封裝的親水化合物的製作方法

2023-07-09 04:45:51

專利名稱：封裝的親水化合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及包含微生物的膠囊、包含所述膠囊的輸送體系或食物產品，以及一種生產所述膠囊的方法。
背景技術：
功能試劑(functional agent)、成分、分子或諸如調味劑、香味、藥物、除草劑以及其他類似組合物的輸送，對幾乎所有應用科學來說都是一個問題。沒有濃縮的、易傳送和可加工形式的功能試劑穩定性，輸送是不可靠的，並且，功能試劑只很少地在預定位置和時間顯示出它們的有益性能。
當提到穩定功能試劑輸送時，封裝是關鍵，迄今為已開發了許多種不同的封裝技術和體系。微生物封裝公開在US 4,001,480之中，它具有許多優點，諸如利用廉價的原料，微生物被密封在微生物的細胞壁中為親脂性物質提供固體膠囊。得到的微生物基膠囊的重要優點是可控釋放。直到其釋放完成，染料仍保留在膠囊之中。按照這種方法，為了獲得具有高脂含量的酵母，將酵母在特定培養基中培育。功能試劑(染料)接著溶於載體乙醇中，並使之與酵母生物量接觸。在發酵數分鐘之後，觀察酵母細胞，發現其已浸入了染料。這樣產生的輸送體系可用作著色劑。這種方法的缺點在於，僅具有正常脂肪含量為40～60％的真菌可以使用，它要求非常特殊的培育工序。
但是，在EP0 085 850中，要求對具有低於40wt.-％脂含量的微生物進行封裝，必須要採用一種脂擴展物質，限定為一種能與微生物脂混溶且能透過微生物細胞壁擴散的物質。待封裝的功能試劑(仍是染料)溶於所述脂擴展物質之中。將該溶液混合到酵母細胞的含水漿料中，並進行攪拌，直到含有染料的該溶液擴散到酵母細胞中為止。
使用脂擴展物質的限制可根據EP0 242 135 A2的指導而得以解除，在該文獻中，諸如香柏油、薄荷油、胡椒薄荷油、桉樹油、malathione等其它一些親脂物質，表現出能透過微生物細胞壁擴散並能被動地保留在微生物之中。
Bishop等人對由酵母細胞引起的精油積集的機理和動力學作了進一步研究(「Microencapsulation in yeast cells」，J.Microencapsulation，1998，15，No.6，761-773)，他們發現在高溫時，由於細胞脂質膜的相變，油滲入到酵母細胞的速率顯著提高。在該方法中細胞快速地失去生存能力，並且看起來對於發生該方法的細胞沒有必要是有生存能力的。
研究發現，現有技術方法存在著缺點，即在封裝酵母的乾燥和/或離心分離過程中，有明顯數量的功能試劑、調味劑等損失，尤其是揮發性物質。因此需要提供一種膠囊，其中，即使是揮發性功能試劑也能存在很長時間。
WO 03041509公開了具有外部物質封入微生物細胞之中的微膠囊，其中，至少一種由糖類、甜味劑、蛋白質和多羥基醇組成的組中的物質，被粘附到微生物的表面之上。
現有技術中封裝方法的明顯缺點在於，它們不適合封裝較油類更為親水的功能試劑，舉例來說，這是因為在自由地穿過細胞壁後，親水試劑不能保留在酵母細胞的胞漿中。
換言之，需要一種用於親水功能試劑的封裝體系。
另外，需要一種含有憎水和親水的兩種功能試劑的封裝體系。例如，人們能夠設想一種含有兩種藥物的輸送體系，其中一種是親水性的，另一種是憎水性的，它們是針對病人的伴隨施用(concomitant application)而設計的。在此例中，按照上述公開的現有技術的微膠囊將是不合適的，因為在上述描述方法中僅有憎水藥物能夠擴散到酵母細胞之中。
特別地，調味成分或香味成分通常是由大量的不同單獨化合物組成的，它們一起負責特定的香氣或香味特徵(profile)或特定的味道。組成特定調味組合物的不同調味化合物，可能具有不同的化學結構和溶解參數，這解釋了為什麼現有技術的酵母封裝體系不可使用，極大地區別對待親水性調味或香味化合物。對於調味組合物來說，由於缺少親水性調味成分，這會導致能提供不同的，有時甚至是低優選的，例如不均衡味道的微膠囊。
因此，需要一種適合提供新穎的調味或香味特徵的輸送體系，以保存由不同調味或香味化合物組成的選擇組合物的豐富性(roundness)。
另外，需要一種控制存在於膠囊中功能試劑釋放的方法。功能試劑，舉例來說，如果它是揮發性的，應當根據需要儘可能長時間地保留在膠囊之中。
