胃肠道递送系统的制作方法

专利名称：胃肠道递送系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于将营养剂和药剂递送到胃肠道且特别是结肠的微囊包封的制剂。该组合物可用于加工食品中营养素或营养药物(nutraceutical)的保护和递送。
背景技术：
微囊包封包括将固体、液体或气体的小颗粒包裹在第二种材料中形成微囊。在制药工业中，它已经用于将药物定向递送到机体中。这逐渐被认为是提供新的食品加工方案的技术。使用微囊包封，可避免食品或其环境中所加入的营养药物与其它组分之间可能出现的不利相互作用且可操纵所加入组分的释放位点。微囊包封技术的适当应用可使食品的营养强化而不会影响食品的味道、香气或性质。它可为敏感的食品成分提供保护并提高强化食品的储存期限和稳定性(Brazel，C.S.(1999)微囊包封为食品工业提供解决方案Cereal Foods World44(6)388-393；Augustin，M.A.，Sanguansri，L.，Margetts，C.和Young.B.(2001)食品成份的微囊包封，Food Australia 53220-223)。
微囊包封可用于食品和保健业，因为它是一种可递送膳食生物活性剂并为研制可成功销售的功能性食品的重要技术。为了应对该挑战，需要适应食品加工环境中食品级微囊的性质，以便在食品制造过程中保护重要的敏感组分，且微囊还可满足胃肠道内位点特异性递送的需要。
结肠的直接营养药物和治疗是结肠疾病治疗的关键(Rubinstein，A.，Tirosh，B.，Baluom，M.，Nassar，T.，David，A.，Radai，R.，Gliko-Kabir，I.和Friedman，M.(1997).肽类药物递送至结肠的合理设计以及多聚物载体作为有效工具的可能，J.Controlled Release46，59-73)。已经通过形成在结肠中酶裂解的前体-药物和具有pH敏感且压力依赖性释放的多包衣而靶向结肠。通常肠丙烯酸聚合物用于保护结肠-递送制剂中的芯料。生物聚合物，特别是多糖，可用于使芯料靶向结肠，通过结肠中的微生物菌丛引发芯料的释放。已经检验过多糖如脱乙酰壳多糖、果胶、阿拉伯木聚糖(arabinoxylan)、阿拉伯半乳聚糖、木聚糖、纤维素葡聚糖、瓜尔胶、直链淀粉、阿兰粉和这些的混合物并显示作为结肠-递送系统的可能性(Rubinstein，A.(2000)天然多糖作为药物到人结肠的靶工具，Drug DevelopmentResearch 50，435-439；Sinha，V.R.和Kumaria，R.(2001)结肠特异性药物递送中的多糖，Int.J.Pharmceutics 224，19-38；Vandaamme，Th.F.，Lenourry，A.，Charrueau，C.和Chaumeil，J.-C.(2002)多糖在将药物靶向结肠中的应用，Carbohydrate Polymers 48，219-231；Sinha，V.R.和Kumaria.R.(2003)微生物引发的药物向结肠递送，Eur.J.Pharmaceutical Sciences 18，3-18)。
已经进行过许多尝试来使用生物聚合物进行结肠递送和治疗结肠疾病。美国专利US 5,952,314公开了一种肠产品，包含混合了脂肪酸{EPA(C20:5)和DHA(C22:6))的油及很难消化的碳水化合物源，其在结肠中代谢为短链脂肪酸。它具有提高营养状况并治疗溃疡性结肠炎的用途。
US 5108758公开了一种用于将药物递送到结肠的玻璃状直链淀粉基质。
US 5840860涉及经由改性淀粉将短链脂肪酸(SCFA)递送到结肠。
日本专利JP10324642公开了一种递送生物活性剂(例如肽)的结肠递送系统，包含脱乙酰壳多糖的内层和胃抗性材料(如小麦的麦醇溶蛋白或玉米醇溶蛋白)的外层。
US 5866619公开了一种药物如蛋白和肽的结肠递送系统，包括含糖的聚合物。
US 6368629公开了一种用有机酸-溶性聚合物和用于结肠递送的糖包衣的药物。
US 544054公开了一种用组合物治疗结肠炎的方法，该组合物含有油混合物(DHA/EPA)和很难消化的碳水化合物源(CHO)，其代谢为短链脂肪酸。
US 5952314涉及一种治疗结肠炎的肠营养产品，其包括含EPA/DHA的油和很难消化的碳水化合物源，其代谢为短链脂肪酸。
US 6531152描述了一种药物递送系统，它含有水溶性芯料(果胶钙(Ca pectinate)或其它水-不溶性聚合物)和外包衣，其破裂(例如，疏水聚合物-Eudragrit)递送肠-给药的药物到胃肠道的特定位置。
有建议使用蛋白和多糖的组合用于形成包衣系统。
