使用具有增加的熔点的吸热材料层使热敏性生物活性材料分层和微囊化的制作方法

使用具有增加的熔点的吸热材料层使热敏性生物活性材料分层和微囊化的制作方法
【专利摘要】在此提供了一种分层的微囊化结构以及一种制备该分层结构的方法。该分层微囊包括具有特定安排顺序的不同包衣层，其中每一层由至少一种相变材料和一种核心基质组成，该至少一种相变材料能够从周围吸收热量并且经由在特定温度(例如，熔点)下发生的熔化过程而仍保持恒定温度或不显著的温度增加，该核心基质具有包埋于其中的一种热敏性组分。该分层微囊化结构以一种方式进行设计，其方式为使得这些层以从内向外熔点增加的顺序进行安排。微囊化方法包括以下步骤：使用一种熔融材料对敏感活性材料进行干燥冷却制粒，从而产生一种核心基质，并且使用具有增加的熔点的吸热材料进行分层。该核心基质通过具有不同熔点的不同相变材料层进行包衣，从而产生一种分层微囊结构。在分层过程之后，该分层微囊可以任选地通过在GI道中可溶的一个最外层对其进行包衣。
【专利说明】使用具有增加的熔点的吸热材料层使热敏性生物活性材料 分层和微囊化 发明领域
[0001] 本发明涉及益生菌，并且具体地但不排他地涉及用于在制造、储存和/或运输、以 及给予至哺乳动物受试者（如人受试者）中的一个或多个过程中维持益生菌稳定性的方法 和组合物。
[0002] 发明背景
[0003] 益生菌是活的微生物食品补充剂，它通过支持天然存在的肠道菌群、通过与胃肠 道中的有害微生物竞争、通过协助有用的代谢过程、并且通过增强宿主生物体针对有毒物 质的抗性来有益地影响宿主。益生菌可以诱导许多有益作用。一些实例是：减轻乳糖不耐 受、抑制致病菌和寄生虫、减轻腹泻（针对幽门螺杆菌的活动）、预防结肠癌、改善或预防便 秘、原位产生维生素、调节血脂、以及调节宿主免疫功能。在家养动物和水生动物中，它们还 可以提高生长、存活以及与疾病和不利培养条件有关的抗逆性。因此，在将益生菌包括到人 食物和动物饲料中方面存在相当大的兴趣。
[0004] 益生菌生物体应在产品使用期限期间存活，以便是有效的。益生菌生物体通常并 入到乳制品（如酸乳）中。
[0005] 益生菌生物体通常还作为0TC药物给予，如马他弗（Mutaflor)，它是含有大肠杆 菌菌株尼氏（Nissle) 1917作为活性成分的益生菌药物。这类益生菌的需求在抗生素治疗 之后特别增强，在抗生素治疗过程中，存在于下部GI道中的天然微生物群落可能受到严重 损害。然而，在这种情况下，有益的微生物应被递送在下部GI道中并且特别是递送到结肠。
[0006] 其中涉及抗生素给予的许多药物治疗通常杀死肠内所有或大部分的有益细菌。
[0007] 在一段时间的抗生素过程中并且在之后持续延长的时段，通常推荐通过服用益生 菌来保护肠。
[0008] 特别是如果在抗生素治疗之后发展了不良假丝酵母，那么一种替代方法是服用包 含应被递送到下部GI道中的适当益生菌的保护性补充剂。这种治疗被认为置换了假丝酵 母和其他有害细菌。
[0009] 将益生菌作为0TC药物抑或保护性补充剂给予，主要感兴趣的是向结肠提供益生 菌的特异性递送。出于这个原因，应用适当的薄膜包衣聚合物对益生菌进行包衣以阻止益 生菌在上部GI道中释放，从而用于结肠特异性递送。
[0010] 益生菌的活性和长期稳定性可以受多种环境因素影响；例如，温度、pH、水/湿度 和氧气或氧化剂或还原剂的存在。众所周知，许多热敏性益生菌在甚至环境温度（AT)下 储存过程中会立即失去其活性。通常，益生菌在与其他食物成分混合之前或过程中必须进 行干燥。由于干燥过程所诱导的温度、机械、化学以及渗透应力，干燥过程可能经常导致显 著的活性损失。活性损失可以在许多不同的阶段发生，包括干燥、在初始制造、最终产品制 备（如果益生菌旨在用于药物治疗，那么包括包囊化和包衣过程）（在暴露于高温、高湿度 以及氧气时）、运输、长期储存过程中，以及在胃肠（GI)道中消耗和通过（暴露于低pH、蛋 白水解酶以及胆汁盐）之后。用活细胞生物体或益生菌制造食物或食料是特别具有挑战性 的，因为益生菌对氧气、温度以及水分非常敏感，而这些实际上是食料的条件。
[0011] 许多益生菌主要在它们为活的时展示其有益作用。因此，它们需要在制造过程和 保质期内存活。同样，它们应该在到达其定殖位置之前在消耗食物时在胃肠道条件（如胃 中存在的极低pH)下存活。虽然许多商业益生菌产品可供用于动物和人消耗，但是它们中 的大多数在制造过程、运输、储存期间以及在动物/人GI道中失去其存活力。
[0012] 为了补偿这类损失，在产品中包含过量的益生菌，以预期一部分将存活下来并且 到达其靶标。除这些产品的不可靠的保质期存活力之外，这类实践当然不是成本有效的。
[0013] 已在本领域中使用了各种保护剂，具有不同程度的成功。这些包括蛋白质、某些聚 合物、脱脂乳、甘油、多糖、寡糖、以及二糖。二糖如蔗糖和海藻糖是特别有吸引力的冷冻保 护剂，因为它们实际上在干旱时期过程中帮助植物和微生物细胞保持一种滞生（suspended animation)状态。海藻糖已显示在环境空气干燥和冷冻干燥二者中是一种用于多种生物材 料的有效保护剂。