簡而言之，需要一種能允許存在於其中的功能試劑或功能試劑的混合物進行可控釋放的膠囊。

發明內容
引人注目地，本發明人發現了一種令人驚奇的方法，可將親水調味化合物封裝到基於微生物的膠囊之中。本發明從而能夠在單一膠囊中封裝不同疏水性的功能試劑。
因此，第一方面，本發明提供了包含微生物、基質成分、和至少一種可封裝物質的膠囊，其中，基質成分和可封裝物質不是由微生物自身產生，並且，可封裝物質包含至少一種功能試劑，該功能試劑的特徵在於計算的辛醇/水分配係數clogP小於3。
第二方面，本發明提供一種包含本發明膠囊的輸送體系。
第三方面，本發明提供一種包含本發明膠囊的食物產品。
第四方面，本發明提供一種用於製備本發明膠囊的方法，包括以下步驟-製備至少包含微生物和水的含水液體，-添加包含clogP小於3的功能試劑的可封裝物質，-攪拌、攪動或混合所述含水液體和所述可封裝物質，-添加基質成分，-乾燥所述成分，和非強制選擇地，-顆粒化乾燥的漿料以獲得本發明的膠囊。


圖1和圖2給出了從不同膠囊中回收的調味劑相對於製備過程中所用調味劑的百分比。傳統酵母封裝因此可與本發明的含有基質成分的封裝進行比較。一系列具有不同clogP值的不同調味劑可被封裝。
圖3給出了沒有基質成分情形下酵母-調味微膠囊的封裝效率與clogP值的函數關係。可以看出，在沒有基質成分情形下，具有clogP＜3甚至＜2的調味化合物逐漸變得難以被單獨的酵母基體系封裝。
具體實施例方式
在本說明書上下文中，「包含(comprise)」一詞是用來表示「除了其它之外，還包括(include)」。它不能解釋為「僅由......組成」。
在本發明上下文中，除非另外說明，百分比是以乾物質重量計的百分比。同樣地，如果比例以份數表示，則是表示乾物質的重量份數。
所用術語「平均」，例如術語「平均直徑」，是表示算術平均。
術語logP是表示待封裝的特定功能試劑的辛醇/水分配係數。對於本發明目的來說，要提及的是計算的logP(通常簡寫為clogP)值。此數值是由軟體T.Suzuki，1992，CHEMICALC 2，QCPEProgram No 608，Department of chemistry，Indiana University計算得到的。也可參見T.J.Suzuki，Y.Kudo，J.Comput.-Aided Mol.Design(1990)，4，155-198。clogP值廣泛應用於本行業之中，這是因為它能夠在很短時間內可靠地對任意化合物給出其logP值。
術語「功能試劑」不限制於特定種類的分子。例如，它表示一種物質、一種化合物、和/或一種成分。由於其功能，功能試劑可被限定為用來進行輸送的膠囊的一部分，而膠囊的其它部分通常用作用於穩定功能試劑或控制其釋放的載體或成分。下面將另外給出一系列適當的功能(調味劑等)。在實踐中，功能試劑的功能或目的經常標註在含有本發明膠囊的包裝之上。功能可由一種或多種功能試劑來實現。同樣地，數種功能可由存在於同一膠囊中的不同功能試劑來實現。
本發明提供了包含基質成分和可封裝物質的膠囊，它們兩者都不是產生於微生物，該微生物也是膠囊的一部分。術語「不是產生於」是用來闡明所述基質成分和所述可封裝物質是膠囊的一部分，在生產過程中，它們作為單獨成分加入。它們不是預見用於封裝的微生物的一部分，由於發現它處於本來狀態。但是，為了避免懷疑，需要說明的是，理論上，所述基質成分和/或所述可封裝物質可從微生物中分離出來，再添加到本發明微生物之中。例如，對於某些多糖來說，這是正確的，它可從微生物獲得，再被用作本發明膠囊的基質成分。同樣地，許多調味劑都可在發酵工藝中獲得，因而是微生物的產物，它們可作為單獨成分，用作本發明膠囊封裝中的可封裝物質。
本發明提供了包含微生物，以及除了其它成分之外的包含具有計算的辛醇/水係數(clogP)小於3的功能試劑的可封裝物質的膠囊。
在一種優選實施方式中，功能試劑其特徵在於clogP小於2。優選地，clogP小於1.5，更優選小於1，最優選小於0.5。
優選地，對於本發明功能試劑來說，clogP值下限為-3，更優選為-2.5，最優選為-2。例如，本發明的功能試劑可具有範圍處於-3至3的clogP值。
功能試劑可選自所有種類的功能試劑。舉例來說，它們可為食品添加劑，諸如味道增強劑、芳香劑、調味劑。其它功能試劑是香味劑、藥物、維生素、除草劑、殺真菌劑、殺蟲劑、清潔劑、清洗劑、液體漂白活化劑、染料，僅僅提及了一些功能。