US 6234464公开了一种系统，其中以胶囊形式提供油/多聚不饱和脂肪酸(PUFA)/脂肪酸，该胶囊由两层组成，其中内层由明胶、酪蛋白或藻酸盐构成，外层由明胶、阿拉伯胶、脱乙酰壳多糖构成，从而提供一种在沸水中稳定的产物。
US 6403130公开了一种包衣组合物，它包括含酪蛋白和高甲氧基果胶的聚合物(通过果胶的酯基团R′COOCH3与蛋白的游离氨基R″NH2反应形成的酰胺)。
WO 01/74175公开了将对氧敏感的材料如多不饱和油包封在处理过的蛋白碳水化合物膜中形成美拉德反应产物。
本发明的目的是提供一种胃肠递送系统，其可用于储存不稳定的成分并在肠内递送过程中提供保护。
发明简述本发明提供用于储存不稳定的治疗和营养剂的微囊包封材料，其在胃肠道中的预定位置释放治疗和营养剂，其中微囊包封材料是通过将食品级处理的碳水化合物与水溶性食品级蛋白结合形成的。
该治疗和营养剂形成油相，用水分散或溶解的包封剂将其乳化，从而包封该治疗和营养剂。这些药剂可以是油或油溶性的或油分散性的，在后者情况下，其可包括水溶性成分。
可被包封的药剂包括脂类(油，包括对氧敏感的油、脂肪酸、甘油三酯)和油溶性及油分散性成分(包括药物、益生菌、和生物活性剂)。还可包封包括在油相和水相之间分配的那些水分散性组分。当使用水分散性治疗和营养剂时，可不用油相包封它们，但它们可分散于包封膜中。该乳液可用作食品成分或治疗剂，但优选将该乳液干燥形成粉末。
现有技术的包封系统没有考虑使用蛋白与其它生物聚合物的组合来形成胶囊，以将敏感芯料定向递送到结肠。
本发明的递送系统能够使药物和食品制造商提供各种便利形式的营养和生理学功能性食品成分和生物活性的化合物，且使用所有天然成分，其还能够将这些产品递送到结肠。
用于本发明结肠递送的某些包封剂具有成为用于包封对氧敏感成分的有效基质的附加益处。
所用某些包封剂的膜-形成和抗-氧化性质协同发挥作用，从而保护敏感成分如多不饱和脂肪酸在储存过程中不被氧化，还可在食品加工过程中，在暴露于高温、高压和潮湿条件下的过程中保护它们。此外，本发明使用很容易得到的蛋白和碳水化合物。在制备包封制剂时没有使用溶剂，这是因为该方法为全部基于水的系统。该方法可被很容易引入或修改以适应绝大多数带有干燥操作的制造食品和药物的工厂。
所用蛋白可包括任何膜形成水溶性蛋白或水解蛋白且包括乳蛋白如酪蛋白及其衍生物或乳清蛋白。该碳水化合物组分可以是含还原糖基的那些、低聚糖和淀粉(未加工的、改性的、抗性的、乙酰化的、丙酰化的(proprionylated)和丁基化的淀粉)。
蛋白和碳水化合物可在水溶液中反应，得到偶联物。该反应可在蛋白中氨基酸的游离氨基与碳水化合物中的还原糖基之间发生。这种类型的反应通常被称作美拉德反应，通常在食品的非-酶促褐变中发生。该反应在食品的加热过程中发生且先前已经显示出对操纵用于保护对氧敏感组分的所需包封性质有益。如，保护含有对氧敏感的油的微囊包封制剂不被氧化，这是因为包封基质中的美拉德反应产物[MRP]是良好的膜-形成剂且显示抗-氧活性，如WO 01/74175所述。
还可使用常规和新兴的加工技术将制剂中所用淀粉预-处理，从而修饰淀粉的性质，在制备递送系统的过程中提供改进的加工性质。选择进行预处理，从而分解长链淀粉分子，这样一来，它们就可形成更稳定的乳液且还可提供大量末端糖还原基，用于与包封剂的蛋白组分进行美拉德反应。
结肠递送系统可用于各种生物活性剂(例如，油)、药物和治疗剂，它们在上胃肠道中不稳定。利用包封材料为包封组分提供的保护能够实现在结肠中定向释放，而释放是在包封剂降解之后完成的(例如，通过结肠中微生物酶的作用)。将生物活性剂、药物和治疗组分递送到结肠是治疗和预防结肠疾病，如结肠直肠癌、溃疡性结肠炎和炎性肠病所需的。
在某些情况下，制剂中所用的包封剂，如选择的多糖，还可发挥肠壁粘附剂或益生素的作用，促进有益菌的生长，且可提供附加的优点。例如，含抗性淀粉的递送系统对结肠的健康具有潜在益处。
发明详述下面将描述多种制剂，一些为本发明的制剂，一些用于比较的目的，以表明一些制剂适于递送到结肠，而另外一些可能更适于在小肠中释放。这些制剂证实芯料受到保护，从而不在胃和小肠环境中消化。
附图的

图1-9以图形的方式说明下面实施例1-19所示的本发明制剂的溶剂可提取的脂肪含量和其它性质。
将活性组分微囊包封的方法包括下列制造步骤(a)选择生物活性的芯料(例如，油、油溶性或油分散性物质、生物活性剂、治疗剂、药物)(b)将蛋白和碳水化合物(或已经通过常规方法，如加热或挤压或使用新兴的加工技术，如高压处理、微流化或超声处理而已被预处理的淀粉)分散于水相中及混合物的处理。如果需要，可将蛋白-碳水化合物混合物进一步加热处理，从而诱导偶联物(例如，美拉德反应产物)的形成(c)将芯料与包封剂(即，蛋白-碳水化合物的混合物)混合并匀化该混合物得到乳液，其中芯料被包封剂包裹(d)任选地，将乳液喷雾干燥，得到粉末状制剂，其中芯料被包封基质包裹。
