专利名称：包含亲脂性核的复合凝聚层胶囊的制作方法
技术领域：
本发明涉及包含亲脂性核和亲水性壁的复合凝聚层胶囊，其中所述壁基本覆盖所述核。该复合凝聚层胶囊可以是，但不必须是完全无明胶的。本发明还涉及制备复合凝聚层胶囊的方法和包含复合凝聚层胶囊的食品组合物。
背景技术：
脂溶性物料，例如味道不佳或对氧敏感的脂肪或油、维生素或β-胡萝卜素的胶囊化是熟知的。已提出某些技术用于制备具有亲脂性核的胶囊化脂溶性物料所需的胶囊。
例如，EP 982038描述了通过喷雾可交联蛋白水溶液、转谷氨酰胺酶和疏水物料(例如β-胡萝卜素)的混合物，制备胶囊。可交联蛋白为明胶、酪蛋白、大豆蛋白、玉米蛋白和胶原。在实施例中明胶被用作蛋白。
将含明胶胶囊用作传送装置在许多技术领域是已知的，例如油彩弹(paint balls)、药用明胶胶囊、使用胶囊的维生素/保健制品、香水/化妆品/沐浴用品和凝胶胶囊化产品。这种胶囊是柔软的，并容易溶解。它们可通过复合凝聚来制备。
复合凝聚是胶体化学中熟知的现象，用于胶囊化的凝聚技术的概述例如由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，凝聚描述亲液胶体盐析或相分离为液滴而不是固体聚集体的现象。聚合成分的凝聚可通过多种不同途径产生，例如改变温度、改变pH、加入低分子量物质或加入第二种大分子物质。存在两种凝聚简单凝聚和复合凝聚。一般来说，简单凝聚通常涉及只含一种聚合成分的体系，而复合凝聚涉及含有超过一种聚合成分的体系。
大多数市售胶囊使用动物源性明胶以提供所需的熔化性能、柔韧性和强度的组合。但是，从疾病传播(例如在欧洲的“疯牛病”)的观点来看，动物源性明胶的使用在某些情况下成为不受欢迎的。
明胶的主要来源是牛类动物和猪，虽然文献中已指出鱼和鸟类也可作为明胶的少量来源。对于潜在使用领域或具体消费者来说，明胶的来源可成为难题。世界上大量的人群不想摄取任何猪产品(如素食者、犹太人和伊斯兰教教徒)或牛产品(印度教教徒和素食者)。由于在没有任何关于明胶来源提示的明胶胶囊中提供药品和/或食物补充剂，胶囊的使用在宗教信仰会质疑明胶来源的地区受到限制。此外，动物不受控制的副产物的应用失去了某些水平的商业认同。明显的是，需要不来源于动物的明胶替代组合物。
已提出了某些不使用来源于牛或猪的明胶的胶囊化技术。
WO 96/20612描述了基于鱼明胶的胶囊。虽然鱼明胶避免了使用来源于牛或猪的明胶，其仍然来源于动物。鱼明胶可在某些食用鱼明胶的人中引起过敏反应，这使其在食品中的普遍应用变得复杂。
C.Schmitt，C.Sanchez，F.Thaoma和J.Hardy，Food Hydrocolloids13(1999)，483-496页描述了含水介质中β-乳球蛋白和阿拉伯树胶之间的复合凝聚。该公开描述了这些成分的凝聚层的制备，但没有说明带亲脂性核的胶囊的制备。
WO 96/38055描述了在包含乳清分离蛋白的基质中包含调味或活性成分的干性基质(dry-matrix)胶囊化组合物。乳清分离蛋白通常含有大量乳糖和盐。
WO 97/48288描述了包含核和涂层的胶囊，该胶囊包含具有疏水和亲水混合性质的蛋白，所述蛋白选自大豆分离蛋白、乳清分离蛋白、酪蛋白酸盐及其混合物。该胶囊通过涉及蛋白变性的方法生产。
发明概述本发明的一个目的是提供亲脂性化合物的稳定胶囊化。本发明的另一个目的是提供与已知胶囊相比，增加胶囊化化合物生物利用率的胶囊。再一个目的是提供避免使用明胶成分的胶囊。还再一个目的是提供小直径的胶囊。
本发明提供包含亲脂性核和亲水性壁的复合凝聚层胶囊，其中所述壁基本覆盖所述核，其特征在于所述壁基本由β-乳球蛋白和一种或多种等电点在β-乳球蛋白以下的聚合物组成，从而达到上述一个或多个目的。
本发明的胶囊化优选涉及使用β-乳球蛋白、凝聚助剂(coacervating partner)如酪蛋白酸盐和优选的交联剂如转谷氨酰胺酶。
