乳化劑體系、乳液及其用途的製作方法

2023-05-27 19:15:06 1

專利名稱：乳化劑體系、乳液及其用途的製作方法
乳化劑體系、乳液及其用途描述本發明涉及一種乳化劑體系，其含有a)乳清蛋白和/或乳清蛋白水解 產物和b) HLB為10-18的蔗糖脂肪酸酯。本發明進一步涉及一種乳液，其含有a)包含至少一種脂溶性物質的分散相、P)作為連續相的水和Y)本發明的乳化劑體系.本發明還涉及一種製備本發明乳液的方法，及其在人類營養、動物營 養、化妝品或藥品工業中的用途.本發明的進一步具體實施方案是從權利 要求、說明書和實施例中體現的.應當理解的是如上所述的以及以下將解 釋的本發明的主題特徵，不僅被用於指定的特定化合物，而且還在不脫離 本發明的範疇下用於其他化合物.德國專利DE 2 363 534描述了含糖的液體維生素以及類胡蘿蔔素產品 的製備.生理學上可接受的乳化劑，例如卵磷脂或棕櫚酸抗壞血酸酯，用 於乳化。上述產品的缺陷在於例如在該產品低溫貯藏期間，糖或糖醇趨向 結晶。這種結晶傾向會導致不希望有的非均勻性.歐洲專利EP 551 638涉及脂溶性物質的液體產品在儘可能長時間(>6 個月)貯藏期間的穩定化.為了達到這個目的，提出將具有長鏈脂肪酸的 抗壞血酸酯作為乳化劑.然而，乳液必須在冷卻條件下貯藏.這樣會提高運輸費用和加工處理難度.日本專利JP 2000 212 066公開了聚氧乙烯失水山梨糖醇脂肪酸酯和 糖脂肪酸酯作為乳化劑在脂溶性物質乳液中的用途.日本專利JP 08 120 187公開了失水山梨糖醇脂肪酸酯以及蔗糖脂肪 酸酯作為乳化劑在類胡蘿蔔素乳液中的用途.韓國專利KR 20 020 018 518公開了蔗糖脂肪酸酯和失水山梨糖醇脂肪酸酯作為乳化劑在類胡蘿蔔素乳液中的用途。P-胡蘿蔔素濃度至多達3%,歐洲專利EP 1 095 986涉及防止分散相凝結的問題。該問題通過提供 液體、脂溶性物質的含水產物的穩定化方法解決.在這種情況下將一種不 含保護膠體的水包油型乳液與脂溶性物質和保護膠體混合。該製劑與7jc相 混合。該保護膠體是一種高分子量穩定劑.歐洲專利EP 361 928公開了一種非常精細分散的的乳液，該乳液含有 甘油/水混合物作為分散介質以及脂溶性藥劑作為分散相.使用分子量為 1000或更大的非離子穩定劑作為穩定劑。在這種情況下該分散相的平均粒 徑為10-70納米。實施例中涉及的乳液顯示僅3個月後就會發生變化.US 2002/0107292 Al描述了親油性的生物活性物質和乳清蛋白的製劑。本發明的一個目的是提供一種儘可能廣泛使用的乳化劑體系。特別是 將該乳化劑體系用於製備生理上可耐受的乳液.尤其期望該乳化劑體系得 到這樣的乳液其中活性物質顯示出高生物利用率.才艮據本發明在開始時對乳化劑體系和乳液的描述，這一 目的已經達到.乳化劑是用於製備並穩定乳液的助劑。乳液表示一種含有兩種或更多 種相互不混溶的液體的分散系。穩定化是指防止^t相a)和^:介質p)變 得不均勻從而形成熱力學上穩定的最終狀態.在本發明中，M相代表了 乳液的精細分布相.本發明中乳液的連續相指^t介質。本發明的乳化劑 體系用作分散劑.本發明的乳化劑體系包含作為組分a)的乳清蛋白和/或乳清蛋白水解 產物。優選使用的乳清蛋白是蛋白質含量至少為80%的、尤其優選蛋白質 含量至少95%的經噴霧乾燥的乳清分離蛋白.就乳清蛋白水解產物而言，優選使用經過純化、經酶催降解過的水解 度為3-20的乳清蛋白，尤其優選水解度為4 -16 (通過OPA方法測定)。作為組分b)的HLB為10-18的蔗糖脂肪酸酯，包括蔗糖硬脂酸酯、蔗 糖棕櫚酸酯、蔗糖肉豆蔻酸酯、蔗糖月桂酸酯和蔗糖油酸酯。單酯(例如蔗糖單硬脂酸酯)的比例在上述任一情況下均超過55%、優選範圍為 70-85%.優選的蔗糖脂肪酸酯是蔗糖單月桂酸酯比例為75-85%且HLB為 16的蔗糖月桂酸酯.