乳液制剂在绝大多数这些实施例中，使用金枪鱼油作为精选的油，这是因为它含有较高含量的长链多不饱和脂肪酸且在消费前需防氧化。此外，由于它们预防结肠直肠癌和促进肠健康的可能性，需要将这些递送到结肠(Karmeli，R A.(1996)n-3脂肪酸在癌症治疗中的历史展望和可能用途，Cachia.Nutrition，Vol 12(1)S2-S4；Dommels YEM，Alink，G M，van Bladeren，P J，van Ommen，B(2002)饮食性n-6和n-3多不饱和脂肪酸和结肠直肠癌发生来自培养的结肠细胞、动物模型和人类研究的结果，Environmental Toxicology and Pharmacology，Vol 12(4)，233-244.)。还包括三丁酸甘油酯和黄体素作为实施例。使用该技术包封益生菌先前已经在WO 01/74175中公开(即，水分散性组分的实施例)。
使用不同比例的蛋白和/或碳水化合物(未加工或预-处理的)和油混合物制备各种制剂。将制剂配制成终粉末中含25-50％脂肪。
这些实施例中所用的蛋白是酪蛋白酸钠、乳清蛋白分离物和水解乳蛋白。单独或结合使用的碳水化合物是葡萄糖、低聚糖、干葡萄糖糖浆、改性淀粉、抗性淀粉和天然淀粉。在某些制剂中，将多糖，包括高-甲氧基果胶、藻酸盐、角叉菜胶、瓜尔胶加入到蛋白-碳水化合物中。
微囊的制造材料实施例所用的芯料材料包括金枪鱼油、三丁酸甘油酯和溶于大豆油中的15％(w/w)黄体素(主要为二棕榈酸和二豆蔻酸黄体素酯)。
实施例中用作包封剂的蛋白包括酪蛋白酸钠(NaCas)、乳清蛋白分离物(WPI)、水解酪蛋白(HCP)和水解乳清蛋白(HWP)。
实施例中所用碳水化合物包括葡萄糖一水合物(Glu)、蜡状玉蜀黍、玉蜀黍淀粉、干葡萄糖糖浆(DGs)、小麦淀粉、低聚果糖(oligo)、木薯淀粉糊精(K4484)、改性淀粉(Capsul)、改性淀粉(Hi-Cap 100)、Hi-Maize、Hylon VII、Novelose 260和Novelose 330、马铃薯淀粉、藻酸钠、κ角叉菜胶、高甲氧基果胶(HMP)和瓜尔胶。
蛋白-碳水化合物包封剂的制备在某些情况下，将蛋白和碳水化合物的未反应混合物(称作NonMRP制剂，因为这些没有被加热诱导美拉德反应产物的形成)用作包封基质。制备反应的蛋白-碳水化合物包封剂(称作MRP制剂，因为这些被加热诱导美拉德反应产物的形成)时，将蛋白溶于60℃的水中，使用高剪切混合器，然后加入糖、淀粉或选择的碳水化合物。还可加入多糖，在加入到蛋白-糖混合物中前，首先使多糖在90℃的水中水合。调节蛋白-糖/淀粉/树胶混合物的pH至7.5。然后将混合物填充到3升容器中，密封并在曲颈瓶中加热至98℃，保持30分钟，然后冷却至室温。在下面实施例中给出微囊制剂以及用于制造微囊的方法。
蛋白-淀粉包封剂的制备将蛋白溶于60℃水中，制备15％总固体(TS)溶液，其中使用高剪切混合器。准备淀粉(未加工的或加热的，加热且微流化的，挤压的，高压处理的和超声处理的)并单独加工，在70℃水中制备10％TS溶液或分散液(见下面详细描述的进行微囊包封的淀粉的制备)。将15％TS蛋白溶液与10％TS淀粉混合，得到具有1∶1蛋白∶淀粉比的12％TS混合物。需要MRP时，将混合物填充到3升容器中，密封并在曲颈瓶中加热至98℃，保持30分钟，然后冷却至60℃。
进行微囊包封的淀粉的制备粗的或未加工的60℃下，将10％TS淀粉分散液(没有预-处理)与15％TS蛋白溶液混合。
加热处理在73×82mm容器中，121℃下加热20％TS的各淀粉分散液(除马铃薯淀粉，其使用10％TS分散液是由于20％TS的高粘度)60分钟。一经加热处理，加入70℃去离子水，在高剪切混合器中稀释样品至10％TS。60℃下，将该加热处理的淀粉与15％TS蛋白溶液混合。然后用该混合物用于生物活性剂的微囊包封。
加热处理和微流化处理在73×82mm容器中，121℃下加热20％TS各淀粉分散液(除马铃薯淀粉，其使用10％TS分散液是由于20％TS的高粘度)60分钟。一经加热处理，加入70℃去离子水，在高剪切混合器中稀释样品至10％TS，并通过小规模M-210B EH微流化器(MFIC，Newton MA，USA)在60℃下处理。使用425μm Q50Z辅助处理模块和200μm E230Z交互作用室的组合以800bars操作3遍(用于分散和细胞分解)。60℃下，将微流化(MF)淀粉与15％TS蛋白溶液混合进行微囊包封。
加热处理和超-高压处理在73×82mm容器中，121℃下加热20％TS淀粉分散液60分钟。一经加热处理，加入70℃去离子水，在高剪切混合器中稀释样品至10％TS，并使用HPP-QFP 35L装置，通过超-高压处理，6,000bars处理15分钟。60℃下，将超-高压处理的(HPP)淀粉与15％TS的蛋白溶液混合进行微囊包封。