发明详述为通过凝聚制备本发明的复合凝聚层胶囊，使用β-乳球蛋白和一种或多种等电点在β-乳球蛋白以下的聚合物。
本发明中使用的β-乳球蛋白可为市售β-乳球蛋白，例如来自荷兰Sigma。或者，β-乳球蛋白可来源于乳制品，例如来自乳清蛋白物料，如来自乳清分离蛋白。
等电点(IEP)在β-乳球蛋白以下的聚合物可为任何聚合物，只要其具有所需的IEP。本文中该聚合物可称为阴离子聚合物。本文中β-乳球蛋白和阴离子聚合物统称为壁聚合物。
优选阴离子聚合物为人体可消化的。合适的可消化阴离子聚合物及其IEP的实例为酪蛋白和酪蛋白酸盐(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)、阿拉伯树胶、角叉菜胶和果胶(3-4)。
β-乳球蛋白的IEP为5.1-5.2。
选择生物聚合物的比例和总浓度，以获得可形成足够均一和浓稠的亲水性壁的凝聚层。
优选β-乳球蛋白与阴离子聚合物总量的比例(重量)为1.5-5，优选1.5-3，最优选2-2.4。
优选壁材(β-乳球蛋白和阴离子聚合物)与亲脂性心材总量的比(重量)应为0.15或更高，优选大于0.2，最优选为0.25-0.5。
优选β-乳球蛋白和阴离子聚合物基本没有盐(对于干燥壁聚合物总量＜0.1(重量))。
优选阴离子聚合物包含酪蛋白酸盐或酪蛋白衍生物。观察到本发明包含β-乳球蛋白和酪蛋白酸盐的胶囊在人胃中对蛋白水解活性高度敏感。因此，它们的崩解和内容物的释放比基于改性明胶(交联)的胶囊早。已知明胶更耐胃蛋白酶的蛋白水解活性，但不耐十二指肠蛋白酶。明胶和非明胶胶囊的这种释放时间差异导致胃内容物中胶囊化物比非明胶产品溶解更快，导致生物利用率中溶解为限速步骤的化合物生物利用率更高。
另一方面，与这些成分自由分散于食品中时的消化相比，本发明凝聚层可有利地被用于延迟亲脂性核或其中成分的消化。
本发明亲脂性核优选为油，或为包含油溶性或油可分散性化合物的油。
优选本发明凝聚层成分由可食用和可应用于食品的物料组成。优选复合凝聚层胶囊在食品的制备、加工和保藏时稳定。有利的是，凝聚层的壁是交联的，优选壁用转谷氨酰胺酶交联。
优选胶囊的平均颗粒大小为50μm或更小，更优选为10μm或更少。
本发明还涉及制备复合凝聚层胶囊的方法，其中油相在β-乳球蛋白和一种或多种等电点在β-乳球蛋白以下的聚合物的水溶液或分散液中的乳液经历pH改变，从而形成β-乳球蛋白和聚合物的复合凝聚层。
本发明还涉及包含上述复合凝聚层胶囊的食品组合物。在这种食品产品中，凝聚层优选以聚集体形式存在。优选聚集体的平均颗粒大小为10-100μm。
根据本发明的优选实施方案，亲脂性核在加工和/或保藏时保留在亲水性壁内，但在哺乳动物胃肠道中消化时释放。
本文的稳定定义为核中亲脂性化合物的渗漏稳定性。在例如含有这种胶囊的食品的加工和保藏中，渗漏稳定性或“存留性”对质量可具有某些优势。优势可为核对氧化等化学反应较不敏感，如果制品被食用，核不被尝出，并且制品的性质在保藏时保持不变。
为获得复合凝聚(在某个pH)，一种(生物)聚合物需要为正电性，另一种需要为负电性。在复合凝聚中，pH在生物聚合物各自的IEP之间。这意味着优选IEP相距足够远。适合复合凝聚的pH取决于生物聚合物的浓度。
大多数生物聚合物具有低的IEP，但少数生物聚合物具有高IEP。β-乳球蛋白具有高IEP，为5.1-5.2。
优选β-乳球蛋白尽量纯。市售乳清分离蛋白样品趋向富含α-乳清蛋白、盐和乳糖，因此这种生物聚合物较不适合用于复合凝聚。
β-乳球蛋白的另一个优势在于其不像明胶一样来源于动物(皮肤或骨)。还可提到β-乳球蛋白的另一个优势制备复合凝聚层胶囊的方法涉及水包油乳液的形成。与明胶相比，β-乳球蛋白有助于这种乳化。
实施例实施例1-4A.复合凝聚层胶囊的制备使用β-乳球蛋白(购自荷兰Sigma)和阿拉伯树胶(购自Merck)或酪蛋白酸钠(购自荷兰DMV)，以合成的β-胡萝卜素作为功能成分，如下制备复合凝聚层胶囊将10.5g-乳球蛋白和4.9g酪蛋白酸钠加到705g软化水中。混合物在搅拌下加热至55℃。
