粒狀傳遞系統的製作方法
2023-05-02 22:58:56
專利名稱：粒狀傳遞系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及粒狀傳遞系統，還涉及製備此種粒狀傳遞系統的方法。
背景技術：
在各種行業中都使用了傳遞系統或封裝系統以保護活性成分。例如，在食品行業中它們經常被用來保護調味料以防止揮發性組分的損失，特別是防止在(i)在將調味料摻入至食品產品中之前的存儲期間、(ii)在將調味料組分與其它食品成分混合期間、(iii) 在食品加工期間，例如烹飪和烘焙期間、(iv)在運輸和儲存期間和(ν)在終端消費者製備食品產品期間的揮發性組分的損失。類似地，在營養食品行業，它們經常通過在材料周圍提供氧氣屏障而被用來保護對氧敏感的活性物質，例如富含多不飽和脂肪酸的魚油。在香料行業中，對用於家用護理產品(例如織物柔軟劑)的香料進行封裝是公知的。其使香料能夠沉積到織物上而不會被降解，並且與未封裝的相比，其能夠緩慢地釋放更長的一段時間。由於傳遞系統對於廣泛的一系列領域都很重要，因此各種不同類型的傳遞系統的存在並不奇怪。在本領域公知的不同的系統中，擠出法通常依賴於碳水化合物基質材料的使用，在擠出和淬火擠出物質以形成保護活性成分的玻璃之前，將該碳水化合物基質材料加熱至熔融狀態並與活性成分結合。這種擠出法通常被稱為「熔體擠出」。在專利US 3，704，137中公開了本領域現有技術中一個重要的實例，其描述了一種由下列步驟形成的精油組合物將油與抗氧化劑混合；單獨地將水、蔗糖和DE低於20的水解穀物固體混合；將該兩種混合物合在一起進行乳化；將由此獲得的混合物以棒狀的形式擠出到溶劑中；去除過量的溶劑；和最後，加入抗結劑。在US 4，610，890和US 4，707，367中描述了另外的實例，其中組合物是通過形成含有糖、澱粉水解物和乳化劑的水溶液來製備的。在密閉容器中和控制壓力下將精油與該水溶液混合形成均勻的熔體，然後將該熔體擠出至相對冷的溶劑中，乾燥並與抗結劑相結
I=I O通過熔體擠出形成的擠出粒狀傳遞系統典型地包含用於封裝材料、產品或成分的基質材料或載體材料。基質材料經常在擠出工藝中被描述成「粘性的」或「橡膠狀的」，而在成品中被描述成「玻璃狀的」。基質材料在玻璃態和橡膠態之間轉變時的溫度公知為玻璃化轉變溫度(此處稱為 「Tg，，)。在出版物 Maltodextrin molecular weight distribution influence on the glass transition temperature and viscosity in aqueous solutions, F. Avaltroni, P. E. Bouquerand 禾口 V. Normand, Carbohydrate Polymers,2004, Volume 58, Issue 3，323-334中給出了測量材料(例如，基質材料)的Tg的方法。本領域的許多專家都公認，在玻璃態(即，溫度低於Tg)，所有分子轉換皆已停止， 並且正由此提供了對調味料揮發物的有效包埋並防止了其它化學結果(例如，氧化反應) 的發生。相反地，在高於Tg的溫度，由於橡膠基質可以漏出待封裝的材料，因而其對材料、產品和成分的封裝是無效的。從而，Tg越高，在存儲時最終產品越穩定。但是，已知較高的Tg需要更高難度的擠出條件，因為必須將擠出機中的溫度提升得更高以使混合物在擠出條件下能夠流動並使基質與待封裝的材料能夠密切地混合。如此高的溫度可能會有各種副作用損失揮發性材料；基質(封裝)成分和活性材料間產生不必要的反應；和增加的能源需求和相應的製造成本。伴隨著熔體擠出工藝和產品特有的一個問題是對於在擠出期間需要足夠低的粘度和在擠出後需要足夠堅實的玻璃的均衡，因為那些不需要這種熔體處理步驟的基質不會接觸到這些困難。因此，需要提供一種具有高Tg但在擠出條件下保持簡單或容易加工的粒狀傳遞系統。在US-A-6607771中，提及海藻糖是一系列可用在擠出膠囊中的糖類的一部分。然而，其未給出對該材料明確的優先選擇也未給出該材料的任何實施例。