專利名稱：包含親脂性核的復合凝聚層膠囊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含親脂性核和親水性壁的復合凝聚層膠囊，其中所述壁基本覆蓋所述核。該復合凝聚層膠囊可以是，但不必須是完全無明膠的。本發(fā)明還涉及制備復合凝聚層膠囊的方法和包含復合凝聚層膠囊的食品組合物。
背景技術(shù)：
脂溶性物料，例如味道不佳或?qū)ρ趺舾械闹净蛴汀⒕S生素或β-胡蘿卜素的膠囊化是熟知的。已提出某些技術(shù)用于制備具有親脂性核的膠囊化脂溶性物料所需的膠囊。
例如，EP 982038描述了通過噴霧可交聯(lián)蛋白水溶液、轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶和疏水物料(例如β-胡蘿卜素)的混合物，制備膠囊?？山宦?lián)蛋白為明膠、酪蛋白、大豆蛋白、玉米蛋白和膠原。在實施例中明膠被用作蛋白。
將含明膠膠囊用作傳送裝置在許多技術(shù)領(lǐng)域是已知的，例如油彩彈(paint balls)、藥用明膠膠囊、使用膠囊的維生素/保健制品、香水/化妝品/沐浴用品和凝膠膠囊化產(chǎn)品。這種膠囊是柔軟的，并容易溶解。它們可通過復合凝聚來制備。
復合凝聚是膠體化學中熟知的現(xiàn)象，用于膠囊化的凝聚技術(shù)的概述例如由P.L.Madan c.s.在Drug Development and IndustrialPharmacy，4(1)，95-116(1978)和P.B.Deary在“Microencapsulation anddrug processes”，1988，第3章中提供。通常，凝聚描述親液膠體鹽析或相分離為液滴而不是固體聚集體的現(xiàn)象。聚合成分的凝聚可通過多種不同途徑產(chǎn)生，例如改變溫度、改變pH、加入低分子量物質(zhì)或加入第二種大分子物質(zhì)。存在兩種凝聚簡單凝聚和復合凝聚。一般來說，簡單凝聚通常涉及只含一種聚合成分的體系，而復合凝聚涉及含有超過一種聚合成分的體系。
大多數(shù)市售膠囊使用動物源性明膠以提供所需的熔化性能、柔韌性和強度的組合。但是，從疾病傳播(例如在歐洲的“瘋牛病”)的觀點來看，動物源性明膠的使用在某些情況下成為不受歡迎的。
明膠的主要來源是牛類動物和豬，雖然文獻中已指出魚和鳥類也可作為明膠的少量來源。對于潛在使用領(lǐng)域或具體消費者來說，明膠的來源可成為難題。世界上大量的人群不想攝取任何豬產(chǎn)品(如素食者、猶太人和伊斯蘭教教徒)或牛產(chǎn)品(印度教教徒和素食者)。由于在沒有任何關(guān)于明膠來源提示的明膠膠囊中提供藥品和/或食物補充劑，膠囊的使用在宗教信仰會質(zhì)疑明膠來源的地區(qū)受到限制。此外，動物不受控制的副產(chǎn)物的應(yīng)用失去了某些水平的商業(yè)認同。明顯的是，需要不來源于動物的明膠替代組合物。
已提出了某些不使用來源于牛或豬的明膠的膠囊化技術(shù)。
WO 96/20612描述了基于魚明膠的膠囊。雖然魚明膠避免了使用來源于牛或豬的明膠，其仍然來源于動物。魚明膠可在某些食用魚明膠的人中引起過敏反應(yīng)，這使其在食品中的普遍應(yīng)用變得復雜。
C.Schmitt，C.Sanchez，F(xiàn).Thaoma和J.Hardy，F(xiàn)ood Hydrocolloids13(1999)，483-496頁描述了含水介質(zhì)中β-乳球蛋白和阿拉伯樹膠之間的復合凝聚。該公開描述了這些成分的凝聚層的制備，但沒有說明帶親脂性核的膠囊的制備。
WO 96/38055描述了在包含乳清分離蛋白的基質(zhì)中包含調(diào)味或活性成分的干性基質(zhì)(dry-matrix)膠囊化組合物。乳清分離蛋白通常含有大量乳糖和鹽。