[0014] 可替代地，益生菌微生物可以通过涉及采用一种薄膜形成物质的肠溶包衣技术来 进行包囊化，通常通过将含有肠溶聚合物和通常其他添加剂（如糖或蛋白质）的液体喷涂 到干燥益生菌上（柯（Ko)和平（Ping)WO 02/058735)。然而，肠溶包衣过程本身涉及加热 和高湿度水平，这二者都是益生菌存活力的破坏性参数。
[0015] 发明的简要概述
[0016] 许多益生菌可能是温度敏感的并且因此受制于缺乏延长的保质期。因此，它们在 加工、运输和储存过程中以及在递送到胃肠道的过程中需要保护以维持存活力。【背景技术】 未能为以下这个问题提供一种解决方案：在制造、储存和/或运输以及摄取过程中维持益 生菌存活力，同时还提供处于一种适合于由哺乳动物受试者（例如像人受试者）摄取的形 式的益生菌。
[0017] 本发明通过提供一种含有这些益生菌的分层组合物来克服【背景技术】的这些缺点， 其中这些层是温度特异性的，包含适合于人摄取的材料。通常根据本发明的至少一些实施 例，术语"人"还假定涵盖哺乳动物。还提供了其使用和制备的方法。仅出于讨论的目的并 且不希望以任何方式限制，优选将组合物制备成处于如在此所描述的分层微囊形式。
[0018] 分层微囊可以包括具有一种特定安排顺序的不同包衣层，其中每一层可以由至少 一种相变材料和一种核心基质组成，该至少一种相变材料能够从周围吸收热量并且经由在 特定温度（例如，熔点）下发生的熔化过程仍保持恒定温度或不显著的温度增加，该核心基 质具有包埋于其中的一种热敏性组分。分层微囊化结构以一种方式进行设计，其方式为使 得这些层以从内向外熔点增加的顺序进行安排。任选地，该组合物然后用一种肠溶包衣层 进行包衣。
[0019] 一种微囊化方法的非限制性实例任选地包括使用一种熔融材料对一种敏感活性 材料进行干燥冷却制粒，从而产生一种核心基质，并且使用具有增加的熔点的吸热材料进 行分层。任选地、另外地或可替代地，热熔方法可以用于某些层，例如像用于外部肠溶包衣 层。
[0020] 核心基质可以通过具有不同熔点的不同相变材料层进行包衣，从而产生一种分层 微囊结构。在分层过程之后，该分层微囊可以任选地通过在GI道中可溶的一种肠溶包衣层 进行包衣。
[0021] 不希望受封闭的列表限制，出人意料地发现当保存在某种保护性组合物中时，益 生菌在环境温度下被保护持续延长的时间段。保护性组合物的另外品质是一个快速且成本 有效的制备过程和在许多种类的固体剂型中的保护。
[0022] 在至少一些实施例中，本发明提供一种用于制备耐热益生菌以用于营养上或营养 补充上或药学上可接受的产品的方法和组合物，该方法和组合物包括：(a)处于粒子形式 的一种核心组合物，该核心组合物含有益生菌和至少一种基质，该基质任选地包含至少一 种糖化合物（如麦芽糖糊精、海藻糖、乳糖、半乳糖、蔗糖、果糖等），一种稳定剂（如氧清 除剂（抗氧化剂），如L-半胱氨酸碱或L-盐酸半胱氨酸），具有低于50°C并且高于25°C、 优选低于45°C并且高于25°C、以及最优选低于40°C并且高于25°C的熔点的至少一种粘合 齐IJ，任选地一种填充剂（如微晶纤维素），以及任选地其他食品级成分，其中混合物中的益 生菌总量按该核心组合物的重量计是从约10%至约90% ;(b)为最内部的包衣层的一个 第一包衣层，该第一包衣层包含至少一种第一相变材料（PCM)，该至少一种第一相变材料具 有低于60°C并且高于20°C、优选低于55°C并且高于20°C以及最优选低于50°C并且高于 20°C的熔点，从而在这些益生菌核心粒子周围形成一个稳定膜；(c) 一个第二包衣层，该第 二包衣层包含至少一种第二相变材料（PCM)，该至少一种第二相变材料具有低于60°C并且 高于20°C、优选低于55°C并且高于20°C、以及最优选低于50°C并且高于20°C的熔点，从而 在用该第一包衣层包衣的这些益生菌核心粒子周围形成一个稳定膜，该第二PCM具有高于 该第一 PCM的熔点；（d)任选地一个第三包衣层，该第三包衣层包含至少一种第三相变材 料（PCM)，该至少一种第三相变材料具有低于60°C并且高于20°C、优选低于55°C并且高于 20°C、以及最优选低于50°C并且高于20°C的熔点，从而在用该第二包衣层包衣的这些益生 菌核心粒子周围形成一个稳定膜，该第三PCM具有高于该第二PCM的熔点；(e)任选地随 后更多个包衣层，其中每一层包含至少一种相变材料（PCM)，该至少一种相变材料具有低于 60°C并且高于20°C、优选低于55°C并且高于20°C、以及最优选低于50°C并且高于20°C的熔 点，从而在用前一个包衣层包衣的这些益生菌核心粒子周围形成一个稳定膜，其中每种PCM 具有高于组成前一个层（底下一层）的PCM的熔点；（d)任选地并且优选地一个最外层，该 最外层包含在GI道中可溶的一种聚合物，从而获得一种提供稳定的益生菌颗粒或微囊的 分层结构，以用于形成一种用以口服给予的剂型。任选地，这些含有益生菌的粒子是处于颗 粒或更精细微粒的形式，例如像粉末。