相反，其給出的優先選擇是麥芽糖糊精，從而如上所述，其未公開與海藻糖有關的意料不到的效果。在US-A-6187351中也提及海藻糖是一系列可用在擠出膠囊中的糖類的一部分。 同樣，其未給出對該材料的明確的優先選擇，也未給出使用海藻糖的實施例。相反，在實施例中公開了麥芽糖糊精和玉米糖漿固體的混合物，其如上所述，未公開與海藻糖有關的意料不到的效果。在另一篇文獻US-A-5603971中也提及海藻糖是一系列可用在擠出膠囊中的糖類的一部分。再一次，其未給出對該材料的明確的優先選擇，並且也沒有描述其使用的實施例。相反，實施例公開了麥芽糖糊精和玉米糖漿固體的混合物。W0-A1-2004/017762 (Unilever)在實施例1中公開了肉湯塊狀濃縮料，其是通過將210g基質材料、70g水、60g鹽和31g穀氨酸鈉混合在一起來製備的。在實施例IB中，基質材料是由210g海藻糖組成的。將所述混合物加熱、加入調味料並將由此獲得的混合物倒入具有尺寸為2cm長、2cm深和2cm寬的模具中(與用於製備冰塊的模具相同)，然後將模具冷卻。由此獲得的立方體在冷卻時絕大部分結晶化，因而其不包含適合於封裝調味料的完全玻璃狀碳水化合物基質。￠:"Physicochemical characterization and oxidative stability of fish oil encapsulated in an amorphous matrix containing trehalose，，,Drusch et al,Food Research International 39(2006)807-815中，描述了在噴霧乾燥的情況下使用海藻糖。 儘管該著作側重於海藻糖在微膠囊化中的應用，但其並沒有提及熔體擠出也未提及海藻糖對於熔體粘度與其Tg有關的益處。EP-A1-1504675公開了在形成粉末的擠出工藝中將海藻糖與任意數量的其它碳水化合物一起使用。任何常規的碳水化合物(如麥芽糖糊精)是指適合在產品中使用的碳水化合物。公知與擠出相關的高溫能夠使糖類通過反應(例如，焦糖化)變成不期望的棕色。 據我們所知，現有技術的所有文獻皆沒有解決此問題。因此，本發明旨在解決這些問題中的一個或多個。
發明內容
出乎意料地發現包含海藻糖和下述定義的HSH的粒狀傳遞系統解決了一個或多個以上指出的問題。因此，本發明提供了一種粒狀的擠出傳遞系統，其包含玻璃狀碳水化合物基質及封裝於其中的材料、產品或成分，所述基質包含(i)氫化澱粉水解物，其具有5 100的數均聚合度DPn或800 16000Da的數均分子量Mn，和(ii)海藻糖。本發明還涉及一種製備粒狀傳遞系統的方法，包含步驟(i)製備包含連續相和分散相的熔體乳化液，其中連續相包含海藻糖和氫化澱粉水解物，所述氫化澱粉水解物具有5 100的數均聚合度DPn或800 16000Da的數均分子量Mn，分散相包含活性成分，(ii)迫使該熔體乳化液通過模具或孔口以形成擠出物，(iii)將擠出物冷卻並制粒，(iv)非強制選擇地乾燥該顆粒。
具體實施例方式本發明的粒狀傳遞系統包含由海藻糖與一種或多種具有5 100的數均聚合度 DPn或800 16000Da的數均分子量Mn的氫化澱粉水解物(以下稱為「HSH」)形成的基質。HSH包括氫化葡萄糖糖漿、麥芽糖醇糖漿和山梨醇糖漿，並且其為在各種各樣的食品中都存在的一系列產品。HSH是通過部分水解玉米、小麥或馬鈴薯澱粉並在隨後將水解物在高溫和壓力下加氫來生產的。通過改變水解的條件和程度，在由此產生的產品中可以獲得相對產生的各種單、二、寡聚和多聚氫化的糖類。氫化的單、二、寡和多糖是通過聚合度(DP)或分子量(M)來表徵的。例如，氫化的單糖的Dp為1並且M為182Da，而氫化的二糖的Dp為2並且M為344Da。由於HSH具有分布的分子量級分，因此經常計算適合的平均值。一個簡便的求平均方式是數均。數均聚合度DPn和數均分子量Mn可以通過常規的HPLC分析或冰點降低測定法(凝固點降低)來測定，其中冰點降低測定法又稱為凝固點滲透壓力測定法。為了本發明的目的，術語HSH可以應用於通過氫化澱粉水解的糖類產品產生的任何多元醇。