发明领域
本发明涉及微胶囊，其包含包埋在天然阿拉伯胶的水胶体基质中的叶黄素或叶黄素酯作为活性物质，制备这类微胶囊的方法及其应用以及包含这类微胶囊的产品。
发明背景
叶黄素是植物例如花、特别是金盏花和绿叶蔬菜中发现的胡萝卜醇和天然存在的类胡萝卜素。例如，叶黄素可以从金盏花、菠菜、羽衣甘蓝和绿花椰菜的花瓣中提取。金盏花特别富含叶黄素，它以与脂肪酸的叶黄素酯被发现。叶黄素可用作所有种类的组合物、例如功能性食品和保健品中的黄色素，并且具有众所周知的药理学作用和应用。
作为游离叶黄素的叶黄素具有化学结构
在金盏花中发现的典型叶黄素酯是单棕榈酸酯或二棕榈酸酯，并且这些酯具有与游离叶黄素不同的特性。游离叶黄素的分子量为约569g/mol，而二棕榈酸酯的分子量为约1046g/mol。
游离叶黄素的熔点为约190℃，而混合的天然存在的叶黄素酯的熔点范围为约50至约80℃。
中国专利申请102389108a公开了包含叶黄素酯晶体、用于油相和水相的抗氧化剂和乳化剂、填充剂、壁材料和油的叶黄素酯微胶囊粉末及其制备方法。所用的填充剂材料是改性的阿拉伯胶或改性淀粉，例如osa改性的阿拉伯胶或osa改性淀粉。该申请要求保护制备微胶囊粉末所需的水溶性和油溶性乳化剂。在制剂中使用乳化剂具有以下缺点：空气将被捕获到粉末颗粒中并且形成中空球体。所包含的空气和微胶囊的多孔性导致叶黄素或叶黄素酯的化学降解。此外，使用乳化剂的缺点在于制备方法更为昂贵并且制备耗时，因为乳化剂必须分别与水相和油相中的其它成分充分混合。此外，粉末制剂中的成分目录增加。
ep1794238b1公开了包含类胡萝卜素的干粉，其包含一种或多种类胡萝卜素，例如通过使用异麦芽酮糖醇和保护胶体例如改性淀粉作为包囊材料的微囊化方法可获得的结晶叶黄素，其中结晶类胡萝卜素的初始悬浮被研磨。
ep1898721b1公开了包含类胡萝卜素的水性悬浮液，其包含至少一种或多种类胡萝卜素，例如结晶叶黄素、改性淀粉和蔗糖，其中结晶类胡萝卜素的初始悬浮被研磨。
wo2014/154788公开了粉末状组合物，其包含叶黄素颗粒和作为基质材料的麦芽糊精。
本发明的主要目的在于提供基于叶黄素或叶黄素酯浓缩物和阿拉伯胶的改进产品，其将具有更清洁的标签和更少的成分。它们在最终产品中拥有或创造出更强烈和更持久的色彩印象，并且与本领域的产品相比，它们将更为稳定并且对氧化敏感性更低。它们将表现出更大的化学稳定性，并且在组成上更加天然。它们将以更容易和更具成本效益的方式制备。
另一个目的在于提供基于叶黄素或叶黄素酯浓缩物和阿拉伯胶的改进产品，其可以用于片剂、膳食补充剂和乳品例如乳制品，其由于叶黄素和/或叶黄素酯的适当包囊而具有高稳定性和改善的氧气屏障特性。
提供具有良好着色特性的产品也是目的。
另一个目的在于提供用于制备这类产品的成本有效的方法。
最终，目的在于提供不含哺乳动物或鱼蛋白质的产品。
发明概述
本发明涉及包含至少一种选自叶黄素和叶黄素酯的活性物质和任选的一种或多种其它基质组分的微胶囊，所述叶黄素和叶黄素酯被包埋在基质中，所述基质包含天然阿拉伯胶，其中计算为游离叶黄素的所述至少一种活性物质的含量是微胶囊总重量的0.5-25％，并且该微胶囊不包含任何添加的乳化剂。
特别地，微胶囊不包含任何添加的油相乳化剂。
令人惊奇地发现，除了阿拉伯胶之外，可以提供不添加任何分散剂的本发明的微胶囊。因此，阿拉伯胶是微胶囊中存在的具有分散性的唯一试剂。传统上，并且根据现有技术，经典的乳化剂也包含在微胶囊中以确保足够小的粒度，并且小粒度对于包含微胶囊的最终产品例如乳品和食品的外观和颜色是重要的。与现有技术的包含叶黄素和叶黄素酯的微胶囊相比，没有任何添加的经典乳化剂也具有优点的方面在于避免了在制备过程中起泡。在制备过程中起泡将导致在微胶囊中包含空气，这会降低最终产品中叶黄素或叶黄素酯的化学稳定性。最后，没有任何添加的乳化剂的产品提供了更清洁标签的优点。