在本發明優選實施方式中，具有clogP＜3的功能試劑是調味劑、芳香劑或香味劑。更優選地，它是調味劑。
術語「調味劑」是表示這樣一類化合物，它可單獨使用或與其它化合物組合進行使用，以賦予想要的味覺效果。要被認為是調味劑，它必須被本領域熟練技術人員認可能夠以想要方式改進組合物的味道。這類組合物是供口服消耗的，因此通常是食物、營養組合物等。
教科書「Perfume and Flavour Chemicals」Steffen Arctander由作者1969年出版，收集了技術人員已知的香味劑和調味劑，特地將其全部併入本文供作參考。該教科書的分子適合被封裝到本發明膠囊之中，只要它們滿足本發明的clogP要求即可。
功能試劑可以是不同調味劑的混合物。這是有益處的，即本發明膠囊能提供豐富的、組合風味，能在消耗時給予更多樣的、完美的風味和/或香味效果。
將由功能試劑提供的可能風味，舉例來說，是與肉諸如牛肉、雞肉、豬肉、或與魚之類相聯的風味。舉例來說，這種風味可能是與蔬菜、水果、漿果相聯的。這種調味劑可能是香料或香料的組合物。
下述表1含有一系列適合本發明的示範功能試劑。功能試劑由其學名及其clogP值區分。每種試劑的功能也大多給出。
表1適合本發明膠囊封裝的功能試劑

優選地，所述功能試劑選自由上述表1給出的調味劑組成的組。
本發明的膠囊還包含基質成分。優選適合形成聚合物基質的基質成分。有大量數目的結構不同的基質形成用化合物或組合物，其中的一些將在下面提到。
舉例來說，所述基質成分可由蛋白質形成或包含蛋白質。合適的基質成分是酪蛋白、乳清蛋白質、和/或大豆蛋白。優選地，所述基質成分可為動物膠。這些蛋白質具有良好的乳化作用和成膜性能，它們能形成聚合物基質的基礎，為揮發性功能試劑提供高的保留率和保護。
所述基質成分可包含碳水化合物。在本發明的一種實施方式中，該碳水化合物是水溶性的。術語「可溶纖維」表示所述纖維根據L.Prosky等人J.Assoc.Off.Anal.Chem.71，1017-1023(1988)所述方法至少50％可溶。
為了根據需要改進所述基質性能，除了水溶性碳水化合物之外，所述基質成分還可含有不溶於水的碳水化合物。舉例來說，所述基質成分除了水溶性碳水化合物外，還可含有纖維素和/或半纖維素。
舉例來說，所述基質成分可包含單糖，例如D-芹菜糖、L-阿拉伯糖、2-脫氧-D-核糖、D-來蘇糖、2-O-甲基-D-木糖、D-核糖、D-木糖(它們都是戊糖類)或己糖類，例如L-海藻糖、L-半乳糖、D-半乳糖、D-葡萄糖、D-甘露糖、L-鼠李糖、L-甘露糖或這些中幾種的混合物。
同樣地，二糖、三糖和四糖是可能有用的基質成分。
單糖和二糖可還原為相應的醇類，例如，木糖醇、山梨糖醇、D-甘露醇和/或麥芽糖醇。同樣地，氧化為醛糖酸、二羧酸(dicaroxyclic acid)或糖醛酸和與酸類、鹼類、或氨基化合物進行反應，能產生許多其它化合物，例如異麥芽酚，它們可被包含在本發明基質成分之中。
所述基質成分可包含上述和/或下述提到的碳水化合物的混合物、它們的衍生物和/或蛋白質。舉例來說，單糖、二糖或三糖和/或它們的反應產物(參見上文)可與蛋白質或多糖基基質一起用作添加劑，從而將需要的性能賦予所述基質成分。
所述基質成分可包含寡糖，即由3～10個單糖單位組成的分子。例子如麥芽戊糖、果糖寡糖和/或半乳糖寡糖。
優選地，所述基質成分包含多糖，即每個分子含有多於10個單糖單位的糖。
這些聚合物既可是完全直鏈的(纖維素、直鏈澱粉)、支鏈的(支鏈澱粉、糖原)或線性支化的。它們可包括羧基(果膠、藻酸鹽、羧甲基纖維素)或強酸基(丹麥瓊脂、角叉膠或改性澱粉)。它們可通過採用中性取代基(例如，對於甲基乙基纖維素或羥丙基纖維素)或酸性取代基(與羧甲基、硫酸根或磷酸根)的衍生化而進行化學改性。
更優選地，所述基質成分包含澱粉衍生物。這類多糖自身包括許多不同聚合物，這是由於它或可通過機械破壞澱粉顆粒(研磨或擠壓)而對澱粉進行改性，或通過在有酸或鹼存在下或者沒有酸或鹼存在下加熱使之預膠凝或降解而得到多種不同分子量的薄的或厚的煮熬澱粉、糊精或麥芽糊精。其它可行的澱粉改性和得到的衍生物包括辛烯基-琥珀酸澱粉、澱粉醚(即羧甲基澱粉)、澱粉酯(即單磷酸澱粉酯)、交聯澱粉和/或氧化澱粉。