但是，在實踐中，某些多元醇例如山梨醇、甘露醇和麥芽糖醇以它們的通用化學名稱來稱呼。術語HSH更通常用來描述大量的多元醇，其除了含有任何單體多元醇(如山梨醇和甘露醇)或二聚體多元醇(如麥芽糖醇)之外，還含有相當數量的氫化寡聚糖和多聚糖。為了本發明的目的，HSH被定義為具有數均DPn為5 100的氫化澱粉水解物。更優選地，DPn為6 60。甚至更優選地，DPn為6 40、最優選地為6 20。所述HSH可具有800 16000Da的數均分子量Mn，更優選地為1000 !3500Da。HSH不包括具有DE為5 20的麥芽糖糊精。在本文中使用的DE是指以右旋糖計算的還原糖(幹基)在產品中的百分比。麥芽糊精通常是通過澱粉酶和/或強酸作用於糊化澱粉來生產的。麥芽糖糊精包含一系列營養性不甜的多糖，其具有分布的分子量，其中的脫水葡萄糖結構單元主要通過1，4鍵連接。
在本發明的產品中使用HSH尤其有利，因為發現當其與海藻糖組合使用時，HSH提供了反應性非常低的基質，該基質與包含常規麥芽糖糊精的組合物相比，本質上對PH變化更不敏感，因此可以在更廣泛的食品和飲料中使用，可以用來封裝更廣泛的成分。還發現此種混合物在擠出過程中更不易於產生不期望的褐變反應，例如美拉德反應。在基質中，基於基質的總乾重，HSH的含量按重量計優選為90 35，更優選為 70 40，最優選為60 45。該基質還包含海藻糖(trehalose)。海藻糖(又稱為mycose)是一種天然的α -連接的二糖，其由兩個α-葡萄糖單元間的α，α-1，1_糖甙鍵形成並且許多供應商通常以其結晶二水合物出售。例如，適合的市售海藻糖產品是Cargill銷售的Ascend和Treha (商品名稱)。在基質中，海藻糖的含量基於基質的總乾重按重計優選為10 65%，更優選為 30 60%，最優選為40 55%。在這些範圍之外，某些弊端就變得明顯。例如，在更低的水平上，可促使更容易進行擠出的降低的粘度的優勢明顯地被減弱；而在更高的水平上，基質結晶的風險增加，從而導致經封裝的材料周圍的玻璃狀結構降低或損失。該玻璃狀結構是非常可取的，因為它能出色地滯留被封裝的揮發性材料。還發現與使用常規糖類尤其是蔗糖獲得的基質相比，在低pH體系中海藻糖可提供更加穩定的結構。這使得該基質比常規基質可用於更廣泛的最終產品。最重要的是，當與包含例如蔗糖的體系相比，海藻糖的使用有利於為基質提供高 Tg,同時非常令人驚訝地能夠使擠出溫度低於預期。即，海藻糖在對處理條件沒有不利影響的情況下，提供了預料不到的顆粒穩定性的增加。可以要根據任何適合的方法將HSH和海藻糖混合。例如，它們可以在沒有任何特殊設備下在送料鬥中進行簡單的預混合。由於海藻糖的結晶二水合物的熔點為約98°C，因此其可有利地在典型的擠出機中直接熔解。相比之下，通常使用的糖類且特別是熔點為約185°C的蔗糖不能以這種方式直接熔解，而需要額外的處理步驟，例如溶解於水中。可以有利地存在酸，例如抗壞血酸，因為發現當存在此種材料時，氫化澱粉水解物-海藻糖基質保持很高的Tg，例如，優選地保持高於室溫；而即使是在酸的存在下，相應的氫化澱粉水解物-蔗糖基質的Tg也降低到明顯地低於室溫(使其存儲時不穩定)。待封裝的活性成分可以指定想要封裝的單一疏水化合物或組合物，如調味料、芳香劑、藥品、營養食品或其他成分。優選地，活性成分為揮發性或不穩定的調味、加香或營養食品成分或組合物。優選地，活性成分為疏水性液體，其可溶於有機溶劑中但只能非常微弱地溶於水。更具體而言， 根據本發明的封裝的調味、加香或營養食品成分或組合物優選地以希爾德布蘭德溶解度參數(Hildebrand solubility parameter)小於30[MPa]1/2為特徵。實際上大多數油狀液體的水不相容性可以通過希爾德布蘭德溶解度參數S來表示，其通常小於25[MPa]1氣而對於水，該相同的參數為48[MPa]「2，對烷烴為15 16[MPa]"2。此參數提供了一個有用的與分子內聚能密度相關聯的極性標度。為了讓混合自發發生，待混合的分子S間的差異必須保持在最小值。溶解度參數手冊(ed. A. F. M. Barton, CRC Press, Bocca Raton, 1991)給出了許多化學品的S值以及推薦的用於計算複雜化學結構S值的基團貢獻度方法。