本发明的另一方面涉及制备根据本发明的微胶囊的方法，该方法包括以下步骤：
·熔化或溶解叶黄素或叶黄素酯浓缩物；
·提供天然阿拉伯胶和所述任选的其它基质组分的水溶液；
·混合所述水溶液和所述熔化或溶解的叶黄素或叶黄素酯浓缩物；
·在不添加乳化剂的情况下匀化所得制剂；
·将由此获得的混合物精细粉碎和干燥，以制备各自包含包埋在天然阿拉伯胶中的叶黄素或叶黄素的大量颗粒。
在第三个方面，本发明涉及可根据本发明方法获得的本发明的微胶囊。
在第四个方面，本发明涉及包含本发明的微胶囊的产品，特别是片剂、膳食补充剂和食品。
定义
在本发明的上下文中，以下术语意在包括以下内容，在本说明书的其它部分中另有定义的除外。
叶黄素酯浓缩物是具有约50-80℃的熔点范围的深橙棕色含油树脂或粒状粉末。它典型地包含70-85％的叶黄素酯，相当于游离叶黄素量的约一半。它可以溶于油或熔化在油中。
叶黄素酯浓缩物符合有关叶黄素的efsa(欧洲食品安全局)规范(指令2008/128/ec(e161b))。叶黄素的主要着色成分由类胡萝卜素组成，其中叶黄素及其脂肪酸酯占主要部分。浓缩物中还存在不同量的其它胡萝卜素和胡萝卜醇酯，例如玉米黄质酯。叶黄素可以包含天然存在于植物材料中的脂肪、油和蜡。叶黄素酯浓缩物包含最少60％的总类胡萝卜素酯。
天然阿拉伯胶在本文中被定义为具有分散特性的保护性水胶体。阿拉伯胶是天然的含义是它未被化学修饰。在本发明的上下文中，根据下面的定义不应当将其理解为经典的乳化剂(表面活性剂)。阿拉伯胶是来自阿拉伯胶树(acaciasenegal)或塞伊耳相思树(acaciaseyal)的茎和枝条的干燥渗出物。阿拉伯胶以不同质量商购可获得。基于阿拉伯胶树的质量对于包囊是优选的。
乳化剂被定义为具有亲水性头和疏水性尾的物质。乳化剂可以分为非离子型、阴离子型和阳离子型乳化剂。根据hlb值(亲水亲油平衡值)的不同，乳化剂可以是油溶性的(低hlb值)或水溶性的(高hlb值)。将两种类型添加到乳液中通常会起协同作用。食品中允许的典型乳化剂包括甘油脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、脱水山梨醇脂肪酸酯、卵磷脂、抗坏血酸棕榈酸酯和抗坏血酸硬脂酸酯。
分散是指将一相(连续相)与第二相(分散相)混合，其中两相不混溶以制备分散体。每相的性质可以是液体、固体或气体。
匀化是指处理分散体以减小分散相的液滴/颗粒的尺寸。
发明详述
在本发明的微胶囊的一个实施方案中，以游离叶黄素计算的所述至少一种活性物质的含量为微胶囊总重量的1-20％，优选3-15％，更优选4-13％，例如为微胶囊总重量的5-10％。
在本发明的微胶囊的第二个实施方案中，天然阿拉伯胶是得自阿拉伯胶树的品质。
在本发明的微胶囊的第三个实施方案中，它包含至少一种抗氧化剂，例如其选自基本上由叔丁基羟基甲苯(bht)、叔丁基羟基茴香醚(bha)、抗坏血酸、抗坏血酸钠、柠檬酸、柠檬酸钠、edta或其盐、生育酚、tbhq、乙氧基奎宁、没食子酸丙酯和来自草药的提取物例如迷迭香或牛至提取物组成的组或包含它们的组。
在微胶囊的第四个实施方案中，它包含至少一种增塑剂，例如其选自基本上由碳水化合物和碳水化合物醇组成的组或包含它们的组，所述碳水化合物和碳水化合物醇的实例是蔗糖、葡萄糖、果糖、乳糖、转化糖、葡萄糖浆、山梨醇、甘露醇、海藻糖、塔格糖、出芽短梗霉聚糖、raftilose(低聚果糖)、糊精、麦芽糊精、甘油及其混合物。
在第五个实施方案中，微胶囊包含叶黄素酯作为活性物质。与包含游离叶黄素的微胶囊的现有技术产品相比，这种微胶囊具有叶黄素酯是叶黄素的天然存在形式的另外的优点。由金盏花提取物制备游离叶黄素需要在严格条件下皂化。这种加工步骤在微胶囊中使用叶黄素酯时得以避免。在该实施方案的一种具体形式中，微胶囊由非结晶叶黄素酯浓缩物制备。