加热处理和超声处理在73×82mm容器中，121℃下加热20％TS淀粉分散液60分钟。一经加热处理，加入70℃去离子水，在高剪切混合器中稀释样品至10％，并使用20KHz装置，以50ml/分钟@380瓦超声处理。60℃下，将超声处理的(US)淀粉与15％TS蛋白溶液混合进行微囊包封。
挤压使用螺旋直径40mm，长度与直径比为25∶1，低剪切螺旋构型的双-螺旋挤压机(MPF 40型，APV Baker，Peterborough PE3-6TA，England)处理抗性淀粉。试验过程中使用4mm模。以15kg h-1将原料填充到端口1中，使用重量分析给料器(Ktron Soder AG CH-5702，Niederlenz)进行抗性淀粉处理，并用量泵(Brook Crompton，Huddersfield，England)将水注入到端口2中。注入20-40％桶水分，且随着螺旋速度从150增加至250rpm，模温度从140℃-178℃之间变化。将挤压的抗性淀粉研磨成0.2mm粒径的粉末。60℃下，将10％TS的挤压淀粉分散液与15％TS蛋白溶液混合进行微囊包封。
水包油乳液的制备将蛋白-碳水化合物混合物和金枪鱼油分别预-热至60℃。使用Silverson高剪切混合器将生物活性芯料加入到蛋白-碳水化合物混合物中。然后使用Rannie匀化机在两个阶段以350和100bar压力匀化该混合物。
乳液的喷雾干燥使用Niro生产微型喷雾干燥器，在50-60℃给料温度、180℃进口温度和80℃出口温度下将匀化乳液喷雾干燥。从主室收集粉末并包装。
金枪鱼油粉末中溶剂可提取脂肪的评估溶剂可提取的评估是以Pisecky方法为基础的(Handbook of MilkPowder Manufacture，1997)，只是使用石油醚代替四氯化碳。将50ml石油醚(b.p.40-60℃)加入到10g粉末中。在塞好的烧瓶中搅拌该混合物15分钟。将混合物过滤，并使用旋转蒸发器在60℃下蒸发溶剂。然后在烘箱中105℃干燥剩余的脂肪残渣1小时。
微囊的体外试验微囊在胃和小肠中的稳定性是通过评价微囊的油-释放性质而评估的(a)37℃下在模拟胃液(SGF)(pH 1.2)中培养2小时，并在摇动器水浴恒温箱中以100rpm摇动和(b)在SGF中培养(37℃下2小时，并在摇动器水浴恒温箱中以100rpm摇动)，接着与模拟肠液(SIF)(pH6.8)(37℃3小时和100rpm)接触。按照US Pharmacopeia(USPharmacopeia 2000 & National Formulatory(USP 24 NF 19)，Rockville，MD)给出的方法制备SGF和SIF。
评价体外从微囊释放的油
测量源于所培养样品的溶剂可提取的脂肪。将样品转移到250ml塞好的分液漏斗中，并用石油醚提取(75ml外加2×25ml)。每次提取后，通过相分离滤纸过滤样品，得到溶剂相。除去溶剂，回收释放的油。
评价体外释放的黄体素用上面所列的SGF(pH 1.2)和SIF(pH6.8)顺序培养含黄体素(1.0g)的微囊。为了评估释放的黄体素，测量源于所培养样品的溶剂可提取的黄体素。提取在离心试管中进行。用石油醚(15ml外加2×10ml)提取样品。在每次提取之后将样品离心(2000rpm，10分钟)并除去顶部的溶剂层。在用石油醚稀释前，通过相分离滤纸过滤结合的溶剂提取物。在444nm测量稀释提取物的吸光度并测定所提取黄体素的浓度。
评价体外释放的三丁酸甘油酯如上所列，用SGF(pH 1.2)和SIF(pH 6.8)顺序培养含三丁酸甘油酯(1.0g)的微囊。评价释放的三丁酸甘油酯时，直接使用仅与SGF接触的样品并将顺序与SGF和SIF接触的样品调节至pH2。向该混合物中加入2.5g NaCl和15ml二氯甲烷，并在5℃下以2500rpm离心该混合物10分钟。除去水层并保留，同时将二氯甲烷层倾倒在锥形烧瓶中，且不搅动浮在二氯甲烷层顶部的凝胶状沉淀。用另外15ml二氯甲烷提取具有凝胶状沉淀的水层。过滤(0.45μm PTFE注射滤器)之前，在无水Na2SO4上干燥二氯甲烷提取物。在氮气下，在温热水浴中除去二氯甲烷。将提取的物质溶于10ml己烷/异-丙醇(99∶1，v/V)中并在冰箱中储存该溶液。通过标准相HPLC分析提取物中三丁酸甘油酯和丁酸的含量[柱PVA-Sil guard和分析(250mm×4.6mm I.D.)柱；UV检测器(210nm)]。
微囊的体内试验将约10周大的雄性Sprague-Dawley大鼠用于体内研究。在给药前，使大鼠禁食固体食物24小时，但可自由饮用含2.5％葡萄糖、0.5％NaCl和0.005％KCl(所有均为w/v)的水。