将1.5g β-胡萝卜素(30％向日葵油分散液(购自瑞士Roche))置于3L玻璃杯中；加入43.5g向日葵油，混合物在60℃下搅拌加热2小时。
将油/胡萝卜素混合物加到上述β-乳球蛋白溶液中。混合物用Ultraturrax在55℃下搅拌(避免起泡)，直到获得良好的乳液。
加入0.1N HCl至达到pH 5.1(在55℃下用开口槽搅拌器(opengroove stirrer)混合)，在油滴周围形成凝聚层。在低pH发生实际凝聚，可在显微镜下看见。在该pH产率最大(随乳液变化)。优化加入酸所需的时间以获得小的凝聚层胶囊，加入时间最长为约60分钟。
B.胶囊的交联B1.戊二醛交联将步骤A中制备的凝聚层胶囊混合物在2小时内冷却至20℃，混入1.3g戊二醛(50％溶液)，所得混合物在20℃下搅拌18小时。用折叠纸滤器过滤除去水。
B2.转谷氨酰胺酶交联步骤A中制备的凝聚层化合物冷却至50℃，加入6.00g转谷氨酰胺酶(1％，载体上)，所得混合物在50℃下搅拌17小时。通过在65℃下加热混合物30分钟使酶失活。然后将混合物在2小时内冷却至20℃，用折叠纸滤器过滤除去水。
C.胶囊的洗涤步骤B制备的胶囊用水洗涤，以除去残留的戊二醛或转谷氨酰胺酶。重复洗涤步骤数次，以降低交联剂的量，直到在洗涤水中基本不发现交联剂。
将胶囊悬浮在水中，混合物搅拌30分钟。用折叠纸滤器过滤除去水。向洗涤水中加入0.1％山梨酸钾。
D.包含胶囊的食品成品(涂抹食品(Spread))的生产在微型同心双管热交换器中进行实验室规模的涂抹食品生产。涂抹食品的参数■涂抹食品中β-胡萝卜素浓度为100mg/kg■在将两相混合为预混合制品前，将润湿的凝聚层加入到涂抹食品的水相中■涂抹食品的脂肪水平为40％(重量)用以下成分制备混合脂油，各成分的量基于混合脂油的量73％豆油17％硬化棕榈仁油的酯交换脂肪组合物10％棕榈油该混合脂油用于如下制备脂肪相(各成分量基于总的终产品)。
39.78％上述混合脂油0.05％ 卵磷脂0.16％ 乳化剂(硬化棕榈油的甘油二酸酯)0.012％15％(重量)β-胡萝卜素在植物油中的分散体水相的成分1.1％ 明胶0.48％NaCl0.27％酸性乳清0.12％山梨酸钾水(余量)
pH用柠檬酸调节为约5.0将脂肪相和水相混合成预混合料，然后在下述条件下经过A-A-A-C加工路线。
将预混合料加热至约60℃，经过采用以下条件的加工路线A设备1000rpm，20℃，A设备1000rpm，14℃A设备1000rpm，9℃C设备900rpm物料通过量为150kg/小时E.渗漏测试测定涂抹食品中自由分散的和胶囊化β-胡萝卜素的浓度在烧瓶中将己烷(或石油醚)加到1.3-1.9g涂抹食品中(10-100mL己烷，取决于β-胡萝卜素含量)。仔细振荡混合物，直到脂肪相溶解。胶囊保持完整，己烷不提取β-胡萝卜素。然后通过倾到将己烷从胶囊中除去，并置于另一烧瓶中。该烧瓶随后装满己烷。测定己烷中的β-胡萝卜素将得到涂抹食品中“自由分散的”β-胡萝卜素的含量。向剩余胶囊中加入丙酮。充分搅拌混合物，直到所有β-胡萝卜素被丙酮从胶囊中提取出来，这可通过胶囊变成无色观察到。测定丙酮中的β-胡萝卜素将得到涂抹食品中“胶囊化的”β-胡萝卜素的含量。
UV-测定为测定胶囊化β-胡萝卜素含量，将样品通过0.22μm过滤器过滤，以除去细小颗粒。对于游离β-胡萝卜素含量的测定，无需过滤直接测定样品。样品在1厘米玻璃比色杯中测定。波长460nm左右的最大吸收用于计算β-胡萝卜素含量。使用下述经验公式Cβ-car=Amax·V·10000m·2556---(1)]]>其中