優選地，所述基質成分包含糊精，更優選包含麥芽糊精和/或玉米糖漿。最優選地，所述基質成分包含麥芽糊精和/或具有平均葡萄糖當量為5～25的玉米澱粉糖漿，優選為6～20，更優選為10～18。
同樣地，所述基質成分可包含樹膠和/或水狀膠質，例如，像阿拉伯樹膠、黃蓍膠、刺梧桐樹膠，海藻或貝殼提取物，像瓊脂、角叉膠、巖藻依聚糖、褐藻酸、昆布糖、丹麥瓊脂和/或殼聚糖，或微生物多糖，如糊精、支鏈澱粉、elsinan、凝膠多糖、硬葡聚糖、果聚糖、黃原膠、胞外多糖、汶萊(welan)膠和鼠李聚糖(rhamsan)膠。
另外，茄替膠、樹膠、刺梧桐樹膠、昆布糖或果膠可用於所述基質成分的配方之中。
所述基質成分可還包含也可不包含酵母衍生的物質，它不包括可封裝物質，舉例來說，諸如酵母衍生的碳水化合物，但在封裝結束後和在乾燥之前，它可用於另添加乾物質到所述含水液體和所述可封裝物質之中。優選地，在所述基質成分中，所述基質成分包含少於90wt％的另外的酵母物質，優選少於70wt％，更加優選少於50wt％，最優選少於25wt％。優選地，所述基質成分不含封裝後添加的酵母物質。
上述給出的一系列示範性基質成分，說明了本發明的廣泛適用性。所述基質成分可僅由一種特別合適的成分組成，或者由兩種或多種這類成分組成，可能地還混合有另外的成分，例如，根據需要用來改進所述基質成分的參數，諸如滲透性、機械強度和/或溶解度。
本發明所述膠囊包含微生物。微生物的目的是封裝非強制性存在的、更憎水的功能試劑，它具有1.5、2、3、4或更高的clogP。
在本發明的一種優選實施方式中，所述微生物選自由真菌、細菌、海藻、原生動物、或這些中兩種或多種的混合物組成的組。適合本發明目的微生物的候選者可在現有技術中找到，舉例來說，EP0 085 805 B1，第2欄第15～25行；或EP0 2421 35A2，第2頁第3 7～40行；或EP0 453 316 A1，第5欄第20～30行。所引用文本位置，特地將其全部併入本文供作參考。優選地，微生物是真菌或細菌，更優選它是酵母。合適的酵母是商業可得的。
所述微生物可進行預處理，例如，用於提高其對可封裝物質的滲透性，或用於除去有時不受歡迎的微生物氣味或香氣。這類預處理公開在US 5,521,089第2欄第58行至第4欄第63行和WO93/11869。在後一篇文獻中，公開了過氧漂白微生物用以除去氣味和增亮微生物顏色。
因此，在本發明一種優選實施方式中，所述膠囊包含至少一種另外功能試劑，其特徵在於辛醇/分配係數clogP為1或更高，優選為1.5或更高。在本發明另一種實施方式中，所述另外的功能試劑具有2或更高的clogP，更優選為2.5或更高，最優選地，所述另外功能試劑的clogP≥3。
優選地，在本發明膠囊中，所述另外功能試劑被封裝在所述微生物之中。
另外功能試劑的實例可選自於調味劑、香味劑、藥物等，如上述對於強制性功能試劑所述，通常具有較低的clogP值。
在本發明的一種優選實施方式中，所述具有clogP≥1的非強制性另外其它功能試劑是調味劑、芳香劑或香味劑。優選地，它是調味劑。舉例來說，適合於被封裝的調味劑實例可選自由油酸(clogP＝7.74)、石竹烯((-)-(1R，9S，E)-4，11，11-三甲基-8-亞甲基-二環[7.2.0]十一碳-4-烯，clogP＝6.39)、α-蒎烯(2，6，6-三甲基-二環[3.1.1]庚-2-烯，clogP＝4.32)、對傘花烴(1-異丙基-4-甲基苯，clogP＝4.19)、裡哪醇(3，7-二甲基-1，6-辛二烯-3-醇，logP＝3.06)、蒿腦(1-烯丙基-4-甲氧基苯，clogP＝3.00)、麝香草酚(2-異丙基-5-甲基苯酚，clogP＝3.38)、caravacrol(5-異丙基-2-甲基苯酚，clogP＝3.38)組成的組。合適的另外的功能試劑也可選自上述提及的Arctander，1969教科書中的調味劑和香味劑，只要它們滿足上述給出的clogP要求即可。
優選地，所述另外其它功能試劑的clogP不超過8，更優選它不超過7.5，最優選它不超過7。
事實上，如果本發明膠囊中存在兩種功能試劑，則其中之一可具有相對低的clogP值，而另一種具有相對高的clogP值。但是，存在著clogP範圍為1～3的部分重疊區域，在該範圍內，所述功能試劑是部分地而非全部地保留在微生物之中，其它部分則保留在所述基質成分之中。因而，本發明也可設想，所述功能試劑和/或另外的功能試劑中的單獨一種或兩種具有的clogP值範圍為1～3，優選為1.5～2.5，例如1～2。