在第六个实施方案中，在不存在乳化剂的情况下，由熔化或溶解的叶黄素或叶黄素酯浓缩物在天然阿拉伯胶的水溶液中的乳液制备微胶囊，由此所述叶黄素或叶黄素酯浓缩物任选熔化在或溶于食用油，例如植物油中。
在第七个实施方案中，微胶囊由非结晶叶黄素酯制备。
在本发明的微胶囊的第八个实施方案中，叶黄素/叶黄素酯液滴具有通过夫琅禾费衍射测定的平均尺寸d[4；3]为0.02-100μm，优选0.05-50μm，更优选0.1-5μm或0.2-1.5μm；并且特别是0.1-1μm。术语d[4；3]在本介绍中被解释为实例。
微胶囊还可以包含常规添加剂，例如其选自基本上由抗结块剂组成的组或包含抗结块剂的组，所述抗结块剂例如磷酸三钙和硅酸盐，例如二氧化硅和硅酸钠铝。
水包油型制剂的混合物粉碎和干燥以制备大量颗粒可以以任何常规方式进行，例如喷雾冷却、改进的喷雾冷却、喷雾干燥、改进的喷雾干燥或片材干燥和粉碎，参见例如wo91/06292a1。
在本发明方法的一个实施方案中，叶黄素或叶黄素酯浓缩物熔化在或溶于植物油中，例如其选自基本上由向日葵油，橄榄油、棉籽油、红花油、mct油、棕榈油或氢化棕榈油组成的组或包含它们的组。将叶黄素或叶黄素酯熔化或溶于油中有助于分散和匀化以及降低所用的温度。
本发明的方法可以在第二实施方案中包含进一步的匀化步骤，例如高压匀化。
在本发明方法的第三个实施方案中，在匀化之前将阿拉伯胶的水溶液加入到熔化或溶解的叶黄素或叶黄素酯浓缩物中。向油相中加入水相使叶黄素或叶黄素酯的物理损耗减少到最低限度。
在该方法的第四个实施方案中，在匀化之前将熔化或溶解的叶黄素或叶黄素酯浓缩物加入到阿拉伯胶的水溶液中。
在该方法的第五个实施方案中，在匀化之前将叶黄素或叶黄素酯浓缩物加入到阿拉伯胶的水溶液中，并且在加热期间熔化。如果叶黄素或叶黄素酯在匀化之前不熔化或溶于油中，则是优选的，因为它是一个更简单的过程，并且物理损耗被减少到最低限度。
在本发明的方法的第六个实施方案中，匀化持续至叶黄素/叶黄素酯液滴具有通过夫琅禾费衍射测定的平均尺寸d[4；3]为0.02-100μm，优选0.05-50μm，更优选0.1-5μm或0.2-2μm；并且特别是0.1-1μm。术语d[4；3]在本介绍中被解释为实例。
在该方法的第七个实施方案中，叶黄素酯浓缩物被熔化或溶解。叶黄素酯具有比游离叶黄素更低的熔点，并且这使得在本发明的实施方案中能够在大气压下熔化或溶解叶黄素酯并且在该方法中直接使用它。该方法包括较不严格的条件，并且由此比使用游离叶黄素的方法更具成本效益。
熔化叶黄素或叶黄素酯浓缩物是成本有效的，因为可以节省使用溶剂。这特别适用于与游离叶黄素相比具有更低熔点的叶黄素酯，并且由此仅需要较少的加热能量进行熔化。
本发明还涉及包含本发明的微胶囊或根据本发明制备的微胶囊的产品。这类产品的实例是片剂、膳食补充剂、乳品、食品、食品补充剂、药物或兽药产品、饲料或饲料补充剂、饮料、个人护理产品或家用消费品。
实施例
叶黄素酯和游离叶黄素的含量测定
如下测定微胶囊中叶黄素酯和游离叶黄素的含量：在弱碱性条件下，使用碱性蛋白酶和加热使叶黄素或叶黄素酯从微胶囊中释放出来。通过以2:5比例的乙醇和乙醚提取叶黄素或叶黄素酯，并且将该提取物的等分部分溶于已知体积的乙醇中。在特定波长处测量uv/vis吸光度，并且通过lambert-beers方程式由已知的消光系数计算浓度。当在λ(max)＝约446nm使用吸光度时，可以通过使用消光系数e1％1cm＝1373计算包含叶黄素酯的微胶囊中叶黄素酯的含量。相应的游离叶黄素含量可以通过使用消光系数e1％1cm＝2550由相同的测量计算。对于包含游离叶黄素的微胶囊，消光系数e1％1cm＝2550用于计算游离叶黄素的含量。
