超吸收性材料及其制备方法与流程

本公开涉及由琼脂、角叉菜胶、琼脂和一种或多种水溶性天然多糖的混合物、或角叉菜胶与一种或多种水溶性天然多糖的混合物制备的超吸收性材料，以及制备这种超吸收性材料的方法。所述超吸收性材料在食品和保健品工业领域或作为递送载体具有多种应用。

背景技术：

1、随着生活水平的提高，生活方式的日益加快的同时运动减少以及不规律饮食，肥胖或超重人群的增长速度惊人。《新英格兰医学杂志》最近发表的一项研究预测，现在57.3％的儿童到35岁时会肥胖。这种严峻的预测突出了肥胖带来的毁灭性健康问题。肥胖症是全世界的主要社会和经济负担，每年用于肥胖相关疾病的医疗保健费用高达两万亿美元。肥胖是许多医学并发症的根本原因，例如糖尿病、高血压、高胆固醇以及各种心脑血管疾病。肥胖的健康风险现已得到公认，作为对抗肥胖的主要手段，通过健康饮食和锻炼控制体重已受到广泛关注。大量研究表明，高糖和高脂肪饮食是肥胖的主要原因。当摄入的食物中含有过多的卡路里时，人体吸收的卡路里将超过正常使用量，多余的卡路里将以脂肪的形式储存，从而导致肥胖。因此，控制食物卡路里的摄入量是控制体重的关键策略。

2、市场上有许多不同类型的减肥饮食。其中一类含有主要功能成分，包括膳食纤维，有时还补充有其他必需营养素。这些优化的膳食产品用于替代高热量饮食，以减少卡路里摄入并增加饱腹感。因此，在本领域中需要开发包含天然多糖的改良膳食产品，当食用少量该产品时，可以引起饱腹感。

技术实现思路

1、在一个方面中，本发明提供了一种超吸收性材料，其包含琼脂、角叉菜胶、琼脂和一种或多种水溶性天然多糖的组合、或角叉菜胶与一种或多种水溶性天然多糖的组合。在一些实施方式中，所述超吸收性材料包括至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％、至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％或至少95％(重量％)的琼脂。在一些实施方式中，所述超吸收性材料包含至少20％(重量％)的角叉菜胶。琼脂或角叉菜胶和一种或多种水溶性天然多糖在超吸收性材料中不形成任何化学交联，而是形成由冷冻凝胶化或冷冻结构诱导的强烈的分子相互作用，从而形成高度多孔的网络结构。在中性ph和模拟人胃条件的低ph溶液下，多孔网络结构在干燥和再水化过程中高度稳定且可逆。所述超吸收性材料在室温下(例如，15℃至25℃)或在人体温度下(例如，35℃至41℃)，以及在中性ph条件或人胃ph条件下具有很强的溶胀能力。再水化时，该超吸收性材料可以在少于2小时、少于1.5小时、少于1小时、少于30分钟或少于15分钟(例如，少于25分钟)内迅速膨胀，在中性ph或人胃ph条件下，至少24小时、至少36小时或至少48小时内保持明确的形状。在一些实施方式中，再水化后，该超吸收性材料可以在不到25分钟的时间内迅速膨胀，并在中性ph或人胃ph条件下保持明确的形状至少24小时。

2、在一些实施方式中，该超吸收性材料的溶胀能力通过下式计算的吸收率测量：完全再水化样品的重量/干样品的重量。例如，本文公开的超吸收性材料在去离子水中具有其自身重量的至少10倍或至多200倍的吸收率，或在人工胃液中具有其自身重量的至少5倍或至多100倍的吸收率。在一些实施方式中，超吸收剂材料的体积膨胀能力通过下式计算的体积膨胀比测量：完全再水化的样品体积/干样品的体积。例如，本文公开的超吸收性材料在去离子水中具有至少5倍或至多150倍的体积膨胀率，或在人工胃液中具有至少5倍到至多100倍的体积膨胀率。在一些实施方式中，一种或多种水溶性天然多糖包括但不限于魔芋胶、角叉菜胶、刺槐豆胶、黄原胶、罗望子种子胶和瓜尔胶角叉菜胶、藻酸盐(例如藻酸钠)、果胶、结冷胶、壳聚糖、阿拉伯胶和可溶性淀粉。所述超吸收性材料可以通过本文公开的方法获得。