WO 97/48288描述了包含核和涂層的膠囊，該膠囊包含具有疏水和親水混合性質(zhì)的蛋白，所述蛋白選自大豆分離蛋白、乳清分離蛋白、酪蛋白酸鹽及其混合物。該膠囊通過涉及蛋白變性的方法生產(chǎn)。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個目的是提供親脂性化合物的穩(wěn)定膠囊化。本發(fā)明的另一個目的是提供與已知膠囊相比，增加膠囊化化合物生物利用率的膠囊。再一個目的是提供避免使用明膠成分的膠囊。還再一個目的是提供小直徑的膠囊。
本發(fā)明提供包含親脂性核和親水性壁的復合凝聚層膠囊，其中所述壁基本覆蓋所述核，其特征在于所述壁基本由β-乳球蛋白和一種或多種等電點在β-乳球蛋白以下的聚合物組成，從而達到上述一個或多個目的。
本發(fā)明的膠囊化優(yōu)選涉及使用β-乳球蛋白、凝聚助劑(coacervating partner)如酪蛋白酸鹽和優(yōu)選的交聯(lián)劑如轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶。
發(fā)明詳述為通過凝聚制備本發(fā)明的復合凝聚層膠囊，使用β-乳球蛋白和一種或多種等電點在β-乳球蛋白以下的聚合物。
本發(fā)明中使用的β-乳球蛋白可為市售β-乳球蛋白，例如來自荷蘭Sigma?；蛘?，β-乳球蛋白可來源于乳制品，例如來自乳清蛋白物料，如來自乳清分離蛋白。
等電點(IEP)在β-乳球蛋白以下的聚合物可為任何聚合物，只要其具有所需的IEP。本文中該聚合物可稱為陰離子聚合物。本文中β-乳球蛋白和陰離子聚合物統(tǒng)稱為壁聚合物。
優(yōu)選陰離子聚合物為人體可消化的。合適的可消化陰離子聚合物及其IEP的實例為酪蛋白和酪蛋白酸鹽(4.1-4.5)、α-乳球蛋白(4.2-4.5)、血清白蛋白(4.7)、大豆球蛋白(soy glycenin)(4.9)、大豆β-聚球蛋白(soy beta-conglycenin)(4.6)、阿拉伯樹膠、角叉菜膠和果膠(3-4)。
β-乳球蛋白的IEP為5.1-5.2。
選擇生物聚合物的比例和總濃度，以獲得可形成足夠均一和濃稠的親水性壁的凝聚層。
優(yōu)選β-乳球蛋白與陰離子聚合物總量的比例(重量)為1.5-5，優(yōu)選1.5-3，最優(yōu)選2-2.4。
優(yōu)選壁材(β-乳球蛋白和陰離子聚合物)與親脂性心材總量的比(重量)應(yīng)為0.15或更高，優(yōu)選大于0.2，最優(yōu)選為0.25-0.5。
優(yōu)選β-乳球蛋白和陰離子聚合物基本沒有鹽(對于干燥壁聚合物總量＜0.1(重量))。
優(yōu)選陰離子聚合物包含酪蛋白酸鹽或酪蛋白衍生物。觀察到本發(fā)明包含β-乳球蛋白和酪蛋白酸鹽的膠囊在人胃中對蛋白水解活性高度敏感。因此，它們的崩解和內(nèi)容物的釋放比基于改性明膠(交聯(lián))的膠囊早。已知明膠更耐胃蛋白酶的蛋白水解活性，但不耐十二指腸蛋白酶。明膠和非明膠膠囊的這種釋放時間差異導致胃內(nèi)容物中膠囊化物比非明膠產(chǎn)品溶解更快，導致生物利用率中溶解為限速步驟的化合物生物利用率更高。
另一方面，與這些成分自由分散于食品中時的消化相比，本發(fā)明凝聚層可有利地被用于延遲親脂性核或其中成分的消化。
本發(fā)明親脂性核優(yōu)選為油，或為包含油溶性或油可分散性化合物的油。
優(yōu)選本發(fā)明凝聚層成分由可食用和可應(yīng)用于食品的物料組成。優(yōu)選復合凝聚層膠囊在食品的制備、加工和保藏時穩(wěn)定。有利的是，凝聚層的壁是交聯(lián)的，優(yōu)選壁用轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶交聯(lián)。
優(yōu)選膠囊的平均顆粒大小為50μm或更小，更優(yōu)選為10μm或更少。