當然，本發明膠囊可包含大量不同功能試劑，諸如具有各種不同clogP值的調味劑。本發明不同於現有技術之處在於存在基質成分，更親水的試劑能主要被保留在其中，而更憎水的試劑如另外的功能試劑則主要保留在微生物之中。這樣，本發明提供的膠囊，它能有效地釋放憎水的和親水的功能試劑、和均勻試劑(evenagent)(它們處於clogP為1～3的中間範圍)。因此，幾乎可能的clogP值的整個範圍都可被所述至少一種功能試劑和所述至少一種非強制性另外的功能試劑所覆蓋。由1～100種不同功能試劑組成的組合物，優選2～50種，可存在於本發明的膠囊中。對於調味劑來說，非常複雜且平衡的調味組合物可經此而被封裝到同一膠囊之中。
優選地，本發明膠囊包含至少兩種功能試劑，其種一種具有小於3的clogP值，另一種具有3或更高的clogP值。
在本發明膠囊的優選實施方式中，所述可封裝物質還包含載體。優選地，所述載體是處於溫度為20℃的液體。優選地，所述載體是所述功能試劑的溶劑。所述載體是用於功能試劑，特別是用於溶解功能試劑、將其輸送到微生物和/或基質成分之中和/或稀釋功能試劑。根據所述至少一種功能試劑的精確溶解度，可為所述試劑選擇一種合適的載體。在文獻中，對載體實例進行了討論。在該情況下，EP0 242 135 A2第3頁第50行至第3頁第4行特地併入本文中供作參考。同樣地，EP0 085 805 B1從第2欄第27行到第4欄第25行提到的所謂脂擴展物質，可用作載體。在EP 0 453316 A1中，在第5欄第39～53行的段落對將被封裝的憎水性液體進行了討論。在該參考書目其後的第5欄第54行至第6欄第5行作了詳細解釋，所述憎水性液體可用來溶解染料、香料等。所有上述文本位置都特地併入本文供作參考。所述載體(如果存在的話)優選選自由醇、二醇、酯、芳烴、芳族親脂油類、羧酸、醇、油、脂肪和/或這些成分的混合物組成的組。優選地，所述載體是脂類。更優選地，它是脂肪和/或油。優選地，所述載體具有食品級狀態，並滿足GRAS要求(通常認為是安全的)。當然，所述載體必須選擇與所述至少一種功能試劑是互溶的或者在所述至少一種功能試劑中是可乳化的。
實際上，作為分離或純化步驟的直接結果，許多天然分離物或提取物在載體中包含一種或多種功能試劑，諸如調味劑。例如，一些萃取步驟直接產生含有不同調味和/或香味化合物的油，它們可直接用作本發明的可封裝物質。一個實例是柑橘油，它在自柑橘的果皮和/或皮下海綿層被冷壓提取後，就可立即用作本發明的可封裝物質。
在本發明膠囊的優選實施方式中，所述微生物提供膠囊乾重的5～80％，所述基質成分提供5～80％，所述包含至少一種功能試劑的可封裝物質提供5～60％。
優選地，所述微生物提供膠囊乾重的15～40％，所述基質成分提供15～40％，所述包含至少一種功能試劑的可封裝物質提供10～50％。
最優選地，所述膠囊可包含20wt.-％微生物、40wt.-％可封裝物質和20wt.-％基質成分。
舉例來說，所述包含至少一種clogP＜3功能試劑的可封裝物質，所述功能試劑提供膠囊的10～40wt.-％，至少一種另外的不同功能試劑提供膠囊的10～40wt.-％。
在一種優選實施方式中，本發明膠囊具有的平均直徑在5μm～2mm範圍之間。優選地，所述直徑處於40μm～1mm範圍之間，更優選為60μm～500μm。
本發明提供了一種包含本發明膠囊的輸送體系。所述輸送體系可由原樣的膠囊組成，它優選是形成粉末。這類粉末能容易地併入到任意想得到的產品之中，諸如食物產品、藥物產品、身體護理產品。
另一方面，本發明的輸送體系可包含其它成分，諸如提供其它功能的其它膠囊、或者適於減輕本發明膠囊和/或對消費最終產品應用的貯存和/或加工的簡單載體物質。
本發明提供了包含所述膠囊的食物產品。這類食物產品可為冷藏或冷凍產品。它可為一種在冷藏、室溫和/或高溫時進行消耗的食物產品。
優選地，所述食物產品是一種可食用產品，如由Firmenich SA於2004年1月12日提交的專利申請，歐洲專利申請號為EP04100069.6所公開的內容。在此文獻中公開的微膠囊可按1∶1的比例簡單地被本發明膠囊替換。因此，EP04100069.6中的所述可食用產品包含本發明膠囊，並且，對它們進行至少70℃的熱處理，優選為100℃，更優選至少170℃。