[0023] 两个PCM层以及最外层可以任选地进一步包含至少一种赋形剂，例如像，增塑剂、 助流剂（包括但不限于二氧化硅）、润滑剂以及抗粘附剂（包括但不限于微晶纤维素、滑石 或二氧化钛）。稳定的细菌在其中存在暴露于高温的制造或制备过程或进一步处理过程 (如包衣过程）期间能够抵抗。所得的稳定细菌在环境温度下的储存条件过程中能够进一 步抵抗。
[0024] 所得的稳定益生菌颗粒或微囊任选地并且优选地适合于掺合/添加到食物产品 中，如巧克力、奶酪、奶油、调味汁、蛋黄酱、以及饼干馅（fill-in)，这些益生菌粒子包含耐 氧、耐环境温度以及耐湿度的益生菌。稳定的细菌在其中存在暴露于高温的制造或制备过 程期间能够抵抗。稳定的细菌在环境温度下的储存条件过程中、甚至在将它们添加到食物 广品中之后能够进一步抵抗。
[0025] 附图简要说明
[0026] 在此根据一些说明性实施例描述的本发明将从结合附图的以下详细说明更全面 地理解和了解，在附图中：
[0027] 图1(a)和图1(b)是示出作为温度T的函数的热含量Q的图的示意性图解。
[0028] 图2是展示缓慢的冷却速率对具有不同分子量的PEG的熔点的作用的图的示意性 图解。
[0029] 图3是展示快速的冷却速率对具有不同分子量的PEG的烙点的作用的图的示意性 图解。
[0030] 图4是展示缓慢冷却对包含PEG 1500和PEG 6000的一种共混物的熔点的作用的 图的示意性图解。
[0031] 图5是展示快速冷却对包含PEG 1500和PEG 6000的一种共混物的熔点的作用的 图的示意性图解
[0032] 图6是展示快速冷却对包含PEG 1000和PEG 6000的一种共混物的熔点的作用的 图的示意性图解
[0033] 图8是包含PEG 1000和PEG 2000的一种层压结构的温谱图的示意性图解
[0034] 图9是包含PEG 1000、PEG 2000以及PEG 4000的一种层压结构的温谱图的示意性 图解
[0035] 图10是包含PEG 1000、PEG 2000以及PEG 8000的一种层压结构的温谱图的示意 性图解
[0036] 图11是包含PEG 1000、PEG 4000以及PEG 8000的一种层压结构的温谱图的示意 性图解
[0037] 图12是包含PEG 1500、PEG 6000以及PEG 8000的一种层压结构的温谱图的示意 性图解
[0038] 优选实施方式的详细说明
[0039] 对于许多敏感益生菌以及药学上或营养补充上具有活性的材料来说，温度维持低 于临界温度是非常重要的，在该临界温度下它们可能损失大部分的活力、存活力和/或生 物活性。存在许多基于敏感益生菌以及药学上或营养补充上具有活性的材料的这类产品暴 露于或可能暴露于增加的温度的原因，包括但不限于在制造、运输以及储存过程中的增加 的温度。
[0040] 现在已发现，益生菌可以通过基于具有特定安排顺序的相变材料包衣层的所希望 的组合的分层方法来出人意料地有效地稳定，以用于在食品制备和药用产品、营养补充产 品以及营养产品制备过程中使用。将细菌配制在用包衣层包衣的核心或颗粒中，从而获得 甚至在环境温度下在延长的储存时间之后提供存活的益生菌生物体的益生菌组合物，该组 合物在含有根据本发明的受保护的益生菌的食物或药用产品、营养补充产品以及营养产品 的储存和保质期内是进一步稳定的并且能够在口服给予之后将存活的细菌给予至胃肠道。
[0041] 选择每一层的材料以使得制造过程温度对于更靠近含有益生菌的核心的层来说 更低，但是对于远离含有益生菌的核心的层来说更高。这种组合使得益生菌能够受到保护， 但还为所得组合物提供令人希望的特征，就总体包衣产品的强度和稳定性、在需要高温的 外层上使用令人希望的材料的能力、将令人希望的制造方法用于需要高温的外层的能力等 等而言。
[0042] 在至少一些实施例中，本发明涉及一种用于制备用以并入到以下中的针对高温受 保护的益生菌的方法：食物，如奶油、饼干奶油、饼干馅、巧克力、调味汁、奶酪、蛋黄酱等； 或处于固体剂型（如粒子、珠粒、微球、颗粒、微型片剂、片剂、囊片、胶囊、MUPS)和液体剂型 (如糖浆、饮料等）的药用产品、营养补充产品以及营养产品。
[0043] 在本发明的一个重要实施例中，含有稳定的益生菌颗粒或微囊的剂型进一步任选 地并且优选地被一种肠溶聚合物包衣，该肠溶聚合物可以进一步提供针对通过GI道的破 坏性参数如低pH环境和酶的保护。
[0044] 最外层包含一种聚合物，该聚合物进一步提供针对氧或湿度或氧和湿度二者的保 护并且在GI道中是可溶的，从而获得一种提供稳定的益生菌颗粒或微球的分层结构，以用 于形成用以口服给予的一种剂型。在本发明的一个重要实施例中，含有稳定的益生菌颗粒 或微囊的剂型进一步任选地并且优选地被一种肠溶聚合物包衣，该肠溶聚合物可以进一步 提供针对通过GI道的破坏性参数如低pH和酶的保护。产品还可以任选地在包括一种热熔 制粒法的一个过程中制备而不损害益生菌。