在本發明乳化劑體系的一個優選方案中，組分a) /組分b)的重量比 為0.01:1-100:1，優選範圍為0.1:1-10:1,尤其優選0.9:1-1.1:1。除蔗糖脂肪酸酯外，該乳化劑體系可以還包含濃度為0.01 -70重量％ 的一種或多種低分子量乳化劑，優選0.1-50重量％，特別優選0,5-20重量 %，以乳化劑體系總量為基礎.尤其適合的是兩親性化合物或這些化合物 的混合物。基本上所有HLB為5-20的表面活性劑都適合.合適的相應表 面活性物質例如有長鏈脂肪酸酯，如抗壞血酸的d。-C2。烷基酯，脂肪酸 的單甘油酯和二甘油酯以及它們的乙氧基化產物，脂肪酸單甘油酯與乙酸、 檸檬酸、乳酸或二乙醯基酒石酸形成的酯，脂肪酸聚甘油酯，例如，三甘 油單^J旨酸酯，失水山梨糖醇脂肪酸酯，丙二醇脂肪酸酯和卵磷脂。優選 使用棕櫚酸抗壞血酸酯.本發明的乳化劑體系在製備脂溶性活性物質的乳液時顯著提高了生物 利用率。本發明還涉及一種乳液，其含有a)含有至少一種脂溶性物質aO的分 散相、P)作為連續相的水和力本發明中的乳化劑體系。然而，可能存在其 它組分。以該乳液為基礎計，本發明中乳液的所有成分總和為100重量％。存在於本發明乳液中的脂溶性物質a,)原則上可以是任何脂溶性物質. 脂溶性物質(xO優選是生理上可耐受的，那就是說涉^A類和動物生理學 方面是可耐受的.然而，在植物生理學方面的耐受性同樣可能存在。適合的例子有脂溶 性維生素A、 D、 E或K或其衍生物，例如維生素A酯和維生素E酯，例 如乙酸視黃基酯或乙酸生育酚酯，生育三醇，維生素K1，維生素K2;類 胡蘿蔔素，例如p-胡蘿蔔素，角黃素，蝦青素及其酯衍生物，玉米黃質及 其酯衍生物，葉黃素及其酯衍生物，番茄紅素和阿樸胡蘿蔔素醛。實際上 類胡蘿蔔素是自然中普遍存在的著色劑，且以非常精細地分散的形式存在於許多食品中並且使食品具有一種特有的顏色。此外眾所周知維生素A原 影響類胡蘿蔔素，因此類胡蘿蔔素也是人類食品和動物伺料工業以及製藥 工業中重要的著色劑。相對高濃度的類胡蘿蔔素乳液的顏色通常覆蓋橙色 到紅色的範圍.相比之下，本發明中相對高濃度和含P-胡蘿蔔素的乳液呈 現出一種亮黃色(是許多人類食品所需的)，以及高的著色強度.類胡蘿蔔素還經常用於化妝品領域以保護皮膚.可以在本發明中使用的其它脂溶性物質ai)是多不飽和脂肪酸，例如 花生四烯酸、二十二碳六烯酸、二十碳五烯酸、亞油酸、亞麻酸，以游離 態形式和作為甘油三酯；芳族油，如橙油、薄荷油或柑桔油.更適合的脂溶性物質a，)是多不飽和脂肪酸的甘油酯，例如小麥油、 向日葵油、玉米油或中鏈長度甘油三酯或所述油的混合物。最終，任何在人類或動物體起生理作用並且由於它們不溶於水而通常 作為乳液加工的常用脂溶性物質適合作為乳液的組分.本發明中優選的脂溶性物質W)特別是上述脂溶性維生素，例如維生 素A、 D、 E和K及其衍生物，選自於蝦青素、番茄紅素、p-胡蘿蔔素和 葉黃素的類胡蘿蔔素，以及多不飽和脂肪酸.尤其優選蝦青素、番茄紅素、 P-胡蘿蔔素和葉黃素.作為脂溶性物質a,)的類胡蘿蔔素通常以溶於油的形式存在。溶於油 中的類胡蘿蔔素通常和油一起作為分散相.適合的油的例子是所有生理學 上耐受的油，尤其是花生油、椰子油、向日葵油、橄欖油或其它三醯基甘 油酯.所用油的量取決於特定的類胡蘿蔔素在相應油中的溶解度。類胡蘿 卜素通常在120。C-220。C溫度範圍內溶於油，優選160'C-200。C.油與類胡蘿蔔素的重量比就蝦青素而言為50-1000,優選100-500，特 別優選200-400。油與其他類胡蘿蔔素的重量比可以大於1000,這取決於 所使用的類胡蘿蔔素的溶解度。脂溶性物質on)主要是指單一脂溶性物質。然而它同時可能結合各種 脂溶性物質，例如兩種或三種脂溶性物質aj .優選僅^f吏用一種脂溶性物 質ai) 7本發明的脂溶性物質on)通常佔乳液總重量的0.01-50重量％.在一 個優選方案中，脂溶性物質a!)