本發(fā)明還涉及制備復合凝聚層膠囊的方法，其中油相在β-乳球蛋白和一種或多種等電點在β-乳球蛋白以下的聚合物的水溶液或分散液中的乳液經(jīng)歷pH改變，從而形成β-乳球蛋白和聚合物的復合凝聚層。
本發(fā)明還涉及包含上述復合凝聚層膠囊的食品組合物。在這種食品產(chǎn)品中，凝聚層優(yōu)選以聚集體形式存在。優(yōu)選聚集體的平均顆粒大小為10-100μm。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，親脂性核在加工和/或保藏時保留在親水性壁內(nèi)，但在哺乳動物胃腸道中消化時釋放。
本文的穩(wěn)定定義為核中親脂性化合物的滲漏穩(wěn)定性。在例如含有這種膠囊的食品的加工和保藏中，滲漏穩(wěn)定性或“存留性”對質(zhì)量可具有某些優(yōu)勢。優(yōu)勢可為核對氧化等化學反應(yīng)較不敏感，如果制品被食用，核不被嘗出，并且制品的性質(zhì)在保藏時保持不變。
為獲得復合凝聚(在某個pH)，一種(生物)聚合物需要為正電性，另一種需要為負電性。在復合凝聚中，pH在生物聚合物各自的IEP之間。這意味著優(yōu)選IEP相距足夠遠。適合復合凝聚的pH取決于生物聚合物的濃度。
大多數(shù)生物聚合物具有低的IEP，但少數(shù)生物聚合物具有高IEP。β-乳球蛋白具有高IEP，為5.1-5.2。
優(yōu)選β-乳球蛋白盡量純。市售乳清分離蛋白樣品趨向富含α-乳清蛋白、鹽和乳糖，因此這種生物聚合物較不適合用于復合凝聚。
β-乳球蛋白的另一個優(yōu)勢在于其不像明膠一樣來源于動物(皮膚或骨)。還可提到β-乳球蛋白的另一個優(yōu)勢制備復合凝聚層膠囊的方法涉及水包油乳液的形成。與明膠相比，β-乳球蛋白有助于這種乳化。
實施例實施例1-4A.復合凝聚層膠囊的制備使用β-乳球蛋白(購自荷蘭Sigma)和阿拉伯樹膠(購自Merck)或酪蛋白酸鈉(購自荷蘭DMV)，以合成的β-胡蘿卜素作為功能成分，如下制備復合凝聚層膠囊將10.5g-乳球蛋白和4.9g酪蛋白酸鈉加到705g軟化水中?；旌衔镌跀嚢柘录訜嶂?5℃。
將1.5g β-胡蘿卜素(30％向日葵油分散液(購自瑞士Roche))置于3L玻璃杯中；加入43.5g向日葵油，混合物在60℃下攪拌加熱2小時。
將油/胡蘿卜素混合物加到上述β-乳球蛋白溶液中。混合物用Ultraturrax在55℃下攪拌(避免起泡)，直到獲得良好的乳液。
加入0.1N HCl至達到pH 5.1(在55℃下用開口槽攪拌器(opengroove stirrer)混合)，在油滴周圍形成凝聚層。在低pH發(fā)生實際凝聚，可在顯微鏡下看見。在該pH產(chǎn)率最大(隨乳液變化)。優(yōu)化加入酸所需的時間以獲得小的凝聚層膠囊，加入時間最長為約60分鐘。
B.膠囊的交聯(lián)B1.戊二醛交聯(lián)將步驟A中制備的凝聚層膠囊混合物在2小時內(nèi)冷卻至20℃，混入1.3g戊二醛(50％溶液)，所得混合物在20℃下攪拌18小時。用折疊紙濾器過濾除去水。
B2.轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶交聯(lián)步驟A中制備的凝聚層化合物冷卻至50℃，加入6.00g轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶(1％，載體上)，所得混合物在50℃下攪拌17小時。通過在65℃下加熱混合物30分鐘使酶失活。然后將混合物在2小時內(nèi)冷卻至20℃，用折疊紙濾器過濾除去水。
C.膠囊的洗滌步驟B制備的膠囊用水洗滌，以除去殘留的戊二醛或轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶。重復洗滌步驟數(shù)次，以降低交聯(lián)劑的量，直到在洗滌水中基本不發(fā)現(xiàn)交聯(lián)劑。