[0045] 根据本发明，提供一种用于制备用以在环境温度下为食物产品或营养上或营养补 充上或药学上可接受的产品提供高稳定性和延长的保质期的耐高温益生菌的方法，根据一 个优选实施例，该方法包括一种用于制备微囊、颗粒状或特定益生菌的方法，这些微囊、颗 粒状或微粒状益生菌具有i)具有益生菌并且可以包含至少一种稳定剂、抗氧化剂、基质、 填充剂、粘合剂、以及其他赋形剂的核心；并且进一步具有ii)为最内部的包衣层的一个第 一包衣层，该第一包衣层包含至少一种第一相变材料（PCM)，该至少一种第一相变材料具有 低于60°C并且高于20°C、优选低于55°C并且高于20°C以及最优选低于50°C并且高于20°C 的熔点，从而在这些益生菌核心粒子周围形成一个稳定膜；并且进一步具有iii) 一个第二 包衣层，该第二包衣层包含至少一种第二相变材料（PCM)，该至少一种第二相变材料具有低 于60°C并且高于20°C、优选低于55°C并且高于20°C、以及最优选低于50°C并且高于20°C 的熔点，从而在用该第一包衣层包衣的这些益生菌核心粒子周围形成一个稳定膜，该第二 PCM具有高于该第一 PCM的熔点；并且进一步任选地具有iv) -个第三包衣层，该第三包 衣层包含至少一种第三相变材料（PCM)，该至少一种第三相变材料具有低于60°C并且高于 20°C、优选低于55°C并且高于20°C、以及最优选低于50°C并且高于20°C的熔点，从而在用 该第二包衣层包衣的这些益生菌核心粒子周围形成一个稳定膜，该第三PCM具有高于该第 二PCM的熔点；并且随后进一步任选地具有v)更多个包衣层，其中每一层包含至少一种相 变材料（PCM)，该至少一种相变材料具有低于60°C并且高于20°C、优选低于55°C并且高于 20°C、以及最优选低于50°C并且高于20°C的熔点，从而在用前一个包衣层包衣的这些益生 菌核心粒子周围形成一个稳定膜，其中每种PCM具有高于组成前一个层（下面的层）的PCM 的熔点，其中在分层方法中使用的该第一、第二、第三或任何其他PCM可以是化学上彼此相 似抑或不同的；并且进一步任选地并且优选地具有vi) -个最外层，该最外层包含在GI道 中可溶的一种聚合物，从而获得一种提供稳定的益生菌颗粒或微球的分层结构，以用于形 成一种用以口服给予的剂型。
[0046] 每个PCM层以及最外层可以任选地进一步包含至少一种赋形剂，例如像，增塑剂、 助流剂（包括但不限于二氧化硅）、润滑剂以及抗粘附剂（包括但不限于微晶纤维素、滑石 或二氧化钛）。稳定的细菌在其中存在暴露于高温的制造或制备过程或进一步处理过程 (如包衣过程）期间能够抵抗。稳定的细菌在环境温度下的储存条件过程中能够进一步抵 抗。
[0047] 根据本发明，提供一种用于制备用以在环境温度下为健康食物产品或营养上或营 养补充上或药学上可接受的产品提供高稳定性和延长的保质期的耐高温益生菌的方法，根 据一个优选实施例，该方法包括一种用于制备微囊、颗粒状或微粒状益生菌的方法，这些微 囊、颗粒状或特定益生菌具有i)具有益生菌并且可以包含至少一种稳定剂、抗氧化剂、基 质、填充剂、粘合剂、以及其他赋形剂的核心；并且进一步具有ii)为最内部的包衣层的一 个第一包衣层，该第一包衣层包含至少一种第一相变材料（PCM)，该至少一种第一相变材料 具有低于60°C并且高于20°C、优选低于55°C并且高于20°C以及最优选低于50°C并且高于 20°C的熔点，从而在这些益生菌核心粒子周围形成一个稳定膜；并且进一步具有iii) 一个 第二包衣层，该第二包衣层包含至少一种第二相变材料（PCM)，该至少一种第二相变材料具 有低于60°C并且高于20°C、优选低于55°C并且高于20°C、以及最优选低于50°C并且高于 20°C的熔点，从而在用该第一包衣层包衣的这些益生菌核心粒子周围形成一个稳定膜，该 第二PCM具有高于该第一 PCM的熔点；并且进一步任选地具有iv) -个第三包衣层，该第三 包衣层包含至少一种第三相变材料（PCM)，该至少一种第三相变材料具有低于60°C并且高 于20°C、优选低于55°C并且高于20°C、以及最优选低于50°C并且高于20°C的熔点，从而在 用该第二包衣层包衣的这些益生菌核心粒子周围形成一个稳定膜，该第三PCM具有高于该 第二PCM的熔点；并且随后进一步任选地具有v)更多个包衣层，其中每一层包含至少一种 相变材料（PCM)，该至少一种相变材料具有低于60°C并且高于20°C、优选低于55°C并且高 于20°C、以及最优选低于50°C并且高于20°C的熔点，从而在用前一个包衣层包衣的这些益 生菌核心粒子周围形成一个稳定膜，其中每种PCM具有高于组成前一个层（底下一层）的 PCM的熔点，其中在分层方法中使用的该第一、第二、第三或任何其他PCM是化学上相同但 在其分子量上彼此不同的，这样使得该第一 PCM具有最低分子量并且最外层的PCM具有较 高分子量；任选地并且优选地并且进一步任选地并且优选地具有vi) -个最外层，该最外 层包含在GI道中可溶的一种聚合物，从而获得一种提供稳定的益生菌颗粒或微球的分层 结构，以用于形成一种用以口服给予的剂型。两个PCM层以及最外层可以任选地进一步包 含至少一种赋形剂，例如像，增塑剂、助流剂（包括但不限于二氧化硅）、润滑剂以及抗粘附 剂（包括但不限于微晶纤维素、滑石或二氧化钛）。稳定的细菌在其中存在暴露于高温的制 造或制备过程或进一步处理过程（如包衣过程）期间能够抵抗。稳定的细菌在环境温度下 的储存条件过程中能够进一步抵抗。