放射性标记的金枪鱼油的制备将0.5ml或25μCi放射性标记的示踪剂[1-14C]18:3([14C]亚麻精，50-60mCi/mmol；50μCi/mL)加入到4.56g金枪鱼油中。制备两批具有放射性标记的亚麻精的金枪鱼油样品，一批用于包封油处理(见制剂和制造的实施例19)，一批没有(未包封)油处理。
大鼠处理在治疗当天，使用不锈钢管饲针给大鼠胃内喂饲与放射性标记的示踪剂混合的0.3ml鱼油[14C]18:3(0.27g金枪鱼油+0.03ml示踪剂[14C]18:3)用于对照处理或2ml乳液(0.09g金枪鱼油+0.01ml示踪剂[14C]18:3)用于微囊包封处理。
组织采样在处理后4、9和14小时的时间点，将大鼠麻醉并通过贲门穿刺采集血液样品。除去胃、小肠、盲肠和结肠。将小肠分为两部分，用0.9％NaCl冲洗各GI道节段，收集冲洗液并冷冻。然后将GI道节段冷冻用于随后分析。并在该时间点收集粪便进行分析。将组织和粪便称重并分析和称重采集的样品。
组织样品分析计算含所有未吸收的油(释放的和包封的油)的GI道冲洗液的放射性，以评价放射性总量。将组织样品过夜溶于BTS-450R组织加溶剂中。将粪便物质溶于BTS-450R中，同时进行某些在先处理。将液体闪烁鸡尾酒Ready OrganicR加入到各样品中，样品在Packard1500 Tri-Carb Scintillation Counter中经过液体闪烁计数。
实施例1加入蛋白-葡萄糖/干葡萄糖糖浆粉或蛋白-低聚糖的未加热或加热混合物作为包封剂的含25％油的粉末的制剂和制造
实施例2加入蛋白-葡萄糖/干葡萄糖糖浆或蛋白-低聚糖的未加热或加热混合物作为包封剂的含50％油的粉末的制剂和制造
实施例3加入蛋白-淀粉的加热混合物作为包封剂的含25％油的粉末的制剂和制造
实施例4加入蛋白-淀粉的加热混合物作为包封剂的含50％油的粉末的制剂和制造
实施例5加入蛋白-葡萄糖/葡萄糖糖浆或蛋白-低聚糖以及树胶的加热混合物作为包封剂的含25％油的粉末的制剂和制造
实施例6加入蛋白-葡萄糖/葡萄糖糖浆或蛋白-低聚糖以及树胶的加热混合物作为包封剂的含50％油的粉末的制剂和制造
实施例7加入蛋白水解产物-低聚糖以及树胶的加热混合物作为包封剂的含25％油的粉末的制剂和制造
实施例8加入水解产物-低聚糖以及树胶的加热混合物作为包封剂的含50％油的粉末的制剂和制造
实施例9加入酪蛋白酸钠与未加工或加工的抗性淀粉(马铃薯淀粉)的混合物的含25％油的粉末的制剂和制造
实施例10加入酪蛋白酸钠与Hylon VII或预处理的抗性淀粉(Hylon VII)的混合物的含25％油的粉末的制剂和制造
实施例11加入酪蛋白酸钠与Hi-Maize 1043或预处理的抗性淀粉(Hi-Maize 1043)的混合物的含25％油的粉末的制剂和制造
实施例12加入酪蛋白酸钠与Novelose 260或预处理的抗性淀粉(Novelose 260)的混合物的含25％油的粉末的制剂和制造
实施例13加入酪蛋白酸钠与Novelose 330或预处理的抗性淀粉(Novelose 330)的混合物的含25％油的粉末的制剂和制造
实施例14加入酪蛋白酸钠与Hylon VII或高压处理或超声处理的抗性淀粉(Hylon VII)的混合物的含25％油的粉末的制剂和制造
实施例15加入酪蛋白酸钠与未加工或预-处理的淀粉的未加热和加热混合物的含25％油的粉末的制剂和制造
实施例16加入蛋白-糖-淀粉的加热和未加热混合物作为包封剂的含25％(溶于油中的黄体素)的粉末的制剂和制造
实施例17加入蛋白-糖或蛋白-糖-RS淀粉的加热混合物作为包封剂的含25％甘油三丁酸酯的粉末的制剂和制造
实施例18加入NaCas-糖-HylonMF或NaCas-HylonMF或NaCas-StarPlusMF的加热混合物作为包封剂的含25％金枪鱼油的粉末的制剂和制造
实施例19用于体内试验的、加入蛋白-糖-RS淀粉的加热混合物作为包封剂的含25％金枪鱼油(+放射性标记的示踪剂)的粉末的制剂和制造
体外微囊的特性实施例1制剂的性质在附图的图1中表示。所有粉末(粉末中含25％脂肪)中的溶剂可提取的脂肪均低于(总脂肪的)3％，表明包封效率良好。所有制剂在SGF中释放的油均低于总脂肪的2％。基于酪蛋白的微囊在SGF+SIF中释放的油低于总脂肪的4％，基于WPI的微囊至多达总脂肪的22％。在这些实施例中，基于NaCas的制剂较之基于WPI的制剂提供更好的保护。且将加热处理应用于WPI-糖包封剂可增加在SGF+SIF中的释放。根据蛋白的类型以及是否向包封剂应用加热处理，芯料可定向向GI道中的特定位点释放。
