔进行,该拉制塔包括用于加热预成型件的竖直管式炉。
[0126] 在热拉伸方法中,纤维直径可通过改变向下进料速度(将预成型件放入炉内的速度)和拉伸速度(从预成型件中拉出纤维的速度)来控制。根据质量守恒定律,拉伸比(预成型件直径与纤维直径的比率)由这些速度比的平方根给出。
[0127] 在示例性热拉伸方法中,加热的预成型件初始在其自身重量下(或任选地经由增加的重量)变形,以提供纤维可附接到牵拉装置诸如绞盘的初始部分。随后使用牵拉装置来控制从预成型件中拉出纤维的速度。
[0128] 在本发明的方法中,热拉伸步骤可在约30℃至约300℃的拉伸温度下进行,例如约50℃至约300℃、约50℃至约250℃、约100℃至约250℃或约150℃至约250℃;或约30℃、约
40℃、约50℃、约60℃、约70℃、约80℃、约90℃、约100℃、约110℃、约120℃、约130℃、约140℃、约150℃、约160℃、约170℃、约180℃、约190℃、约200℃、约210℃、约220℃、约230℃、约
240℃、约250℃、约260℃、约270℃、约280℃、约290℃或约300℃。
[0129] 在一个实施方案中,热拉伸步骤可在约50℃至约150℃的拉伸温度下进行。在一个实施方案中,热拉伸步骤可在约150℃至约220℃的拉伸温度下进行。
[0130] 如本文所用,术语“拉伸温度”可指从预成型件中拉出纤维时的温度。
[0131] 待拉伸的可食用聚合物也可被包封在用作高度粘性包层的另一种材料中。在此类构型中,流变学要求被提升并且材料可被拉伸,只要其能够以低至1Pa.s的粘度流动即可。可通过各种方法包括机械去除或溶解在拉伸后去除包层。
[0132] 本发明的可食用纤维可添加到食品、化妆品、药品、兽用药、动物饲料、营养品和相关产品中,和/或用于所述产品的包装/包衣中。
[0133] 本发明的可食用纤维可添加到溶液或凝胶中,以形成包含本发明的可食用纤维的溶液或凝胶。溶液或凝胶可为油基的。溶液或凝胶可为水性的。此类溶液或凝胶可随后再添加到食物产品、美容产品或药物产品中,例如在希望赋予由可食用纤维提供的特性例如味道或质地的情况下,诸如上文所述。
[0134] 本发明的可食用纤维可被切成所需长度并分散在有机或水性溶液中,例如基于液体的基质中。在基于液体的基质中存在可食用纤维可使其粘度增大。纤维长径比、形状、刚度、表面微结构和浓度的变化可用于改变其中分散有纤维的溶液的流变特性,例如能够改变悬浮液的感知质地。在本发明的可食用纤维中包含的单种或多种营养物质的存在可用于影响最终悬浮液的味道和营养特性。
[0135] 在一个方面,本发明提供如上所述的可食用纤维,该可食用纤维分散在液体疏水基质中,例如分散在基于脂质或基于巧克力的基质中。
[0136] 在一个方面,本发明提供如上所述的可食用纤维,该可食用纤维分散在液体亲水性基质中,例如分散在基于乳品和/或非乳品的饮料、汤、酱汁或调味品中。
[0137] 本领域的技术人员将理解,他们可自由地组合本文所公开的本发明的所有特征。特别地,针对本发明的产品所描述的特征可以与本发明的方法组合,反之亦然。此外,可组合针对本发明的不同实施方案所描述的特征。对于具体的特征如果存在已知的等同物,则此类等同物被纳入,如同在本说明书中明确提到这些等同物。根据附图和非限制性实施例,本发明的其它优点和特征将显而易见。
[0138] 实施例
[0139] 实施例1
[0140] 材料:
[0141] 使用通过增大布卢姆值来表征的3种类型的明胶:
[0142] -明胶晶体,超纯,160布卢姆;
[0143] -明胶(),240布卢姆;
[0144] -明胶(猪皮),280布卢姆。
[0145] 用购自西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich)的甘油 99%增塑明胶,并且将混合物溶解于milli-Q水中。
[0146] 样品准备:
[0147] 以1:1:5重量%的比率组合明胶、甘油和水(初始含水量=71.4%)。将混合物在80℃下加热并搅拌约1.5小时。之后获得澄清且均匀的溶液,将溶液在80℃和50毫巴下脱气1小时,随后浇注并在65℃下干燥4小时至48小时。在干燥之后,将样品储存在干燥器中并在24小时内进行测试。
[0148] 在TA Instrument AR 2000ex(美国)流变仪上执行流变学测量。使用2℃min-1的加热斜坡、0.5%的应变和1Hz的频率,对所有样品施加振荡温度斜坡。使用Peltier板加热体系和25mm板以板-板模式执行测试。
[0149] 图2报告了在65℃下将明胶(160布卢姆):甘油1:1体系干燥18小时获得的流变曲线的示例。通过升高体系的温度,实现流变特性的渐进式变化,具体地讲是实现储能模量、损耗模量和复数粘度的减小。具体地讲,当储能模量曲线和损耗模量曲线相交时,可观察到转变点:对于低于该点的温度,弹性行为在材料中普遍存在,而高于该温度时,损耗模量占优势,因此可观察到体系的流动。