將膠囊懸浮在水中，混合物攪拌30分鐘。用折疊紙濾器過濾除去水。向洗滌水中加入0.1％山梨酸鉀。
D.包含膠囊的食品成品(涂抹食品(Spread))的生產(chǎn)在微型同心雙管熱交換器中進行實驗室規(guī)模的涂抹食品生產(chǎn)。涂抹食品的參數(shù)■涂抹食品中β-胡蘿卜素濃度為100mg/kg■在將兩相混合為預(yù)混合制品前，將潤濕的凝聚層加入到涂抹食品的水相中■涂抹食品的脂肪水平為40％(重量)用以下成分制備混合脂油，各成分的量基于混合脂油的量73％豆油17％硬化棕櫚仁油的酯交換脂肪組合物10％棕櫚油該混合脂油用于如下制備脂肪相(各成分量基于總的終產(chǎn)品)。
39.78％上述混合脂油0.05％ 卵磷脂0.16％ 乳化劑(硬化棕櫚油的甘油二酸酯)0.012％15％(重量)β-胡蘿卜素在植物油中的分散體水相的成分1.1％ 明膠0.48％NaCl0.27％酸性乳清0.12％山梨酸鉀水(余量)
pH用檸檬酸調(diào)節(jié)為約5.0將脂肪相和水相混合成預(yù)混合料，然后在下述條件下經(jīng)過A-A-A-C加工路線。
將預(yù)混合料加熱至約60℃，經(jīng)過采用以下條件的加工路線A設(shè)備1000rpm，20℃，A設(shè)備1000rpm，14℃A設(shè)備1000rpm，9℃C設(shè)備900rpm物料通過量為150kg/小時E.滲漏測試測定涂抹食品中自由分散的和膠囊化β-胡蘿卜素的濃度在燒瓶中將己烷(或石油醚)加到1.3-1.9g涂抹食品中(10-100mL己烷，取決于β-胡蘿卜素含量)。仔細振蕩混合物，直到脂肪相溶解。膠囊保持完整，己烷不提取β-胡蘿卜素。然后通過傾到將己烷從膠囊中除去，并置于另一燒瓶中。該燒瓶隨后裝滿己烷。測定己烷中的β-胡蘿卜素將得到涂抹食品中“自由分散的”β-胡蘿卜素的含量。向剩余膠囊中加入丙酮。充分攪拌混合物，直到所有β-胡蘿卜素被丙酮從膠囊中提取出來，這可通過膠囊變成無色觀察到。測定丙酮中的β-胡蘿卜素將得到涂抹食品中“膠囊化的”β-胡蘿卜素的含量。
UV-測定為測定膠囊化β-胡蘿卜素含量，將樣品通過0.22μm過濾器過濾，以除去細小顆粒。對于游離β-胡蘿卜素含量的測定，無需過濾直接測定樣品。樣品在1厘米玻璃比色杯中測定。波長460nm左右的最大吸收用于計算β-胡蘿卜素含量。使用下述經(jīng)驗公式Cβ-car=Amax·V·10000m·2556---(1)]]>其中
Cβ-car為β-胡蘿卜素濃度[mg/kg]Amax為460nm處的最大吸收[-]V為樣品體積[mL]m為樣品重量[g]從涂抹食品中的膠囊化β-胡蘿卜素和涂抹食品中自由分散的β-胡蘿卜素，測定β-胡蘿卜素從膠囊向涂抹食品基質(zhì)中的滲漏率。計算如下 其中Cβ-car，disp為自由分散在涂抹食品中的β-胡蘿卜素濃度[mg/kg]Cβ-car，encaps為涂抹食品中膠囊化β-胡蘿卜素濃度[mg/kg]Cβ-car，init為作為背景顏色加入的自由分散在涂抹食品中的β-胡蘿卜素濃度[mg/kg]實施例5-6重復實施例1-4的方法，但進行下述修改在步驟A中，將10.3gβ-乳球蛋白和4.6g阿拉伯樹膠加入到678g軟化水中?；旌衔镌跀嚢柘录訜嶂?5℃。
對比實驗A-B重復實施例1-4的方法，但進行下述修改在步驟AB中，將20.5gHyprol 8100(乳清分離蛋白，含有約9.8g β-乳球蛋白)和4.9g阿拉伯樹膠加入到720g軟化水中?；旌衔镌跀嚢柘录訜嶂?5℃。
在實施例1-6中，形成平均直徑為約10μm的凝聚層。
實施例1-6和對比實驗A和B的結(jié)果如下表1所示。