粒度(油滴大小)的测定
在常规匀化设备中进行匀化。将匀化进行至油滴具有通过夫琅禾费衍射测定的预期平均尺寸d[4；3]。术语d[4；3]是指体积加权平均直径(参见operatorsguide,malvernmastersizer2000,malverninstrumentsltd.,1998/1999,uk,第6章,第6.3页)。
片剂稳定性的测定
制备具有每片含约2mg叶黄素酯(或1mg叶黄素)的多种维生素矿物质片剂。将片剂装入用氧化铝盖密封的hdpe容器中。将片剂储存在40℃和75％相对湿度下6个月。在每种情况下，在储存3和6个月后分析叶黄素酯含量。
实施例1
在搅拌过程中，在65℃，将514g天然阿拉伯胶、171g蔗糖和18g抗坏血酸钠溶于600g水中。在搅拌过程中，加入180g叶黄素酯浓缩物和17.2g混合的生育酚(70％浓缩物)，然后匀化至叶黄素酯液滴具有小于1.0μm的平均粒径d[4；3]。使用水调整粘度并且将分散液喷入包含二氧化硅作为流动剂的天然玉米淀粉中。将形成的颗粒在40-150℃在空气中干燥至粉末中的含水量低于5％。
得到的干燥粉末具有11.3％的叶黄素酯含量，其相当于通过uv/vis光谱法测定的6.08％的游离叶黄素。
实施例2
在容器a中，在搅拌期间，在65℃，将1541g天然阿拉伯胶、382g蔗糖和54g抗坏血酸钠溶于1800g水中。在容器b中，将540g叶黄素酯浓缩物与137gmct油和48.2g混合的生育酚(70％浓缩物)在60-90℃一起熔化。在搅拌期间，将来自容器b的油相加入到在容器a中的水相中，然后匀化至叶黄素酯液滴具有小于1.0μm的平均粒径d[4；3]。使用水调整粘度并且将分散液喷入包含二氧化硅作为流动剂的天然玉米淀粉中。将形成的颗粒在40-150℃在空气中干燥至粉末中的含水量低于5％。
得到的干燥粉末具有10.9％的叶黄素酯含量，其相当于通过uv/vis光谱法测定的5.87％的游离叶黄素。
实施例3
在容器a中，在搅拌期间，在65℃，将1541g天然阿拉伯胶、382g蔗糖和54g抗坏血酸钠溶于1800g水中。在容器b中，将540g叶黄素酯浓缩物与137g氢化棕榈油和48.2g混合的生育酚(70％浓缩物)在60-90℃一起熔化。在搅拌期间，将来自容器b的油相加入到在容器a中的水相中，然后匀化至叶黄素酯液滴具有小于1.0μm的平均粒径d[4；3]。使用水调整粘度并且将分散液喷入包含二氧化硅作为流动剂的天然玉米淀粉中。将形成的颗粒在40-150℃在空气中干燥至粉末中的含水量低于5％。
得到的干燥粉末具有12.2％的叶黄素酯含量，其相当于通过uv/vis光谱法测定的6.57％的游离叶黄素。
实施例4
在容器a中，在搅拌期间，在65℃，将1541g天然阿拉伯胶、382g蔗糖和54g抗坏血酸钠溶于1800g水中。在容器b中，将540g叶黄素酯浓缩物与137g氢化棕榈油和48.2g混合的生育酚(70％浓缩物)在60-90℃一起熔化。在搅拌期间，将来自容器b的油相加入到在容器a中的水相中，然后匀化至叶黄素酯液滴具有小于1.0μm的平均粒径d[4；3]。使用水调整粘度并且使该分散液在700巴下通过高压匀化器，并且喷入包含二氧化硅作为流动剂的天然玉米淀粉。将形成的颗粒在40-150℃在空气中干燥至粉末中的含水量低于5％。
得到的干燥粉末具有10.0％的叶黄素酯含量，其相当于通过uv/vis光谱法测定的5.38％的游离叶黄素。
实施例5