[0150] 此类转变可归因于明胶凝胶的典型的三螺旋到圈结构的转变。就体系的可拉伸性而言,该点表示临界温度,高于该临界温度可由于材料流动的能力而实现热拉伸。因此,其中G'=G”的模量的值可被称为“临界模量Gc”,并且以相同方式,对应于该点的温度和复数粘度值可分别被称为“临界温度c”以及“临界复数粘度|ηc|”,如图2中所指出。
[0151] 研究了甘油含量对临界流变学参数的影响。使用明胶160布卢姆,并且考虑明胶:甘油重量比1:0.5和1:0.75。遵循相同的样品制备工序,并且将样品干燥18小时(含水量通过重量损失测得为约1%)。
[0152] 图3和图4示出了两个样品获得的流变曲线。
[0153] 预成型件制造和热拉伸:
[0154] 选择具有低含水量(通过重量损失测得为约0%,)的制剂明胶(280布卢姆):甘油1:1来制造预成型件。在明胶溶解之后,将获得的溶液倾注到若干 管中并在65℃下干燥约15天。使获得的预成型件(图7(a))经受热拉伸。使用100℃的炉温执行拉伸方法(图7(b至d))。
[0155] 还制备了中空芯预成型件(二者具有圆形和矩形横截面),如图7((c)和(d))所示。为了制造圆形横截面的中空芯预成型件,用以“粒料”形式切割的明胶膜填充配备有定位在中心的金属棒的圆形模具。将模具定位在真空中,由在其上施加一些重量(约100kPa)的活塞闭合。将体系在真空下加热至80℃,保持约12小时。
[0156] 矩形横截面中空芯预成型件通过四步骤热压方法制造,其中首先热压预成型件的两个半,随后将覆盖胶带的铝棒(最终直径约为5mm)一起热压至嵌入预成型件中的预成型件的两个半块中的一个,最后通过最终热压步骤将预成型件的两个半块合并在一起。然后移除铝棒,从而获得中空芯预成型件。
[0157] 进行实芯以及中空芯预成型件的热拉伸,获得保持初始预成型件结构的纤维。
[0158] 结果示于图9B的照片中,其中获得约20米的明胶纤维(约180℃作为拉制塔的中间温度)。对中空芯矩形横截面预成型件进行热拉伸方法,获得直径减小至约200μm的纤维。图8示出了在不同纤维位置处获得的纤维的光学显微镜图像。图8(c)示出了中空芯结构。
[0159] 实施例2
[0160] 下列实施例描述了三种不同预成型件的制备,标记为案例1、案例2和案例3。
[0161] 案例1–将水(20ml)添加到明胶(2g)和甘油(2g)中,并且将混合物在搅拌下加热至80℃,直至完全溶解。然后将温热的混合物在浇注温度80℃下脱气1小时并干燥(65℃)过夜。
[0162] 案例2–在不存在水的情况下混合明胶(2g)和甘油(2g),并且在60℃下加热3小时以使明胶溶胀。
[0163] 案例3–在搅拌下将水(20ml)添加到酪蛋白(2g)中。将氢化钠(1M水中)滴加到溶液中,直至达到pH 7。然后将悬浮液再搅拌30分钟,期间定期检查pH,并且根据需要用氢氧化钠调节以保持pH 7。30分钟后,将甘油(1g)添加到混合物中。然后将混合物加热至70℃至90℃,直至完全溶解。然后浇注温热的溶液并使其在室温下干燥过夜。
[0164] 单一材料预成型件的形成:
[0165] 在干燥浇注材料(案例1和案例3)或明胶溶胀完全吸收甘油(案例2)之后,装配预成型件。
[0166] 预成型件的装配是直接浇注的或通过浇注材料的热压进行。在70℃至120℃的温度和20至40N/cm3的压力下,在真空下热压30分钟。
[0167] 热拉伸:
[0168] 在热拉伸之前,在脱气烘箱中或在具有受控相对湿度的室中,于室温下调理预成型件至少48小时(直至样品质量保持恒定)。将预成型件附接到预成型件保持器上并引入到拉制塔的三区竖直管式炉中。管式炉初始处于室温下,然后渐进式加热至拉伸温度(中间区域为150℃至220℃)。
[0169] 在保持初始预成型件结构的情况下拉伸直径最小至数百微米的数十米纤维(图9B)。
[0170] 纤维结构示于图10(a)至(d)中。
[0171] 实施例3
[0172] 如上所述,本发明人相信,为了获得最佳热拉伸,所用的材料应满足以下流变学要求:i)从弹性主导域到粘性主导域的转变,由剪切粘度测量中的G’-G”交叉表征,其中G’随3
温度下降得比G”快;ii)高于此类交叉1℃至30℃的复数粘度值大于10Pa*s。
[0173] 下列预成型组合物已被制备和表征,并且具有G’-G”交叉点和有利的拉伸特性,其中所列的比率是生物聚合物:增塑剂的重量比:
[0174] ·明胶(280布卢姆):甘油1:1(图1)
[0175] ·明胶(160布卢姆):甘油1:1(图2)
[0176] ·明胶(160布卢姆):甘油1:0.5(图3)
[0177] ·明胶(160布卢姆):甘油1:0.75(图4)
[0178] ·明胶(280布卢姆):D-山梨糖醇1:1(图5)
[0179] ·酪蛋白:甘油2:1(图6)。