的比例為2-40重量％，特別優選2-20重 量％,更特別優選5-15重量％，以乳液總重量為基準.就類胡蘿蔔素作為脂溶性物質a,)來說，以乳液總重量為基準，其濃 度通常為0.01-5重量％，優選0.01-2重量％，尤其優選0.05-1重量％,更 特別優選0.1-0.5重量％。本發明乳液的分散相a)的平均粒徑通常為卯0nm或更小。在本發明 進一步具體實施方案中，分散相a)的平均粒徑為50mn-850nm。在本發 明一個優選方案中，分散相a)的粒徑為150nm-500nm.在這方面，本發 明乳液的平均粒徑，可以例如經由基於質量的重量分布通過使用632.8nm 波長的光子相關光i普4義測量.乳化劑體系p)的總量為0.2-20重量％，優選0.5-10重量％，尤其優 選0.5-5重量％，極其優選1-3重量％。取決於應用領域，本發明乳液中還可以添加其他組分或添加劑.以該 乳液為基準，組分a)、 p)、力和任選的適當組分共計100重量％。除乳清蛋白和蔗糖脂肪酸酯之外，本發明的乳液可以另外包含至少一 種其它保護膠體。添加的適合且有益的膠體為水溶性或水溶脹性保護膠體，例如牛、豬 或魚膠，尤其是Bloom數為0-250的酸或鹼降解的明膠，極其優選明膠 AIOO、 A200、 B100和B200,以及低分子量的、Bloom數為0且分子量從 15000-25000 D的酶降解明膠型，例如，Collagd A和Gelitasol P (來自 Stoess， Eberbach)，以及這些明膠的混合物；還有澱粉，糊精，果膠， 阿拉伯樹膠，木素磺酸鹽，脫乙醯殼多糖，聚苯乙烯磺酸鹽，藻酸鹽，酪 蛋白，酪蛋白酸鹽如酪蛋白酸鈉，甲基纖維素，羧甲基纖維素，羥丙纖維 素，改性澱粉如辛烯基琥珀酸鈉澱粉(Capsul,來自國家標準澱粉)；植物 蛋白，如大豆、稻穀和/或小麥蛋白，這些植物蛋白可能被部分降解或呈非 降解形態.適宜的合成親水膠體是例如聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮。優選的保護膠體是改性澱粉，酪蛋白和/或酪蛋白酸鈉、大豆蛋白和明膠，特別優選酪蛋白和/或酪蛋白酸鈉.額外使用的保護膠體的量是0.1-50重量％，優選1-30重量％,尤其優 選2-20重量％,極其優選3-10重量％,以乳液的乾物質為基礎。除本發明乳化劑體系之外，為了穩定分散相，當將本發明乳液添加到 飲料或其他水溶液中時，優選加入額外的保護膠體.當本發明乳液用於特 定用途時，優選添加高分子量的穩定劑，例如添加本發明乳液到人類食品 以及動物飼料領域的製劑中.另外，乳液也可以包含至少 一種低分子量穩定劑如抗氧化劑和/或防腐 劑，以保護其活性物質。合適的抗氧化劑或防腐劑的例子是抗壞血酸，棕 櫚酸抗壞血酸酯，叔-丁基羥基曱苯，叔-丁基羥基茴香醚，卵磷脂，乙氧 基喹，對羥基苯甲酸甲酯，對羥基苯甲酸丙酯，山梨酸或苯曱酸鈉.抗氧 化劑或防腐劑的用量以重量計為0.01-50%，優選0.1-30%，尤其優選 0.5-20%，極其優選1-10%,以乳液中的乾物質為基礎.棕櫚酸抗壞血酸酯的抗氧化效應可以按照已知的方式通過將生育酚混 合到分散相a)中而進一步提高.生育酚的比例以重量計優選0.01%-4%， 更優選0.05-0.5%,以發明的乳液總量為基礎。蛋白和乙氧基化失水山梨糖醇脂肪酸酯(Tween 20)作為乳化劑體系)，本 發明的乳液顯示出在乳液中作為^t相存在的脂溶性活性物質具有更高的 生物利用率.本發明的乳液還呈現出高的色強度.色強度的測量是指相對的色強度， 也稱為E1/1值。E1/1值定義為在最在吸收時1.0%濃度的水乳液在lcm吸 管中的消光。聯繫到本發明，高色強度尤其意味著IOO或更高的相對色強 度.本發明乳液的相對色強度通常為100-200。在本發明進一步具體實施方案中，本發明的乳液具有有利的低混濁度， 這是例如某些人類食品所需的。乳液的混濁度通常按照ISO7027 /DIN EN 27027的規定確定.本發明的乳液的混濁度一般為50NTU-1000NTU,這 取決於具體組合物.低混濁度一般為50 NTU-400 NTU，特別優選50NTU-200NTU.如上所述，脂溶性物質on ),特別是在P-胡蘿蔔素的具體 實施方式中，即使在大領域比例的情況下，本發明乳液的低混濁度仍然可 以實現.在更進一步的具體實施方式