任何適合對所述可食用產品進行熱處理(熱的溫度)的食品加工技術，都可採用，其中有一些公開在所申請的EP04100069.6的第6頁第17～32行之中。該文本位置可併入本文供作參考。
舉例來說，本發明膠囊可被應用於其中或其上的所述可食用產品包括以高水活性的應用如湯；烘烤產品如餅乾、麵包、蛋糕；高熟應用如新鮮和乾燥麵食；穀物薄片、擠出點心、煎炸產品如法式炸薯條或加工的馬鈴薯片。優選地，本發明所述食物產品是指馬鈴薯片和/或法式炸薯條。
根據包含本發明膠囊的食物產品的性質，來選擇應用所述膠囊到所述產品之上的技術。例如，如果所述食物產品是生麵團基產品，則所述膠囊可在熱處理如烘焙之前，簡便地與所述生麵團另外的成分混合到一起。在其它應用中，在對其進行熱處理之前，可使本發明膠囊與水進行混合，並在將它們應用到食物產品之前製備成麵糊(batter)，可能是有用的。如果所述食物產品是法式炸薯條，舉例來說，則本發明膠囊可與水混合以得到麵糊，例如在Hobart混合器中，並塗敷到法式炸薯條之上，然後在約180℃於棕櫚油中同等油炸60秒，如所申請的EP04100069.6第9頁第17～22行中所述。
本發明提供了用於製備所述膠囊的方法。因此，在一個步驟中，在一個合適容器例如混合器中製備一種包含至少一種微生物和水的含水液體。舉例來說，乾酵母(它是商業可得的)可與水進行混合。優選地，所述包含微生物和水的含水液體是一種具有10～30wt.-％固體的懸浮液，優選15～25wt％，其取決於微生物類型和所用設備。
本發明上下文中的含水液體包含水和微生物的混合物，並且在進一步工藝步驟後，還包含所述可封裝物質。這些混合物可為懸浮液、漿料、乳濁液、分散體等。術語「含水液體」因而僅表示存在著水。
在所述方法一個步驟中，添加所述包含至少一種clogP小於3的功能試劑的可封裝物質。當然，所述可封裝物質也可在添加微生物之前添加到水中。所述可封裝物質的添加，可引起乳濁液的形成，其取決於所述可封裝物質的疏水性。因此，舉例來說，乳化劑、表面活性劑和/或穩定劑也可添加到所述含水液體之中。
在一種實施方式中，本發明所述方法包含添加一種可封裝物質到所述包含微生物和水的含水液體之中的另外的步驟，其中，所述可封裝物質包含一種clogP為1或更高的另外的其它功能試劑。
如果所述膠囊打算包含一種clogP值為1、2、3或更高的另外的其它功能試劑，則這種功能試劑優選也包含在所述包含具有較低clogP值的功能試劑的可封裝物質之中。優選地，所述可封裝物質(它是按照上述給出步驟添加的)，包含所有各種不同clogP值的功能試劑。
優選地，所述含水液體中微生物與可封裝物質的乾重比在1∶1～5∶1範圍之內，優選為1.4∶1～4∶1，更優選為1.6∶1～3∶1，最優選為1.9∶1～2.9∶1。例如，該比值為2.1∶1。
所述包含微生物、水和可封裝物質的含水液體接著進行混合、攪拌或攪動1～6小時，優選1.5～5小時，更優選為2～4小時。這優選是在高於室溫進行，諸如高於25℃，優選高於35℃，更優選高於40℃。
在此混合步驟中，封裝物質的至少一部分可滲透到所述微生物細胞之中。如果所述功能試劑的clogP大於約3，則所述功能試劑的相當比例將自由地進入到細胞中。如果存在於所述可封裝物質中功能試劑的clogP小於約3，則僅有很小部分會進入到細胞中。剩餘部分將保留在細胞外部的所述含水液體之中。
上述封裝憎水化合物到微生物之中的方法的基本原理，公開在EP A2 0 242 135之中，或者更早引用的其它現有技術參考資料。但是，現有技術對於親水性和可封裝物質向細胞的擴散兩者之間的關係則完全沒有提及。
在所述可封裝物質差不多全部擴散到微生物細胞之後(取決於其clogP)，添加所述基質成分。
優選地，相對每份較早添加的微生物，添加0.4～4份基質成分。更優選地，相對每份微生物，添加0.6～2份基質成分，最優選添加1份基質成分。
本發明膠囊中微生物∶可封裝物質∶基質成分的重量比例，優選為1∶1～5∶0.4～4，優選為1∶1.4～4∶0.6～2。
在向所述含水液體添加基質成分之後，優選地對所有成分再次進行混合，例如，通過採用高剪切混合器，以保證所述功能試劑合適均質化到所述基質成分之中。
接著，對得到的混合物進行乾燥，如果需要(取決於所採用的乾燥技術)，對其進行顆粒化，以獲得本發明的膠囊。