在容器a中，在搅拌期间，在65℃，将1750g天然阿拉伯胶、584g蔗糖和62.5g抗坏血酸钠溶于2700g水中。在容器b中，将625g叶黄素酯浓缩物与62.5g向日葵油和44.6g混合的生育酚(70％浓缩物)在60-90℃一起熔化。在搅拌期间，将来自容器a的水相加入到在容器b中的油相中，然后匀化至叶黄素酯液滴具有小于1.0μm的平均粒径d[4；3]。使用水调整粘度并且使该分散液在800巴下通过高压匀化器，并且喷入包含磷酸三钙作为流动剂的天然玉米淀粉中。将形成的颗粒在40-150℃在空气中干燥至粉末中的含水量低于5％。
得到的干燥粉末具有8.6％的叶黄素酯含量，其相当于通过uv/vis光谱法测定的4.63％的游离叶黄素。
实施例6
在搅拌期间，在65℃，将1743g天然阿拉伯胶、581g蔗糖和50g抗坏血酸钠溶于2000g水中。在搅拌期间，加入500g叶黄素酯浓缩物、50g向日葵油和35.7g混合的生育酚(70％浓缩物)，然后匀化至叶黄素酯液滴具有小于1.0μm的平均粒径d[4；3]。使用水调整粘度并且使该分散液在800巴下通过高压匀化器，并且喷入包含磷酸三钙作为流动剂的天然玉米淀粉中。将形成的颗粒在40-150℃在空气中干燥至粉末中的含水量低于5％。
得到的干燥粉末具有10.1％的叶黄素酯含量，其相当于通过uv/vis光谱法测定的5.44％的游离叶黄素。
实施例7
在搅拌期间，在65℃，将1743g天然阿拉伯胶、581g蔗糖和50g抗坏血酸钠溶于1700g水中。在搅拌期间，加入500g叶黄素酯浓缩物、50g向日葵油和35.7g混合的生育酚(70％浓缩物)，然后匀化至叶黄素酯液滴具有小于1.0μm的平均粒径d[4；3]。使用水调整粘度并且使该分散液在800巴下通过高压匀化器，并且喷入包含磷酸三钙作为流动剂的天然玉米淀粉。将形成的颗粒在40-150℃在空气中干燥至粉末中的含水量低于5％。
得到的干燥粉末具有9.3％的叶黄素酯含量，其相当于通过uv/vis光谱法测定的5.0％的游离叶黄素。
实施例8
在容器a中，在搅拌期间，在65℃，将1750g天然阿拉伯胶、584g蔗糖和62.5g抗坏血酸钠溶于1800g水中。在容器b中，将625g叶黄素酯浓缩物与62.5g向日葵油和44.6g混合的生育酚(70％浓缩物)在60-90℃一起熔化。在搅拌期间，将来自容器a的水相加入到在容器b中的油相中，然后匀化至叶黄素酯液滴具有小于1.0μm的平均粒径d[4；3]。使用水调整粘度并且使该分散液在800巴下通过高压匀化器，并且喷入包含磷酸三钙作为流动剂的天然玉米淀粉。将形成的颗粒在50-150℃在空气中干燥至粉末中的含水量低于5％。
得到的干燥粉末具有10.6％的叶黄素酯含量，其相当于通过uv/vis光谱法测定的5.70％的游离叶黄素。
试验根据实施例制备的微胶囊在片剂和乳中的稳定性。
实施例9
片剂制备
叶黄素酯微胶囊粉末的化学稳定性通过具有每片约2mg叶黄素含量的多种维生素矿物质片剂进行试验。将片剂包装在其盖用热密封的铝箔密封的hdpe容器中。将片剂储存在40℃和75％相对湿度下6个月。在每种情况下分析在储存3和6个月后的叶黄素酯含量。结果如表1所示：
储存在40℃/75％rh下的片剂稳定性数据，可利用的数据
实施例10
乳制备
将相当于20ppm叶黄素浓度的一定量的叶黄素酯微胶囊粉末溶于冷乳中。将溶液加热至60℃并且匀化，然后在95℃巴氏消毒10分钟。将乳装入瓶中并且冷藏储存(低于10℃)3周。每周目测评价胶体稳定性(环形成)。
在乳中试验包含根据实施例4制备的微胶囊的粉末。在2周储存后，未观察到乳中环形成，即样品在该应用中具有足够的稳定性。
本发明不限于先前给出的实施例，但可以以许多倍数方式变化。例如，如果不使用叶黄素或叶黄素酯或与所述叶黄素或叶黄素酯组合，还可以使用以下类胡萝卜素或其酯：玉米黄质、β-胡萝卜素、α-胡萝卜素、番茄红素、虾青素、角黄素、β-隐黄质、柠檬黄质(citranaxanthin)和β-阿朴-8’-类胡萝卜素。