中，本發明乳液的適用性在人類食品領域 (在飲料工業中)和動物飼料領域中是好的，那就是說，此處描述的有利特 性可以在所有情況下或在不同組合尤其在如飲料工業的申請中得以實現。當該乳液用於人類食品領域或動物飼料領域時，所期望的類胡蘿蔔素 濃度特別約為5ppm-100ppm.當乳液用於々大料工業時還可能另外存在高電解質內容物.尤其是在臨 界體系如濃縮物或含有大量多種鹽類的等滲飲料中達到高電解質含量。此外，當乳液用於飲料工業時，通常可能存在低的pH.特別是在本發 明中，低pH意味著pH為6或以下，例如pH為2-5，尤其是pH為2-3.在本發明進一步具體實施方案中，本發明乳液以其抑菌效果為特徵. 這意味著其預防細菌滋長和細菌繁殖但並沒有殺死細菌。在乳液加入到人類食品、々大料、動物飼料產品、化妝品或藥品之前， 可直接將本發明乳液的組分混合。然而本發明乳液也可以開始就裝入容器， 在製備後貯藏，只有當要求添加到人類食品、飲料、動物飼料產品、化妝 品或藥品中時才加入.在奸青素的具體實施方案中，本發明乳液優選包含0.1-0.5重量％的脂 溶性物質ai)，在含有乳清蛋白a )和HLB為16的蔗糖月桂酸酯b )的 具體實施方案中本發明乳化劑體系Y)為1.0-3.0重量％。本發明乳液的製備方法是本領域技術人員所熟知的。本發明的乳液可 以分兩步製備-通過在分散介質P)中乳化脂溶性物質ai)進行預乳化，以製備粗 制乳液，和-最後的乳化作用以製備最終的乳液.本發明乳液的製備優選使用直徑D = 10-15 mm 且通常以6000-10000 轉/分、優選8000-10000轉/分速度旋轉的轉子/定子體系，且依靠隨後在高壓均化器中一個或多個通道中的乳化作用.預乳化的其它方法可以依靠薄 膜法進行.最後的乳化作用通過使粗乳液經過高壓均化器一或多次、例如兩到三次進行.該均化作用通常在200巴-1200巴的壓力、優選600巴-1000巴進 行.本發明乳液可用作不同目的，尤其是用於染色，維生素化作用，特別 是維生素原A或作為人體營養的抗氧化劑，尤其在飲料中，特別優選軟々欠 料、維生素汁或運動々欠料。還可能應用到動物營養、化妝品工業或藥物工 業中。本發明乳液特別適用於普通的和精確的添加量，例如添加維生素到液 體人類食物或動物祠料產品中，或在p-胡蘿蔔素的情況下用於飲料著色(如 檸檬水).本發明還涉及包含本發明乳化劑體系或本發明乳液的人類食品、動物 飼料產品、化妝品或藥品。實施例l:含壞青素的0/W乳液 OAV乳液的組成(每公斤乳液) 連續相(乳液的60重量％) 580g 雙蒸餾水10g蔗糖月桂酸酯(L-1695，來自Mitsubishi-Kagaku食品公司) 10g乳清蛋白(BiPRCf，來自Davisco，美國) M相(乳液的40重量％) 0.7g a-生育酚 1.54g蝦青素398g 中鏈長甘油三脂(Miglyol) 乳液製備過程如下將蝦青素晶體懸浮在中鏈甘油三酯中，且振動磨中粉碎到約20nm的粒徑.懸濁液在細磨之後經由加熱盤管泵出，且短時間內溫度升至160'C-200°C,此時蝦青素溶解.然後該分散相a)與乳化劑體系混合 且一同加入分散介質卩)中，用直徑12mm、 10000轉/分的Ultra Turrax 均化約15秒。乳液的溫度大約為70'C。該粗乳液通過一個狹縫在600巴 被最終乳化，然後進一步在Microfluidics製造的Microfluidizer中在1000 巴重複三次，以獲得具有窄尺寸分布的分散相oO的小液滴.