6
此處使用的表述「調味或芳香化合物或組合物」定義了大量的源自天然和人工合成的調味和芳香材料。它們包括單一化合物和混合物。天然提取物也可以被封裝於擠出物中；其包括例如，柑橘提取物，如檸檬、橘子、酸橙、葡萄柚或柑橘的油，或調料精油，以及其它。用於封裝的特別優選的此類活性材料是含有不穩定、反應性成分(例如漿果和乳製品調味料)的調味組合物。此種調味和加香組分進一步的具體實例可以在當前的文獻中找到，例如 S. Arctander 的 Perfume and Flavour Chemicals,1969, Montclair N. J. (USA)； Μ· B. Jacobs 的Fenaroli ' s Handbook of Flavour Ingredients, CRC Press or Synthetic Food Adjuncts, van Nostrand Co. , Inc.它們為加香、調味和/或芳香化消費品(即，賦予消費品氣味和味道)領域的技術人員所熟知。可以封裝於本發明的傳遞系統的一類重要的氧敏感活性物質是「富含多不飽和脂肪酸的油」，在此也稱為「富含PUFA的油」。其包括但不限於，任何不同來源(如魚類或藻類)的油。這些油還可能是通過不同的方法富集的，例如分子蒸餾，通過該方法可以增加所選擇的脂肪酸的濃度。特別優選用於封裝的組合物是含有多不飽和脂肪酸及其酯的營養食品組合物。用於本發明傳遞系統的具體富含PUFA的油包括二十碳五烯酸(EPA)、二十二碳六烯酸(DHA)、花生四烯酸(ARA)和它們中至少二者的混合物。封裝的材料存在於粒狀傳遞系統中的含量基於傳遞系統的總重量，按重量計優選為約5% 約40%。 所述粒狀傳遞系統還可以含有粘度調節劑以輔助擠出工藝。該粘度調節劑可以在擠出工藝前或期間的任何時間添加。適合的粘度調節劑的實例包括乙基纖維素(例如，Dow Chemicals的Khocel)、疏水性二氧化矽、矽酮油、高粘度甘油三酯、親有機粘土、油溶性聚合物、高粘度礦物油(鏈烷基和環烷基液態烴)、經發煙硫酸處理並且氫化的礦物油、礦脂、 微晶蠟和石蠟。優選的粘度調節劑是乙基纖維素，因為發現其能夠提供降低待封裝材料和基質材料間界面張力的表面活性性質的附加益處，從而降低在擠出過程中所需的能源。優選地，乙基纖維素的分子量為50000 2000000，更優選地為75000 1500000， 最優選地為100000 1250000。優選地，改性纖維素醚的粘度為50mPa. s IOOOmPa. s，更優選地為75mPa. s 750mPa. s，最優選地為IOOmPa. s 500mPa. s，其是在烏氏粘度計中，25°C下，用5%的基於 80%甲苯和20%乙醇溶液進行測定的。粘度調節劑所需的量取決於該粘度調節劑和待封裝材料的性質，並且技術人員為達到正確的粘度可進行相應的調整。可能需要加入一種或多種附加成分以提高粘度調節劑的溶解度或分散能力。非強制選擇地但有利的是可以向混合物中添加乳化劑。發現其能夠降低油和熔體相間的界面張力從而降低用於液滴形成的能源。此外，其還可能穩定已形成的液滴。適合的乳化劑的實例包括卵磷脂、改性卵磷脂(如Iyso-磷脂)、DATEM、脂肪酸的單-二甘油酯、脂肪酸蔗糖酯、OSA澱粉、辛烯基琥珀酸鈉改性澱粉、阿拉伯膠、脂肪酸的檸檬酸酯和如參考文獻(例如 G. L. Hasenhuettl 和 R. W. Hartel 編的 Food Emulsifiers And TheirApplications, 1997)中列舉的那些其它適合的乳化劑。本發明特別優選使用的乳化劑是卵磷脂和改性卵磷脂。適合的實例包括但不限於大豆卵磷脂(例如 Yelkin SS，產自 Archer Daniel Midlands)和 Iyso-磷脂(例如 Verolec HE60，產自 Lasenor)。基質中還可有其它非強制選擇的成分。例如，可以添加水以改變HSH的特性。同樣地，也可以向本發明的擠出混合物中以公知的方式添加佐劑，例如加入食品級著色劑以提供彩色傳遞系統。