实施例2制剂的性质在附图的图2中表示。所有粉末(粉末中含50％脂肪)中的溶剂-可提取的脂肪均低于(总脂肪的)3％，表明当脂肪与包封材料的比从25％脂肪粉末中的1∶3增加至50％脂肪粉末中的1∶1时，维持了良好的包封效率。所有制剂在SGF中释放的油均低于总脂肪的2％。基于酪蛋白的微囊在SGF+SIF中释放的油低于总脂肪的4％，基于WPI的微囊至多达总脂肪的30％。图2中50％脂肪粉末的微囊释放性质趋势反映出在25％脂肪粉末的图1中观察的那些。在这些实施例中，基于NaCas的制剂较之基于WPI的制剂提供更好的保护。且向WPI-糖包封剂应用加热处理可增加在SGF+SIF中的释放。根据蛋白的类型以及是否向包封剂应用加热处理，芯料可定向向GI道中的特定位点释放。
实施例3制剂的性质在附图的图3中表示。使用加热的蛋白-淀粉作为包封剂的制剂(25％脂肪粉末)具有较低的溶剂可提取脂肪(＜1％总脂肪)。所有制剂在SGF中释放的油均低于总脂肪的2％。基于酪蛋白的微囊在SGF+SIF中释放的油低于总脂肪的4％，基于WPI的微囊至多达总脂肪的12.5％。在这些实施例中，基于NaCas的制剂较之基于WPI的制剂提供更好的保护。根据所用蛋白的类型，芯料可定向向GI道中的特定位点释放。
实施例4制剂的性质在附图的图4中表示。使用加热的蛋白-淀粉作为包封剂的制剂(50％脂肪粉末)较之25％脂肪粉末的相应制剂具有较高的溶剂可提取脂肪(1-20％总脂肪)。所有制剂在SGF中释放的油均低于总脂肪的2％。基于酪蛋白的微囊在SGF+SIF中释放的油低于总脂肪的5％，基于WPI的微囊至多达总脂肪的15％。在这些实施例中，基于NaCas的制剂较之基于WPI的制剂提供更好的保护。根据所用蛋白的类型，芯料可定向向GI道中的特定位点释放。粉末中溶剂可提取的脂肪与SGF和SIF液中溶剂可提取的脂肪无关。
实施例5制剂的性质在附图的图5中表示。对于25％脂肪粉末而言，使用树胶以及蛋白-葡萄糖/葡萄糖糖浆粉或蛋白-低聚糖作为包封剂产生在粉末(＜3％总脂肪)和SGF(＜2％总脂肪)中具有较低可提取脂肪的粉末。基于酪蛋白的微囊在SGF+SIF中释放的油低于总脂肪的7％，基于WPI的微囊至多达总脂肪的22.8％。在与SGF和SIF顺序接触后，含树胶的基于酪蛋白酸盐的制剂(图5)较之不含树胶的相似制剂(图1)释放更多脂肪。在这些实施例中，基于NaCas的制剂较之基于WPI的制剂提供更好的保护。根据所用蛋白类型的不同，芯料可定向向GI道中的特定位点释放。
实施例6制剂的性质在附图的图6中表示。相对于含树胶以及蛋白-葡萄糖/葡萄糖糖浆粉或低聚糖的50％脂肪粉末(图6)所观察到的趋势与相对于具有25％脂肪粉末的组合物(图5)所观察到的那些类似。所有制剂在粉末(＜4％总脂肪)和SGF(＜2％总脂肪)中均具有较低的可提取脂肪。基于酪蛋白的微囊在SGF+SIF中释放的油低于总脂肪的5％，基于WPI的微囊至多达总脂肪的23％。对基于WPI的制剂而言，与SGF和SIF顺序接触后，在50％脂肪粉末中释放的油的量(图6)显著高于25％脂肪粉末(图5)。在这些实施例中，基于NaCas的制剂较之基于WPI的制剂提供更好的保护。根据所用蛋白类型的不同，芯料可定向向GI道中的特定位点释放。
实施例7制剂的性质在附图的图7中表示。水解乳蛋白可代替全蛋白用于包封油。对于25％脂肪粉末而言，使用水解蛋白以及低聚糖和多糖作为包封剂可产生在粉末中具有较低可提取脂肪(＜3％总脂肪)的粉末。所有制剂在SGF中释放的油均低于总脂肪的9％。所有制剂在SGF+SIF中释放的油均低于12％。与具有亲代蛋白的相应制剂(酪蛋白酸钠)相比，水解酪蛋白与低聚糖和多糖的结合对于防止油从SGF+SIF中释放不太有效，使用水解乳清蛋白以及低聚糖和角叉菜胶观察到相反的趋势(比较图5和7)。
实施例8制剂的性质在附图的图8中表示。对50％脂肪粉末而言，使用水解蛋白以及低聚糖和多糖作为包封剂可产生在粉末中具有较低可提取脂肪(＜3％总脂肪)的粉末。因为粉末(50％脂肪)中的溶剂可提取脂肪较低，含角叉菜胶的基于水解酪蛋白的制剂在SGF(77％总脂肪)和SGF+SIF(51％总脂肪)中释放大量油。如果定向递送位点是胃或小肠，则该制剂将成为适宜的递送系统。含水解酪蛋白或水解乳清蛋白与高甲氧基果胶的那些较之含角叉菜胶的那些在保护它们的负载方面比较好，其在SGF+SIF中释放低于3％的总脂肪。在这些实施例中，基于HWP的制剂较之基于HCP的制剂提供更好的保护。根据所用蛋白-多糖组合类型的不同，芯料可定向向GI道中的特定位点释放。
实施例9制剂的性质在附图的图9中表示。结果表明使用酪蛋白酸盐和未加工或预-处理马铃薯淀粉的未加热和加热组合制造的25％脂肪粉末具有总脂肪3-8％的溶剂可提取脂肪，其通常高于使用蛋白与糖/干葡萄糖糖浆粉或低聚糖的组合制备的那些。所有使用马铃薯淀粉的制剂均具有非常低的体外油释放。与SGF接触导致释放＜0.6％总脂肪，与SGF和SIF顺序接触导致释放4-8％总脂肪。