[0048] 在本发明的一个优选实施例中，益生菌包含至少一种热敏性益生菌，根据本发明 的稳定的益生菌核心颗粒或核心混合物是一种包衣颗粒，它包括至少两层相，例如一个核 心和两个包衣层或一个核心和三个或更多个包衣层。通常，这些包衣层中的两个是由具有 不同熔点的两种PCM组成，内层具有最低的熔点，从而主要有助于针对高温（通常是环境温 度）进行保护，其他包衣层是负责针对更高温度进行保护的更多个PCM层，另一个包衣层是 负责在储存和保质期过程中防止湿度和/或氧传递到核心中和/或针对通过GI道的破坏 性参数如低pH和酶进行保护的外部包衣层。通常，这些层中存在最大地有助于耐高温的两 层，然而，本发明的稳定的益生菌颗粒可以包括有助于细菌在更高温度下的稳定过程以及 其在储存食物、药用、营养补充或营养产品过程中和在细菌安全递送到肠过程中的稳定性 的更多个层。同样地，组成稳定的益生菌颗粒或微囊的分层结构的两个或PCM层可以是化 学上相同但具有不同粘度或分子量的聚合物。
[0049] 在制造益生菌健康食物产品或营养上或营养补充上或药学上可接受的产品的一 种优选方法中，将益生菌与包含至少一种糖和/或至少一种寡糖或多糖（作为细菌的补充 齐IJ)以及任选地其他食品级添加剂如稳定剂、填充剂、粘合剂、抗氧化剂等的至少一种基质 混合，从而获得一种核心混合物；该核心混合物的粒子被用包含具有低于60°C熔点的PCM 的一个内包衣层包衣，从而形成包埋益生菌的一种稳定膜或基质，由此获得用第一 PCM层 包衣的粒子；将用该第一 PCM层包衣的这些粒子用包含至少一种PCM的一个第二层包衣， 该至少一种PCM的熔点高于该第一 PCM层的熔点，其中该第二PCM层可以为益生菌提供针 对更高温度的进一步抵抗，从而获得用第二PCM层包衣的粒子，将用第二PCM层包衣的粒子 是用更多个外PCM层包衣，这些外PCM层具有的熔点高于该第二PCM层的熔点，从而赋予细 菌在于环境温度下储存和保质期时的更高温度下了的稳定性，其中每个外PCM层具有高于 其下面的PCM层的熔点，从而获得用几个PCM层包衣的分层粒子，将用几个PCM层包衣的这 些分层粒子用包含在GI道中可溶的至少一种聚合物的一个外部包衣层包衣，从而赋予细 菌在氧和湿度条件下在环境温度下储存和保质期时的稳定性和/或针对GI道破坏性参数 如低pH和酶、或生产过程（期间的进一步处理（如对含有这些分层粒子的固体剂型进行包 衣）的保护，其中该至少一种糖可以包括乳糖、半乳糖或其混合物，该至少一种寡糖或多糖 可以包括半乳聚糖、麦芽糖煳精、以及海藻糖，该稳定剂包括L-半胱氨酸碱，该填充剂包括 乳糖DC和/或微晶纤维素，该粘合剂包括聚乙二醇1000 (PEG 1000)，该第一 PCM包衣层可以 包括PEG 1000,该第二PCM包衣层可以包括聚乙二醇1500 (PEG 1500)，这些更多个外PCM层 可以分别包括聚乙二醇2000 (PEG 2000)、聚乙二醇4000 (PEG 4000)以及聚乙二醇6000 (PEG 6000)，该外部包衣层可以包括羧甲基纤维素（CMC) 7LFPH和/或羧甲基纤维素（CMC) 7L2P。 两个PCM层以及最外层可以任选地进一步包含至少一种赋形剂，例如像，增塑剂、助流剂 (包括但不限于二氧化硅）、润滑剂以及抗粘附剂（包括但不限于微晶纤维素、滑石或二氧 化钛）。
[0050] 制造分层微囊化益生菌的另一种优选方法包括以下步骤：
[0051] 1.对益生菌混合物与至少一种糖和至少一种寡糖、以及任选地其他食品级添加剂 (如稳定剂、填充剂、抗氧化剂等）的混合物进行干燥，从而获得一种核心混合物。
[0052] 2.在空气抑或氮环境下使用一种粘合剂的熔体对该核心混合物进行制粒，从而获 得一种核心颗粒。
[0053] 3.用包含一种PCM的一个内包衣层对该核心颗粒的粒子进行包衣，从而获得用第 一 PCM层包衣的核心颗粒。
[0054] 4.用一个第二PCM层对用第一 PCM层包衣的这些核心颗粒进行包衣，从而获得用 第二PCM层包衣的核心颗粒。
[0055] 5.用另外更多个外PCM层对用第二PCM层包衣的这些核心颗粒进行包衣，从而获 得分层的细菌颗粒或微囊。
[0056] 6.用在GI道中可溶的一个外部包衣层进行包衣，从而获得含有益生菌的分层粒 子，这些益生菌显示针对储存持续时间时和保质期过程中的高温和氧和/或湿度以及生产 过程中的进一步处理（如对含有分层粒子的固体剂型进行包衣）的优异稳定性，从而显示 更高的存活力和活力。