Cβ-car为β-胡萝卜素浓度[mg/kg]Amax为460nm处的最大吸收[-]V为样品体积[mL]m为样品重量[g]从涂抹食品中的胶囊化β-胡萝卜素和涂抹食品中自由分散的β-胡萝卜素，测定β-胡萝卜素从胶囊向涂抹食品基质中的渗漏率。计算如下 其中Cβ-car，disp为自由分散在涂抹食品中的β-胡萝卜素浓度[mg/kg]Cβ-car，encaps为涂抹食品中胶囊化β-胡萝卜素浓度[mg/kg]Cβ-car，init为作为背景颜色加入的自由分散在涂抹食品中的β-胡萝卜素浓度[mg/kg]实施例5-6重复实施例1-4的方法，但进行下述修改在步骤A中，将10.3gβ-乳球蛋白和4.6g阿拉伯树胶加入到678g软化水中。混合物在搅拌下加热至55℃。
对比实验A-B重复实施例1-4的方法，但进行下述修改在步骤AB中，将20.5gHyprol 8100(乳清分离蛋白，含有约9.8g β-乳球蛋白)和4.9g阿拉伯树胶加入到720g软化水中。混合物在搅拌下加热至55℃。
在实施例1-6中，形成平均直径为约10μm的凝聚层。
实施例1-6和对比实验A和B的结果如下表1所示。
根据下表1中给出的结果，清楚的是，当从β-乳球蛋白和阿拉伯树胶或酪蛋白酸盐制备的胶囊与戊二醛或转谷氨酰胺酶交联时，β-胡萝卜素的渗漏比未交联的胶囊明显减少。此外，用酪蛋白酸盐代替阿拉伯树胶对交联胶囊中β-胡萝卜素的渗漏没有影响。
从Hyprol制备的胶囊(对比实验A和B)大量渗漏β-胡萝卜素，即使是在与戊二醛交联后。
表1实施例1-6和对比实验A-B的凝聚层胶囊的快速渗漏测试结果
β-lac.＝β-乳球蛋白；Gum Ar.＝阿拉伯树胶；SD＝标准偏差；a＝胶囊的油相包含0.05％的β-胡萝卜素，而其它胶囊在油相中包含1％的β-胡萝卜素；b＝Hyprol包含48％的β-乳球蛋白。
权利要求
1.一种包含亲脂性核和亲水性壁的复合凝聚层胶囊，其中所述壁基本覆盖所述核，其特征在于所述壁基本由β-乳球蛋白和一种或多种等电点在β-乳球蛋白以下的聚合物组成。
2.权利要求1的复合凝聚层胶囊，其中β-乳球蛋白与一种或多种等电点在β-乳球蛋白以下的聚合物的总量之比(重量)为1-5。
3.权利要求1或2的复合凝聚层胶囊，其中等电点在β-乳球蛋白以下的聚合物包括酪蛋白酸盐或酪蛋白衍生物。
4.权利要求1-3任一项的复合凝聚层胶囊，其中亲脂性核为油或包含油溶型化合物的油。
5.权利要求1-4任一项的复合凝聚层胶囊，其中凝聚层的成分由可食用和可应用于食品的物料组成。
6.权利要求1-5任一项的复合凝聚层胶囊，其中复合凝聚层胶囊在食品的制备、加工和保藏时稳定。
7.权利要求1-6任一项的复合凝聚层胶囊，其中所述壁为交联的。
8.权利要求7的复合凝聚层胶囊，其中所述壁用转谷氨酰胺酶交联。
9.权利要求1-8任一项的复合凝聚层胶囊，其中胶囊的平均颗粒大小为50μm或更小。
10.权利要求9的复合凝聚层胶囊，其中胶囊的平均颗粒大小为25μm或更小。
11.一种食品组合物，所述食品组合物包含权利要求1-10任一项的复合凝聚层胶囊。
12.权利要求11的食品组合物，其中所述复合凝聚层胶囊作为聚集体存在。
13.权利要求12的食品组合物，其中所述聚集体的优选平均颗粒大小为10-100μm。
14.权利要求11的食品组合物，其中亲脂性核在加工和/或保藏时保留在亲水性壁内，但在哺乳动物胃肠道中消化时释放。
15.一种制备复合凝聚层胶囊的方法，其中油相在β-乳球蛋白和一种或多种等电点在β-乳球蛋白以下的聚合物的水溶液或分散液中的乳液经历pH改变，从而形成β-乳球蛋白和聚合物的复合凝聚层胶囊。
16.权利要求15的方法，其中所述聚合物为酪蛋白酸盐或酪蛋白衍生物。
17.权利要求16的方法，其中所述复合凝聚层用交联剂交联。
18.权利要求17的方法，其中所述交联剂为转谷氨酰胺酶。
全文摘要
本发明涉及包含亲脂性核和亲水性壁的复合凝聚层胶囊，其中所述壁基本覆盖所述核，其中所述壁基本由β－乳球蛋白和一种或多种等电点在β－乳球蛋白以下的聚合物组成。
文档编号B01J13/14GK1747784SQ200380109733
公开日2006年3月15日 申请日期2003年11月11日 优先权日2002年12月18日
发明者M·梅勒马 申请人:荷兰联合利华有限公司