实施例10制剂的性质在附图的图10中表示。结果表明使用酪蛋白酸盐和未加工或预-处理Hylon VII淀粉的未加热和加热组合制造的25％脂肪粉末具有占13-26％总脂肪的溶剂可提取脂肪，其通常高于使用蛋白与糖/干葡萄糖糖浆粉或低聚糖或马铃薯淀粉的组合制备的那些，表明含Hylon VII制剂的包封效率明显更低。使用在与蛋白结合前，已经过微流化或挤压的Hylon VII可提高包封效率。所有含Hylon VII的制剂均具有非常低的体外油释放。导致胶囊水合的与SGF的接触可产生＜0.8％总脂肪的最小释放，与SGF和SIF顺序接触产生3-7％总脂肪的释放。
实施例11制剂的性质在附图的图11中表示。结果表明使用酪蛋白酸盐和未加工或预-处理Hi-Maize的未加热和加热组合制造的25％脂肪粉末具有占13-26％总脂肪的溶剂可提取脂肪。使用在与蛋白结合前，已经过微流化或挤压的Hi-Maize可提高包封效率。所有含Hi-Maize的制剂均具有非常低的体外油释放。导致胶囊水合的与SGF的接触可产生＜1％总脂肪的最小释放，与SGF和SIF顺序接触产生4-6％总脂肪的释放。
实施例12制剂的性质在附图的图12中表示。结果表明使用酪蛋白酸盐和未加工或预-处理Novelose 260的未加热和加热组合制造的25％脂肪粉末具有占14-25％总脂肪的溶剂可提取脂肪。使用在与蛋白结合前，已经过微流化或挤压的Novelose 260可提高包封效率。所有含Novelose 260的制剂均具有非常低的体外油释放。导致胶囊水合的与SGF的接触可产生＜1％总脂肪的最小释放，与SGF和SIF顺序接触产生2-6％总脂肪的释放。含Novelose 260制剂的性质与相对于含Hylon VII(图10)或Hi-Maize(图11)观察到的那些类似，其类似Novelose 260(图12)，为RS2型淀粉。
实施例13制剂的性质在附图的图13中表示。结果表明使用酪蛋白酸盐和未加工或预-处理Novelose 330(RS3型淀粉)的未加热和加热组合制造的25％脂肪粉末具有占13-33％总脂肪的溶剂可提取脂肪。使用在与蛋白结合前，已经过微流化或挤压的Novelose 330可提高包封效率。所有含Novelose 330的制剂均具有非常低的体外油释放。导致胶囊水合的与SGF的接触可产生＜1％总脂肪的最小释放，与SGF和SIF顺序接触产生3.1-8.0％总脂肪的释放。
实施例14制剂的性质在附图的图14中表示。结果表明使用新型食品加工技术(即微流化、高压处理或超声处理)和挤压对淀粉进行预处理可提高与作为GI道递送系统的酪蛋白结合使用的淀粉的性质。预处理淀粉在SGF中释放的油低于总脂肪的1.2％。预处理淀粉在SGF+SIF中释放的油低于10％。与含未处理淀粉的制剂相比，所有预处理淀粉在体外油释放的油均较低。
实施例15制剂的性质在附图的图15中表示。结果证实使用天然的非-RS淀粉和它们的预处理相应物以及蛋白可产生具有5.5-13.6％总脂肪的溶剂可提取脂肪的粉末。SGF中释放的油低于总脂肪的2％。SGF+SIF中释放的油为12-14％(图15)，其稍高于使用抗性淀粉以及蛋白进行微囊包封所观察到的(见图9-14)。
含溶于油中的黄体素的实施例16制剂的性质在附图的图16中表示。结果证实粉末微囊中的黄体素受到保护(0.4-2.5％未包封的黄体素)。SGF中释放的黄体素也非常低(2.5-4％总黄体素)。SGF+SIF中释放的黄体素为34-51％(图16)。
含三丁酸甘油酯的实施例17制剂的性质在附图的图17中表示。在NaCas-糖制剂中，在与SGF和SIF顺序接触后，所有三丁酸甘油酯均释放，在NaCas-糖-RS淀粉制剂中至多达83％。这些结果表明含RS淀粉的制剂提高了GI道中三丁酸甘油酯的保护。
使用NaCas-糖-HylonMF或NaCas-HylonMF或NaCas-StarPlus MF的加热混合物作为包封剂的含25％金枪鱼油的实施例18制剂的性质在附图的图18中表示。结果证实在NaCas-Hylon制剂中加入葡萄糖可提高粉末微囊的包封效率，而不影响在SGF和SGF+SIF中的释放。在含抗性淀粉以及NaCas的制剂中使用乙酰化淀粉(StarPlus A)或丙酰化(proprionylated)淀粉(Starplus P)代替Hylon可使在SGF+SIF中的释放从Hylon的5％分别增加至Star Plus A的12％和StarPlusP的25％(图18)，但在SGF中释放的量没有差异。