[0057] 制备一种包含益生菌材料的混合物和/或然后例如通过流化床技术（如格拉特 (Glatt)或润轮喷气机（turbo jet)、格拉特或Innojet涂布器/制粒机、或Huttlin涂布器 /制粒机、或Granulex)将其转化为颗粒。将所得到的颗粒通过为一种PCM的一个第一层、 然后通过带有具有高于该第一层的熔点的一种PCM的一个第二层进行微囊化，然后用其他 PCM进行包衣，其中每一层具有高于前一层的熔点，并且然后最终用一个最外层进行包衣， 从而提供针对湿度和氧的进一步保护。然后将根据以上步骤所得到的分层微囊化益生菌引 入到一种食物产品中，该食物产品在其制备过程期间也可以经受加热步骤。可替代地，可以 将以上所得到的微囊化益生菌添加到一种药用或营养补充或营养剂型中，如粒子、珠粒、微 球、颗粒、微型片剂、片剂、囊片、胶囊、MUPS、糖浆、饮料等，该剂型在其制备过程（如包衣过 程或包装）期间可以暴露于环境温度。在以上所得到的微囊化益生菌暴露于环境温度的过 程中，在食物产品或药用或营养补充或营养剂型的制备过程中，由熔点不同的不同PCM组 成的这些PCM层在益生菌核心颗粒周围形成保护层，从而防止热量传递至益生菌。此外，在 将含有如以上所描述制备的包囊化特定益生菌的食物产品或药用或营养补充或营养产品 剂型在储存或存放时放置在环境温度下之后，益生菌在储存过程中显示更高的存活和存活 力，因而提供更长的保质期。本发明因此提供一种含有益生菌的食物产品（如奶油、饼干奶 油、饼干馅、巧克力、调味汁、蛋黄酱、乳制品等）、或药用或营养补充或营养产品剂型（如粒 子、珠粒、微球、颗粒、微型片剂、片剂、囊片、胶囊、MUPS、糖浆、饮料等），这些益生菌在用于 人使用的产品的制备过程中所需的加热步骤中存活。该产品将进一步具有更高的益生菌活 力和存活力并且因此显示延长的保质期。食物产品或药用或营养补充或营养产品剂型由以 下各项组成：a)包囊化颗粒，这些包囊化颗粒由包含干燥过的益生菌材料的一种混合物制 成并且转化成核心颗粒以便通过为一种PCM的一个第一层、然后通过带有具有高于该第一 层的熔点的一种PCM的一个第二层进行微囊化，然后用其他PCM进行包衣（其中每一层具 有高于前一层的熔点），并且然后最终用一个最外层进行包衣，从而提供针对湿度和氧的进 一步保护；以及b)先前向其添加根据本发明的微囊化颗粒的一种食物产品或药用或营养 补充或营养产品剂型。这种食物产品甚至在环境温度下长期储存之后仍可以包含高益生菌 存活力和活力，并且因此可以显示延长的保质期。
[0058] 根据一些说明性实施例，提供一种用于制备能够在制造过程中在低于60°C下加热 的益生菌或制备具有高存活率的食物或药用或营养补充或营养产品剂型的方法。根据本发 明的一个实施例，制备益生菌食物或药用或营养补充或营养产品剂型中的第一步骤是制备 包含干燥的益生菌的核心或颗粒。然后通过不同的PCM层对这些颗粒进行微囊化。第一层 包括具有最低熔点的至少一种PCM。然后形成第二层，该第二层包含具有的熔点高于该第一 层的熔点的至少一种PCM。然后形成第三层，该第三层包含具有的熔点高于该第二层的熔点 的一种PCM。随后可以进一步形成另外的PCM层，其中每一层具有的熔点高于前一层的熔 点。然后在最终制备之前将包囊化颗粒状/特定益生菌添加到一种食物产品或药用或营养 补充或营养产品剂型中。含有包囊化颗粒状/特定益生菌的食物产品或药用或营养补充或 营养产品剂型甚至在另外的制备过程（其中可能涉及加热过程）以及在环境温度下长期储 存之后仍可以包含高益生菌存活力和活力，并且因此可以显示延长的保质期。
[0059] 分层是一件重要的事情，因为周围的温度可以是可变的并且不必是恒定的。分层 微囊化可以确保核心在暴露于变化的热条件时将基本上受到保护，其中具有其自身特定熔 点的每一层可以为核心提供在每个周围温度下的最大保护。
[0060] 为了阻止热量的有害作用并且因此阻止接触根据本发明的敏感益生菌的产品的 温度增加，已经使用了一种利用吸热聚合物的分层微囊化技术。
[0061] 通常，吸热材料（HAM)可以是一种相变材料（PCM)，该相变材料在特定温度下在其 状态改变时具有吸收呈热量形式的能量的能力。在PCM熔融过程中进行热量吸收，因为熔 融过程在热力学上是一种吸热过程，在该过程中由材料从周围吸收能量，从而引起冷却作 用。
[0062] 这种热量还可以由储能材料捕获。HAM是一种良好的储能材料，它吸收这种过量热 量。这种过量热量使HAM烙融。
[0063] HAP的这种特性不允许产品的温度在HAP完全熔融之前增加。因此，可以完全维持 温度持续一个特定时间段（直到PCM完全熔融）。
[0064] 通常，存在三种模式的材料热能储存。这些是显热储存（SHS)、潜热储存（LHS)以 及键能储存（BES)。SHS是指储存热能而无相变的能量系统。SHS通过将热量添加到能量材 料中并且增加其温度来发生。将来自热源的热量添加到液体或固体储存材料中。经受相变 (PCM)(通常是熔融）的材料的加热被称为LHS。HLS中吸收的能量的量取决于材料的质量 和潜热。在LHS中，吸收在材料相变时等温地进行。
[0065] 显热储存
[0066] 每种材料在其进行加热时将能量储存于其中，并且以这种方式是一种"显热储存 材料"。所储存的能量可以就热容量C(温度变化）而言进行定量
[0067] Λ T =最终温度-初始温度，并且储存的额外热量的量Λ Q，根据如下热力学第二 定律：
[0068] Δ Q = VpCp Δ T
[0069] = mcp Δ Τ (1)
[0070] 其中
[0071] AQ =材料中储存的显热（J，Btu)
[0072] V =物质的体积（m3, ft3)