3、另一方面，本文提供了一种包含上述超吸收性材料的膳食组合物。在另一方面，本文提供了包含上述超吸收性材料或膳食组合物的容积饮食。

4、另一方面，本文提供了预防或治疗与异常代谢有关的疾病或病症的方法。所述方法包括向患有与异常代谢有关的疾病或病症或处于与异常代谢有关的疾病或病症的风险较高的对象口服施用有效量的超吸收性材料、所述膳食组合物包含上述超吸收性材料或容积饮食。在一些实施方式中，与异常代谢有关的疾病或病症包括但不限于糖尿病、肥胖、超重、高胆固醇和高血压。

5、另一方面，本文提供了抑制对象的食欲、增强饱腹感或降低卡路里摄入的方法。该方法包括向有需要的对象口服施用有效量的超吸收性材料，该膳食组合物包含上述的超吸收性材料或容量饮食。

6、另一方面，本文提供了一种制备超吸收性材料的方法，所述超吸收性材料包括琼脂、角叉菜胶、琼脂和一种或多种水溶性天然多糖的组合、或角叉菜胶与一种或多种水溶性天然多糖的组合。该方法包括以下步骤：将琼脂、角叉菜胶、琼脂和一种或多种水溶性天然多糖的组合或角叉菜胶和一种或多种水溶性天然多糖的组合添加至水中以形成混合物，将混合物搅拌加热至80℃至100℃，直到一种或多种多糖完全溶解，然后将混合物冷却至20℃至45℃，在2到10小时内形成凝胶，将预制的凝胶在此温度下冷冻在低于冰点的温度下至少4个小时，然后将冰冻的凝胶干燥以获得超吸收性材料。在一些实施例中，干燥步骤包括解冻凝胶并在常压、50-60℃下干燥(“解冻-干燥”)。在一些实施例中，干燥步骤包括通过冻干直接干燥冷冻的凝胶而不解冻(“冷冻干燥”)。在一些实施方式中，该方法进一步包括将干燥的凝胶粉碎以获得各种筛目尺寸的粉末形式的超吸收性材料。在一些实施方式中，一种或多种水溶性天然多糖包括但不限于魔芋胶、角叉菜胶、刺槐豆胶、黄原胶、罗望子种子胶和瓜尔胶角叉菜胶、藻酸盐(例如藻酸钠)、果胶、结冷胶、壳聚糖、阿拉伯胶和可溶性淀粉。

7、在相关方面，本文提供通过上述方法生产的超吸收性材料。通过所公开的方法生产的超吸收性材料可以用于食品或保健品工业和/或用作治疗剂和/或营养物的递送载体。

技术特征：

1.一种具有没有任何化学交联的多孔结构的超吸收性材料，其包含琼脂、角叉菜胶和魔芋胶。

2.根据权利要求1所述的超吸收性材料，其中，所述超吸收性材料包含至少10重量％的琼脂。

3.根据权利要求1所述的超吸收性材料，其中，所述超吸收性材料包含至少20重量％的角叉菜胶。

4.根据权利要求1所述的超吸收性材料，其中，所述超吸收性材料包含重量比为10:1:1、1:1:1、1:1:2、1:2:1、2:1:1、2:5:5或3:1:1的琼脂、κ-角叉菜胶和魔芋胶。

5.根据权利要求1所述的超吸收性材料，其中，所述超吸收性材料包含重量比为1:1:1、1:1:2或1:2:1的琼脂、κ-角叉菜胶和魔芋胶。

6.根据权利要求1所述的超吸收性材料，其中，在再水化时，该超吸收性材料在小于2小时、小于1.5小时、小于1小时、小于30分钟或小于15分钟的时间内体积膨胀并在中性ph条件或人胃ph条件下以及在室温或人体温度下，至少24小时、至少36小时或至少48小时内保持明确的形状。