權利要求
1.一種乳化劑體系，其含有a)乳清蛋白和/或乳清蛋白水解產物，和b)HLB值為10-18的蔗糖脂肪酸酯。
2. 根據權利要求1所述的乳化劑體系，其中組分a)與組分b)的重量 比為0.01:1-100:1。
3. 根據權利要求1或2所述的乳化劑體系，其中蔗糖脂肪酸酯是HLB 為16的蔗糖月桂酸酯。
4. 根據權利要求1至3中任一項所述的乳化劑體系，其中乳清蛋白水 解產物的水解度為3-20。
5. —種乳液，其含有a)包含至少一種脂溶性物質w)的分散相， P)作為連續相的水，和力如權利要求1至4任一項定義的乳化劑體系.
6. 根據權利要求5所述的乳液，其中脂溶性的物質w )是維生素A、 D、 E或K或其衍生物，或多不飽和脂肪酸甘油酯.
7. 才艮據斥又利要求5所述的乳液，其中脂溶性物質ai)為至少一種類胡 蘿蔔素.
8. 根據權利要求7所述的乳液，其中脂溶性物質ai)為至少一種選自 於壞青素、番茄紅素、P-胡蘿蔔素和葉黃素的類胡蘿蔔素.
9. 根據權利要求5或6所述的乳液，其中脂溶性物質ai)的含量是乳 液總重量的0.01-50重量％.
10. 根據權利要求7所述的乳液，其中類胡蘿蔔素的含量是乳液總重 量的0.01-5重量％.
11. 根據;K利要求5-10任一項所述的乳液，其中乳化劑體系的量是乳 液總重量的0.2-20重量％。
12. 根據權利要求5-11中任一項所述的乳液，其中分散相a)的平均粒徑為卯Onm或更小.
13. 根據權利要求5-12中任一項所述的乳液，其中存在至少一種其它 乳化劑。
14. 根據權利要求5-13中任一項所述的乳液，其中存在至少一種其它 保護膠體。
15. 根據權利要求5-14中任一項所述的乳液，其中存在至少一種低分 子量穩定劑。
16. —種製備權利要求5-15所定義乳液的方法，該方法通過預先乳化 並通過隨後的最終乳化進行。
17. 權利要求16所述的方法，其中使用一種轉子/定子系統，並通過隨 後在高壓均化機中進行乳化作用.
18. 權利要求5-15定義的乳液在人體營養、動物營養、化妝品或藥品 工業中的用途.
19. 一種人類食品、動物飼料產品、化妝品或藥物，其包含權利要求 1-4定義的乳化劑體系或權利要求5-15定義的乳液.
全文摘要
本發明涉及一種乳化劑體系，其含有a)乳清蛋白和/或乳清蛋白水解產物和b)HLB為10-18的蔗糖脂肪酸酯。本發明還涉及由此製備的乳液。
文檔編號B01F17/00GK101227971SQ200680024430
公開日2008年7月23日 申請日期2006年6月30日 優先權日2005年7月4日
發明者C·克普澤爾, H·P·舒赫曼, H·桑託斯裡貝羅, H·舒伯特, J·費德圖森延森, K·埃克斯, R·英格爾 申請人:巴斯福股份公司