乾燥可通過例如噴霧乾燥、冷凍乾燥、流化床乾燥和/或烘爐乾燥進行。優選地，所述乾燥步驟是通過噴霧乾燥進行的。
實施例1本發明膠囊中具有不同辛醇/水分配係數(clogP)的不同功能試劑的保留率，與基於僅有酵母的膠囊、對應於現有技術公開的封裝技術進行比較。對兩種不同類型酵母進行試驗，酵母1(乾燥DCL)和酵母2(洗過的「Williams」)，它們可分別從Lesaffre，France和Aventine Renewable Energy Company，USA購得。
物質表2樣品配方

*麥芽糊精DE 18表3可封裝物質(調味劑)

所有調味試劑都可以其純化形式商業獲得。
對於每種調味劑來說，一個樣品被單獨封裝於酵母1和2之中，接著進行洗滌步驟，並立即進行噴霧乾燥，對應樣品是按照本發明所述方法進行，是通過添加基質成分(麥芽糊精)進行的，在霧化(噴霧乾燥)之前沒有任何洗滌步驟。
酵母分散在1升燒瓶的水中。
接著添加液體調味劑，混合物在150rpm的恆定攪拌下(採用平葉片攪拌器)，於50℃保持4小時。
未使用基質成分的方法(現有技術)在臺式離心分離機(bench top centrifuge)中，以3200rpm轉速，對混合物(水+酵母+調味劑)進行分離20分鐘。離心分離機溫度保持在4℃。回收的酵母糊用蒸餾水洗滌兩次(1,200～1,400ml蒸餾水)，再次進行離心分離(以保證所有過量活性的和無關的物質被除去)。酵母餅接著從離心分離罐中取出，並準備用於噴霧乾燥。
向該酵母餅中添加300g蒸餾水，並進行混合直到形成均勻的分散體。接著將樣品在210℃入口和90～100℃出口的Niro mobilminor之上進行噴霧乾燥，進料速率大約10ml/min。
採用添加基質成分(麥芽糊精18DE)的本發明方法調味劑經4小時被吸收到酵母中，然後直接添加麥芽糊精到燒瓶中的封裝混合物中，並進行混合直至均勻。
混合物接著原樣在210℃入口和90～100℃出口的Niro mobilminor之上進行噴霧乾燥，進料速率大約10ml/min。得到含有本發明膠囊的粉末。
樣品分析通過採用乙醇萃取從膠囊中分離出調味劑。具體地說，500mg膠囊採用1ml水進行水合，接著與9ml乙醇進行混合。懸浮液攪拌10分鐘，離心分離並過濾。濾出液體採用GS-MS(氣相色譜質譜)、SIM法(選擇離子監測)，以分離方式(Split mode)進行分析。
結果和結論結果如下述圖1～2所示，它給出了從不同膠囊回收的不同調味劑的百分比(製備中所用調味劑的wt.-％)。術語MC表示基質成分。
在圖1中，給出了從僅有酵母1、酵母1與基質成分(本發明)、僅有酵母2、酵母2與基質成分(本發明)的膠囊中回收的(+-)-3-羥基-2-丁酮、四氫甲基呋喃硫醇、1-(吡嗪基)-1-乙酮、和乙酸S-(2-甲基-3-呋喃基)硫醇酯。所有四種分子具有相對低的clogP值(親水的)，並且單獨在酵母細胞中沒有充分的吸收。所述基質成分的添加幫助提高它們在最終膠囊中的含量。基質成分的使用從而明顯提高了調味劑從膠囊中的回收。
在圖2中，給出了從膠囊中回收的4-羥基-2，5-二甲基-3(2H)-呋喃酮、三乙酸1，2，3-丙烷三酯和油酸。
可以看出，當在噴霧乾燥前添加基質成分時，調味化合物能更好地得到保留。特別地，4-羥基-2，5-二甲基-3(2H)-呋喃酮和三乙酸1，2，3-丙烷三酯(親水性，clogP＜1)的數量，在包含基質成分的膠囊中是明顯更高的。
總而言之，對於包括相似的或變動的clogP值的多種調味劑的封裝，本發明膠囊中的調味劑保留是更為完全的，這歸因於基質成分中更親水性調味劑的保留。
因此，除了非強制性更憎水功能試劑之外(它們也可能存在)，所述基質成分可與微生物一起使用，以有效封裝clogP＜3的功能分子。
實施例2為了評價沒有基質成分情形時用於酵母中封裝的調味化合物疏水性/親水性的相關性，對調味行業目前使用的總數140種不同調味化合物的封裝效率進行研究。
將140種調味劑分為10組相似的化學種類，形成10種不同組合物，每種組合物含有7～19種不同化合物。這樣組合在一起的化學種類是(1)酸、呋喃酮和內酯，(2)醇和酚，(3)醛，(4)吡嗪，(5)胺、kenolines、kenoxalines吡啶噻唑、二噻嗪、二環內酯、和苯並吡喃酮，(6)酮和甲基酮，(7)硫化物、二硫化物、三硫化物和異硫氰酸酯，(8)酯和硫代酸酯，(9)萜烯和萜烯酯，(10)硫醇和噻吩。不同組合物含有7～19種不同化合物。為了內部對照，每種組合物含有不同化學種類的一種調味化合物。如果該化學種類對封裝效率有影響，就能對其進行評價。