[0073] p =物质的密度（kg/m3, lb/ft3)
[0074] m =物质的质量（kg, lb)
[0075] Cp =物质的比热容（J/kg°C，Btu/lb° F)
[0076] Λ T =温度变化（°C，。F)
[0077] 显然，其他因素相等的情况下，材料热容量（C)越高，对于给定温度上升（Λ T)储 存的能量（Λ Q)将越大。
[0078] 相夺材料（PCM)
[0079] 相变材料是一种潜热储存材料但也可以储存显热。它们使用化学键来吸收热量。 当材料从固体变为液体或者从液体变为固体时发生热能转移。这被称为状态或"相"的改 变。可以发生的各种相变是熔融、晶格变化等。
[0080] 最初，这些固体-液体PCM像常规储存材料一样发挥作用；它们的温度随着它们 吸收来自周围的热量而上升。与常规（显热）储存材料不同，当PCM达到它们相变的温度 (它们的熔点）时，它们吸收大量热量而不会变得更热。
[0081] PCM吸收热量同时维持几乎恒定的温度。它们比显热储存材料每单位体积吸收多 5至14倍的热量。热能通常作为潜热被吸收-通过改变介质的相。因此，介质的温度保持 恒定，因为它经受吸热相变。
[0082] 每种PCM具有一个熔融温度，在该点下它将从固体转变为液体，从而保留从吸热 过程产生的熔化潜热。当温度高于这个熔点时，该材料将液化，从而以恒定速率从周围环境 中吸收热能。
[0083] 实际上，每种材料都是一种相变材料（PCM)，因为在压力和温度的某些组合下，每 种材料都可以改变其聚集状态（固体、液体、气态）。在聚集状态的改变中，可以在几乎恒定 的温度下吸收大量能量，即所谓的潜热。
[0084] 虽然所有材料在温度增加时增加其热含量Q，但是当材料相变时发生非常大的Q 增加。例如，水的热含量在它经历从冰到液体的相变时大大增加；这是常见的熔融过程。在 相变时的Q的步骤是与转变相关的潜热，通常被表示为△trsH。在转变时的Q的步骤是除 材料的显热储存容量之外的。
[0085] 图1示出了作为温度T的函数的热含量Q。（a) Q随着温度增加而增加，即使不存 在相变，如在显热储存材料中。（b)当材料在温度Ttrs下经受相变时，发生Q的显著增加； 它的跳变对应于转变的潜热的值△trsH，如图表所指示的。Q的这种大的增加可以有利地 用于用以热量储存的相变材料中。
[0086] 与单独的显热储存相比，相变可以引起更大量的能量吸收。针对水的比较是相当 有用的。纯水具有4. 2J K-1 g-Ι的热容量，因此对于1°C温度上升来说，lg水可以储存4. 2J。 然而，与冰熔融相关的潜热是330J g-Ι。因此，使lg冰从仅低于其熔点上升至仅高于其熔 点（其中总温度差是1°C )吸收334J (潜热加上来自显热储存的4. 2J)，是单独显热储存容 量的约80倍。
[0087] 固体-固体PCM以与固体-液体PCM相同的方式吸收和释放热量。这些材料不会 在正常条件下变成液体状态。它们仅仅变软或变硬。已鉴别的相对少的固体-固体PCM适 合于热储存应用。
[0088] 为了使PCM适用于在根据本发明的微囊结构中分层，PCM候选物必须能够满足多 个令人希望的标准；并且具有用于其应用的适合特性。
[0089] 首先，重要的是，PCM的相变温度（S卩，用于冷却）是在适合于其应用的所需的温 度范围内。它们必须在敏感活性材料将暴露的温度范围内具有其相变。这个温度范围确定 应发生保护的温度范围。根据本发明，PCM的熔点应低于90°C、优选低于80°C、更优选低于 70°C以及最优选低于60°C。
[0090] 例如，在常压水下，如果需要热量储存系统在40°C至60°C的温度范围内提供保护 (冷却作用），那么具有80°C的熔点的PCM仅可以作为显热储存材料而不是作为相变材料起 作用。根据材料的选择，用于PCM的操作温度范围可以是足够大的。
[0091] 可以适用于本发明的PCM的另一个重要特征是材料的熔化潜热。熔融过程必须产 生每单位体积高的熔化潜热。熔化潜热越高，在相变过程（熔融过程）中由PCM吸收的能 量的量将越高。在这种情况下由PCM吸收的能量的量（E)取决于材料的质量（m)和熔化潜 热（Λ H)。因此，
[0092] E = m Λ Η
[0093] 吸收在材料的熔点下等温地进行。如果难以在相变温度下进行等温操作，那么系 统在包括熔点的温度Τ1至Τ2的范围内操作。必须考虑显热的贡献并且在相变过程中吸收 的能量的量由给出；
【权利要求】
1. 一种用于敏感活性材料的分层组合物，该组合物包含含有该活性材料的一个核心以 及包围所述核心的多个层，每一层均是温度特异性的并且每一层均包含适于摄取的一种或 多种材料。
2. 如权利要求1所述的组合物，其中所述活性材料是益生菌。
3. 如权利要求1所述的组合物，其中所述活性材料是一种药学活性材料。
4. 如权利要求3所述的组合物，其中所述药学活性材料是对湿度和/或温度敏感的。
5. 如权利要求1所述的组合物，其中所述活性材料是一种营养补充性活性材料。
6. 如权利要求5所述的组合物，其中所述营养补充性活性材料是ω 3脂肪酸、ω 6脂肪 酸、ω 7脂肪酸、ω 9脂肪酸、或其组合中的至少一种。