金枪鱼油胶囊体内释放性质体内实验(实施例19的制剂)结果在附图的图19a和19b中表示。腔内含物以放射性剂量的百分比表示，从而表示处理组之间的相对数量。图表明4、9和14小时后，用游离油的C14亚麻精给药后回收的放射性剂量的百分比。这包括腔内含物、组织和粪便。数据以总的腔放射性百分比表示，从而表示系统的相对分布。各实例中所有大鼠均为n＝5，而图19b中，14小时时n＝4。
结果表明在第9小时，与游离油的处理组相比(其第4小时在盲肠中仅约为5％，第4小时在结肠中约为10％)，在第9小时具有最小量的放射性(图19b)，使用微囊包封油的处理组可产生较高的盲肠和结肠(18％和35％)放射性(图19a)。游离油的处理组在所有时间点时的腔中放射性水平均较低，其表明甚至在第4小时，对CO2存在显著吸收和代谢。整个体内研究表明微囊包封方法对于保护鱼油在胃和上部GI道中过早吸收和代谢方面相当成功。对于微囊包封油处理组而言，回收在第4和9小时较高，且在这些时间点，放射性第4小时在胃中，或第9小时在盲肠和结肠中。盲肠和结肠中的较高含量表明微囊包封油通过小肠而没有显著吸收。
对于游离油，少量首先到达盲肠和结肠，因为在所有时间点，剂量的回收均较低，表明较高的代谢。甚至在第4小时的时间点，油已经通过小肠。第14小时，各组几乎没有放射性标记留存于组织中，表明转化成内源性脂类并不显著。
根据上面所述，本领域技术人员将认识到本发明可提供一种使用简单且有效的针对结肠的递送载体，同时可在储存和加工过程中保护敏感的芯料。本领域技术人员还将认识到，在不背离本发明教导的情况下，通过改变包封蛋白和碳水化合物，可以各种不同的实施方案实行本发明。
权利要求
1.一种储存和施用储存不稳定的治疗和营养剂以定向递送到胃肠道中预定位置的方法，其包括将储存不稳定的治疗和营养剂包封在包封剂中的步骤，所述包封剂通过将食品级处理的碳水化合物与水溶性食品级蛋白结合形成。
2.权利要求1所述的方法，其中对碳水化合物材料进行处理，以使包封剂材料的乳液稳定并增加碳水化合物中糖还原基的数目。
3.权利要求1所述的方法，其中碳水化合物选自含还原糖基的那些、低聚糖、未加工的、改性的、抗性的、乙酰化的、丙酰化的和丁基化的淀粉。
4.权利要求1或3所述的方法，其中蛋白选自乳蛋白，包括酪蛋白和乳清蛋白。
5.一种用于储存不稳定的治疗和营养剂的包封材料，其在胃肠道中的预定位置释放治疗和营养剂，其中该微囊包封材料是通过将食品级处理的碳水化合物与水溶性食品级蛋白结合形成。
6.权利要求5所述的包封材料，其中对碳水化合物材料进行处理，从而使包封剂材料的乳液稳定并增加碳水化合物中糖还原基的数目。
7.权利要求5所述的包封材料，其中碳水化合物选自含还原糖基的那些、低聚糖、未加工的、改性的、抗性的、乙酰化的、丙酰化的和丁基化的淀粉。
8.权利要求5或7所述的包封材料，其中蛋白选自乳蛋白，包括酪蛋白和乳清蛋白。
9.一种用于将营养或治疗剂递送到胃肠道的可口服给药的营养或治疗产品，其中该药剂包括油或油溶性或油分散性组分，其被包封在权利要求5所述的材料中。
10.一种制备权利要求9所述的营养或治疗产品的方法，其包括下列步骤a)选择营养或治疗性的油、油溶性或油分散性的营养或治疗剂，b)将水溶性膜形成蛋白和处理过的碳水化合物分散于水相中，c)将组分(a)与组分(b)混合并将该混合物均化得到乳液，d)任选干燥乳液，得到粉末状制剂，其中营养或治疗性油或药剂被组分(b)包围。
11.权利要求10所述的方法，其中水溶性膜形成蛋白选自乳蛋白包括酪蛋白和乳清蛋白。
12.权利要求10所述的方法，其中对碳水化合物材料进行处理，从而使包封剂材料的乳液稳定并增加碳水化合物中糖还原基的数目。
13.权利要求10所述的方法，其中碳水化合物材料选自含有还原糖基的那些、低聚糖、未加工的、改性的、抗性的、乙酰化的、丙酰化的和丁基化的淀粉。
14.权利要求13所述的方法，其中水溶性膜形成蛋白选自乳蛋白，包括酪蛋白和乳清蛋白。
全文摘要
一种用于储存不稳定的治疗和营养剂的微囊包封材料，其在胃肠道中的预定位置释放治疗和营养剂，其中该包封材料是通过将食品级处理的碳水化合物与水溶性食品级蛋白结合形成。该治疗和营养剂形成油相，可用水分散或溶解的包封剂将其乳化，从而包封该治疗和营养剂。这些药剂可以是油或油溶性的或油分散性的。可被包封的药剂包括脂类(油，包括对氧敏感的油、脂肪酸、甘油三酯)和油溶性及油分散性成分(包括药物、益生菌、蛋白治疗剂和生物活性剂)。所用蛋白可包括任何膜形成水溶性蛋白或水解蛋白且包括乳蛋白，如酪蛋白及其衍生物或乳清蛋白。碳水化合物组分可以是含还原糖基的那些、低聚糖和淀粉(未加工的、改性的、抗性的、乙酰化的、丙酰化的和丁基化的淀粉)。
文档编号B01J13/14GK1893930SQ200480037274
公开日2007年1月10日 申请日期2004年11月22日 优先权日2003年11月21日
发明者M·A·奥古斯丁, L·桑瓜斯里, R·黑德 申请人:联邦科学和工业研究组织