根據(jù)下表1中給出的結(jié)果，清楚的是，當從β-乳球蛋白和阿拉伯樹膠或酪蛋白酸鹽制備的膠囊與戊二醛或轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶交聯(lián)時，β-胡蘿卜素的滲漏比未交聯(lián)的膠囊明顯減少。此外，用酪蛋白酸鹽代替阿拉伯樹膠對交聯(lián)膠囊中β-胡蘿卜素的滲漏沒有影響。
從Hyprol制備的膠囊(對比實驗A和B)大量滲漏β-胡蘿卜素，即使是在與戊二醛交聯(lián)后。
表1實施例1-6和對比實驗A-B的凝聚層膠囊的快速滲漏測試結(jié)果
β-lac.＝β-乳球蛋白；Gum Ar.＝阿拉伯樹膠；SD＝標準偏差；a＝膠囊的油相包含0.05％的β-胡蘿卜素，而其它膠囊在油相中包含1％的β-胡蘿卜素；b＝Hyprol包含48％的β-乳球蛋白。
權(quán)利要求
1.一種包含親脂性核和親水性壁的復合凝聚層膠囊，其中所述壁基本覆蓋所述核，其特征在于所述壁基本由β-乳球蛋白和一種或多種等電點在β-乳球蛋白以下的聚合物組成。
2.權(quán)利要求1的復合凝聚層膠囊，其中β-乳球蛋白與一種或多種等電點在β-乳球蛋白以下的聚合物的總量之比(重量)為1-5。
3.權(quán)利要求1或2的復合凝聚層膠囊，其中等電點在β-乳球蛋白以下的聚合物包括酪蛋白酸鹽或酪蛋白衍生物。
4.權(quán)利要求1-3任一項的復合凝聚層膠囊，其中親脂性核為油或包含油溶型化合物的油。
5.權(quán)利要求1-4任一項的復合凝聚層膠囊，其中凝聚層的成分由可食用和可應(yīng)用于食品的物料組成。
6.權(quán)利要求1-5任一項的復合凝聚層膠囊，其中復合凝聚層膠囊在食品的制備、加工和保藏時穩(wěn)定。
7.權(quán)利要求1-6任一項的復合凝聚層膠囊，其中所述壁為交聯(lián)的。
8.權(quán)利要求7的復合凝聚層膠囊，其中所述壁用轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶交聯(lián)。
9.權(quán)利要求1-8任一項的復合凝聚層膠囊，其中膠囊的平均顆粒大小為50μm或更小。
10.權(quán)利要求9的復合凝聚層膠囊，其中膠囊的平均顆粒大小為25μm或更小。
11.一種食品組合物，所述食品組合物包含權(quán)利要求1-10任一項的復合凝聚層膠囊。
12.權(quán)利要求11的食品組合物，其中所述復合凝聚層膠囊作為聚集體存在。
13.權(quán)利要求12的食品組合物，其中所述聚集體的優(yōu)選平均顆粒大小為10-100μm。
14.權(quán)利要求11的食品組合物，其中親脂性核在加工和/或保藏時保留在親水性壁內(nèi)，但在哺乳動物胃腸道中消化時釋放。
15.一種制備復合凝聚層膠囊的方法，其中油相在β-乳球蛋白和一種或多種等電點在β-乳球蛋白以下的聚合物的水溶液或分散液中的乳液經(jīng)歷pH改變，從而形成β-乳球蛋白和聚合物的復合凝聚層膠囊。
16.權(quán)利要求15的方法，其中所述聚合物為酪蛋白酸鹽或酪蛋白衍生物。
17.權(quán)利要求16的方法，其中所述復合凝聚層用交聯(lián)劑交聯(lián)。
18.權(quán)利要求17的方法，其中所述交聯(lián)劑為轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶。
全文摘要
本發(fā)明涉及包含親脂性核和親水性壁的復合凝聚層膠囊，其中所述壁基本覆蓋所述核，其中所述壁基本由β－乳球蛋白和一種或多種等電點在β－乳球蛋白以下的聚合物組成。
文檔編號B01J13/14GK1747784SQ200380109733
公開日2006年3月15日 申請日期2003年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月18日
發(fā)明者M·梅勒馬 申請人:荷蘭聯(lián)合利華有限公司