對於每種化學種類來說，在相同稀釋液中，製備一種含有相等數量(5wt.％)的7～19種不同調味化合物的組合物。每種組合物還含有乙酸甘油酯，補足每種調味組合物達到100wt.％。具有19種不同化合物的組合物含有5wt.％的乙酸甘油酯。
按此方法，可製備10種包含所有140種不同調味化合物的調味組合物。
這10種組合物中的每一種都橫跨很大clogP範圍。在140種化合物中，按Suzuki方法(1992年)計算得到，具有最低clogP值(-1.09)的樣本是二乙醯，具有最高clogP值(+6.39)的化合物是石竹烯((-)-(1R，9S，E)-4，11，11-三甲基-8-亞甲基-二環[7.2.0]十一碳-4-烯))。
在如實施例1所述條件下(沒有使用基質成分的方法)，以相對數量12∶100∶220，通過混合每種調味化合物、乾酵母和水，對酵母進行封裝。
按照實施例1給出的方法(樣品分析)，通過乙醇萃取，對所有樣品進行分析。
每種調味化合物封裝效率，可通過用GC-MS檢測到的調味劑數量除以封裝所用液體調味劑數量而計算得到。
結果如下述圖3所示，它給出了每種調味化合物封裝效率與clogP值的函數關係。該圖清楚地表明，sygmoidal曲線的拐點在clogP為2和3之間。換言之，具有logP值低於3甚至＜2的化合物將更加難以採用單獨酵母基體系進行封裝。另一方面，圖1和2表明，如果存在如本發明所要求的基質成分，則這些化合物能夠很好地被封裝。
權利要求
1.包含微生物、基質成分、和至少一種可封裝物質的膠囊，其中，所述基質成分和所述可封裝物質不是由所述微生物自身產生的，並且，所述可封裝物質包含至少一種功能試劑，該功能試劑的特徵在於計算的辛醇/水分配係數clogP小於3。
2.權利要求1所述膠囊，包含至少一種另外的其它功能試劑，該另外的其它功能試劑的特徵在於計算的辛醇/水分配係數clogP為1或更高。
3.權利要求1所述膠囊，其中，所述功能試劑特徵在於clogP小於2。
4.權利要求2所述膠囊，其中，所述另外的功能試劑具有的clogP為2或更高。
5.前述任一權利要求所述膠囊，其中，所述可封裝物質還包含載體。
6.權利要求1或2所述膠囊，其中，所述微生物提供所述膠囊乾重的5～80％，所述基質成分提供5～80％，所述包含至少一種功能試劑的可封裝物質提供5～60％。
7.前述任一權利要求所述膠囊，其中，所述基質成分包含水溶性碳水化合物。
8.前述任一權利要求所述膠囊，其中，所述具有clogP＜3的功能試劑是調味劑、芳香劑和/或香味劑。
9.前述任一權利要求所述膠囊，其中，所述具有clogP≥1的另外的其它功能試劑是調味劑、芳香劑或香味劑。
10.前述任一權利要求所述膠囊，其中，所述微生物選自由真菌、細菌、海藻、原生動物、或這些中兩種或多種的混合物組成的組。
11.前述任一權利要求所述膠囊，它具有的尺寸在5μm～2mm範圍之間。
12.一種包含前述任一權利要求所述膠囊的輸送體系。
13.一種包含前述任一權利要求所述膠囊的食物產品。
14.一種用於製備權利要求1所述膠囊的方法，包括以下步驟-製備至少包含微生物和水的含水液體，-添加包含clogP小於3的功能試劑的可封裝物質，-攪拌、攪動或混合所述含水液體和所述可封裝物質，-添加基質成分，-乾燥所述成分，和非強制選擇地，-顆粒化乾燥的漿料以獲得權利要求1所述膠囊。
15.權利要求11所述方法，還包含添加可封裝物質到所述包含微生物和水的含水液體的另外步驟，其中，所述可封裝物質包含clogP為1或更高的另外的其它功能試劑。
全文摘要
本發明涉及用於封裝功能試劑如調味劑、香味劑、藥物、維生素等的膠囊。所述膠囊適合用於封裝憎水物質和親水物質。所述膠囊包含微生物、基質成分和所述可封裝物質，其中，後者包含一種或多種功能試劑。本發明還涉及一種用於製備所述膠囊的方法，以及含有所述膠囊的食物產品。
文檔編號A23L1/00GK1980578SQ200580022222
公開日2007年6月13日 申請日期2005年6月23日 優先權日2004年7月2日
發明者丹尼爾·本採迪, 亞歷山大·哈恩, 吉爾·特羅法爾迪, 恩尼奧·坎特爾賈尼, 羅伯特·華格納 申請人:弗門尼舍有限公司