7. 如权利要求1所述的组合物，其中包围所述核心的所述多个层是通过至少一种可溶 性聚合物彼此分开的。
8. 如权利要求1所述的组合物，其中所述分层组合物进一步包含优选在GI道中可溶的 一个最外层包衣层。
9. 如权利要求1所述的组合物，其中至少一个层完全包围所述核心。
10. 如权利要求1所述的组合物，其中至少一个层仅部分包围所述核心。
11. 如权利要求1所述的组合物，其中所述多个层包括用于至少部分地包围所述核心 的一个核心层和用于至少部分地包围所述核心层的至少一个额外层，其中每一层包含具有 一个熔点的一种聚合物并且其中所述核心层的所述聚合物的熔点是所有层的所有熔点中 最低的，并且其中所述至少一个额外层的所述聚合物的熔点高于所述核心层的所述熔点。
12. 如权利要求11所述的组合物，其中按照所述层的施加顺序，每个额外层的一种聚 合物的熔点高于前一个层的一种聚合物的熔点。
13. 如权利要求12所述的组合物，其中每一层包含具有相变特性的一种聚合物，这样 使得所述聚合物从具有低温度变化或不具有温度变化的周围环境中吸收热量。
14. 如权利要求13所述的组合物，其中所述层包括为所述核心层并且邻近所述核心的 一个第一包衣层，该第一包衣层包含具有低于60°C并且高于20°C的熔点的至少一种第一 相变材料（PCM);包含具有低于60°C并且高于20°C的一个熔点的至少一种第二相变材料 (PCM)的一个第二包衣层，以用于至少部分地包衣用该第一包衣层包衣的该核心，其中该第 二PCM具有高于该第一 PCM的一个熔点。
15. 如权利要求14所述的组合物，其中所述第一层的所述PCM具有低于55°C并且高于 20°C的一个熔点，并且其中所述第二层的所述PCM具有低于55°C并且高于20°C的一个熔 点。
16. 如权利要求15所述的组合物，其中所述第一层的所述PCM具有低于50°C并且高于 20°C的一个熔点，并且其中所述第二层的所述PCM具有低于50°C并且高于20°C的一个熔 点。
17. 如权利要求14至16中任一项所述的组合物，该组合物进一步包含含有至少一种第 三相变材料（PCM)的一个第三包衣层，该第三相变材料具有低于60°C并且高于20°C的一个 熔点，以用于至少部分地包衣在第二包衣层上，其中该第三PCM具有高于该第二PCM的一个 熔点。如权利要求16所述的组合物，其中所述第三PCM具有低于55°C并且高于20°C的一 个烙点。
18. 如权利要求17所述的组合物，其中所述第三PCM具有低于50°C并且高于20°C的一 个烙点。
19. 如权利要求14至18中任一项所述的组合物，其中每一层中的每一种PCM具有不同 的分子量。
20. 如以上权利要求中任一项所述的组合物，其中所述核心包含一种稳定剂和至少一 种粘合剂。
21. 如权利要求20所述的组合物，其中所述粘合剂具有低于50°C并且高于25°C的一个 熔点。
22. 如权利要求21所述的组合物，其中所述粘合剂具有低于45°C并且高于25°C的一个 熔点。
23. 如权利要求22所述的组合物，其中所述粘合剂具有低于40°C并且高于25°C的一个 熔点。
24. 如权利要求20至23中任一项所述的组合物，其中所述稳定剂包括一种氧清除剂 (抗氧化剂）。
25. 如权利要求24所述的组合物，其中所述氧清除剂包括L-半胱氨酸碱或L-盐酸半 胱氨酸中的一种或多种。
26. 如以上权利要求中任一项所述的组合物，其中所述核心进一步包含所述益生菌的 一种食物来源。
27. 如权利要求26所述的组合物，其中所述食物来源包括一种糖。
28. 如权利要求27所述的组合物，其中所述糖选自下组，该组由以下各项组成：麦芽糖 糊精、海藻糖、乳糖、半乳糖、蔗糖、以及果糖。
29. 如权利要求26至28中任一项所述的组合物，其中所述核心进一步包含一种填充 剂。
30. 如权利要求29所述的组合物，其中所述填充剂包括微晶纤维素。
31. 如以上权利要求中任一项所述的组合物，该组合物进一步包含一种用于外部包衣 该组合物的肠溶包衣，其中所述肠溶包衣在哺乳动物受试者的胃肠道中是可溶的、可降解 的或易蚀的。
32. 如以上权利要求中任一项所述的组合物，该组合物处于微囊化组合物的形式。
33. 如以上权利要求中任一项所述的组合物，该组合物处于粒子、粉末或颗粒的形式。
34. 如以上权利要求中任一项所述的组合物，该组合物进一步包含一种药用、营养补充 或营养物质。
35. 如以上权利要求中任一项所述的组合物作为一种食物产品的添加剂的用途。
36. -种用于制备如以上权利要求中任一项所述的组合物的方法，该方法包括根据干 燥冷却制粒制备具有所述益生菌的所述核心；根据湿法制粒添加多个层；并且任选地根据 一种热熔方法添加一种肠溶包衣。
【文档编号】A23L1/00GK104053366SQ201280066261
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2012年11月11日 优先权日:2011年11月11日
【发明者】阿德尔·潘哈希 申请人:基普库尔有限公司