7.根据权利要求1所述的超吸收性材料，其中，所述超吸收性材料在去离子水中具有其自身重量的至少10倍或至多200倍的吸收率，或者在去离子水中具有其自身重量的至少20倍或至多200倍的吸收率，或者在去离子水中具有其自身重量的至少30倍或至多200倍的吸收率，或者在去离子水中具有其自身重量的至少40倍或至多200倍的吸收率，或者在去离子水中具有其自身重量的至少50倍或至多200倍的吸收率；或者在人造胃液中具有其自身重量的至少5倍或至多100倍的吸收率，或者在人造胃液中具有其自身重量的至少10倍或至多100倍的吸收率，或者在人造胃液中具有其自身重量的至少15倍或至多100倍的吸收率，或者在人造胃液中具有其自身重量的至少20倍或至多100倍的吸收率，或者在人造胃液中具有其自身重量的至少25倍或至多100倍的吸收率。

8.根据权利要求1所述的超吸收性材料，其中，所述超吸收性材料在去离子水中具有至少5倍或至多150倍的体积膨胀率，或在去离子水中具有至少20倍或至多150倍的体积膨胀率，或在去离子水中具有至少30倍或至多150倍的体积膨胀率，或在去离子水中具有至少40倍或至多150倍的体积膨胀率，或在去离子水中具有至少50倍或至多150倍的体积膨胀率；或在人造胃液中具有至少5倍至至多100倍的体积膨胀率，或在人造胃液中具有至少10倍至至多100倍的体积膨胀率，或在人造胃液中具有至少15倍至至多100倍的体积膨胀率，或在人造胃液中具有至少20倍至至多100倍的体积膨胀率，或在人造胃液中具有至少25倍至至多100倍的体积膨胀率。

9.一种膳食组合物，其包含权利要求1所述的超吸收性材料。

10.一种容积饮食，其包含权利要求1所述的超吸收性材料。

11.权利要求1所述的超吸收性材料、权利要求9所述的膳食组合物或权利要求10所述的容积饮食在制造用于预防或治疗与异常代谢有关的疾病或病症的药物中的应用。

12.根据权利要求11所述的应用，其中，所述与异常代谢有关的疾病或病症是糖尿病、肥胖症、超重、高胆固醇或高血压。

13.一种在对象中抑制食欲、增强饱腹感或降低卡路里摄入的方法，其包括向有需要的对象口服施用有效量的权利要求1所述的超吸收性材料、权利要求9所述的膳食组合物或权利要求10所述的容积饮食。

14.一种制备具有没有任何化学交联的多孔结构的超吸收性材料的方法，所述超吸收性材料包含琼脂、角叉菜胶和魔芋胶，所述方法包括：

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述干燥步骤包括将冷冻状态的所述凝胶直接冷冻干燥。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述干燥步骤包括将冷冻状态的所述凝胶解冻以形成解冻的凝胶并在50℃至60℃之间的温度下干燥所述解冻的凝胶。

17.根据权利要求14所述的方法，其中，所述干燥步骤包括：

18.根据权利要求17所述的方法，其中，通过空气干燥、加热干燥、冷冻干燥、真空干燥或其组合来干燥所述滤饼。

19.通过权利要求14-18中任一项所述的方法获得的超吸收性材料。

技术总结本发明涉及超吸收性材料及其制备方法。本发明提供了包含琼脂、角叉菜胶和魔芋胶的具有没有任何化学交联的多孔结构的超吸收性材料，以及包含这种超吸收性材料的膳食组合物。所公开的超吸收性材料具有多种食品和治疗应用，并且可用作营养物和治疗剂的装载载体。本文还提供了制备这种超吸收性材料的方法。技术研发人员：孙利军受保护的技术使用者：永恒日出信托技术研发日：技术公布日：2024/8/20