如果需要，可以向擠出的產品中添加抗結劑以降低顆粒之間相互粘附的風險。粒狀傳遞系統優選地包含粒度本質上均勻的微粒。基於平均直徑，顆粒的平均粒徑優選地為200 4000微米。可以通過各種方法將擠出傳遞系統形成為顆粒，其皆為本領域技術人員所公知。粒狀傳遞系統可用於強化各種產品。例如，其可以向食用組合物、藥物組合物、營養食品組合物、口香糖或牙膏中遞送活性成分。發現該基質在酸性或鹼性pH值中都很穩定，由此與在酸性pH中不如其穩定的傳統熔體擠出玻璃碳水化合物系統相比，其更加通用。其也不同於其它在酸性PH中更加穩定而在鹼性PH中不如其穩定的海藻糖/非HSH碳水化合物基質。因此，該基質可以合意地用於具有PH為6或更低的食品中，更優選地為5或更低。不過，該基質也可適合用於具有pH 例如高達8或甚至高達10的食品中，例如抗酸片劑或泡騰配方。可以設想其在其它產品中的應用，但為了簡潔起見，在此不作列舉。如果活性成分是一種調味油，其可以有利地用來賦予或改變各種各樣可食用產品如食品、飲料、藥物等的感官特性。一般而言，它們提升了其相應未經擠出的調味物質特有的感官效果。當活性物質為富含多不飽和脂肪酸的油或含有這種油的營養食品組合物時，其可以添加於需要健康效益的任何食品中。在此類產品中，本發明的傳遞系統的另一個優勢在於其可以掩蓋富含多不飽和脂肪酸的油的風味，該風味可能與其摻入的食品的風味不相容。該傳遞系統可摻入到此種消費品的濃度在一個寬的數值範圍內變化，其取決於所述消費品和本發明使用的特定傳遞系統的性質。完全舉例而言，典型的濃度包含的數據範圍寬度從幾個p. p. m.(百萬分之一)至高達它們所摻入的調味組合物或成品消費品重量的5%或甚至高達10%。本發明的粒狀傳遞系統是通過擠出製備的。其可通過使用目前通常運用的任何擠出機、根據現有公知的「溼法擠壓」或「幹混和」(也稱「閃流」)技術來形成，後者需要將原始主要的固體物質的熔體進料到擠出機中，而前者需要擠出由基質溶於適合溶劑的在先溶液獲得的主要液體物質熔體。擠出法在此我們指的是這樣一種方法通常，迫使形成玻璃狀的碳水化合物基質的組分、待封裝的材料和非強制選擇的增塑劑和乳化劑以熔體乳化液的形式通過模具，然後淬火以形成具有分散於其中的經封裝材料的固體產品。在本文中可互換地使用術語「熔體」和「熔體乳化液」，二者都指作為連續相的液體基質，其具有作為分散相分散於其中的微粒(優選疏水性微粒)。此處使用的術語「微粒」是指固體微粒和液滴。
熔體可以以本領域公知的任何方式形成。其包括例如在單螺杆或雙螺杆擠出機中將基質成分加熱至可形成均質熔體的溫度。另一個實例是將基質成分溶於溶劑(優選水) 中，然後通過蒸發作用除去部分或全部該溶劑。然後可以將擠出的產品用任何適合的手段形成顆粒。例如，在它仍然是在塑膠狀態時可以被切碎(熔體造粒或溼法造粒技術)，或在液體溶液中冷卻以形成擠出固體，其形狀和尺寸可以在進行研磨、粉碎等之前作為擠出參數的函數進行調整。如果需要，模具孔口本身可以裝配有切刀或任何其它切割裝置。另外，所述切割裝置可以單獨地裝配在模具孔口的下遊。實施例現在將通過下列實施例的方式對本發明作進一步的說明。實施例1粒狀傳遞系統的製備使用下列成分按所示量製備了一種粒狀傳遞系統表 1
成分克
權利要求
1.一種粒狀的擠出傳遞系統，包含玻璃狀碳水化合物基質及封裝於其中的材料、產品或成分，所述基質包含(i)氫化澱粉水解物HSH，其具有5 100的數均聚合度DPn或800 16000Da的數均分子量Mn，和( )海藻糖。
2.根據權利要求1所述的傳遞系統，其中存在的HSH的含量基於基質的總重量按重量計為90 ；35%。
3.根據權利要求1所述的傳遞系統，其中存在的海藻糖的含量基於基質的總重量按重量計為10 65%。
4.根據權利要求1所述的傳遞系統，其中該基質還包含抗氧化劑。
5.根據權利要求4所述的傳遞系統，其中該抗氧化劑為抗壞血酸。
6.一種製備粒狀傳遞系統的方法，包含步驟(i)製備包含連續相和分散相的熔體乳化液，其中連續相包含海藻糖和氫化澱粉水解物，所述氫化澱粉水解物具有5 100的數均聚合度DPn或800 16000Da的數均分子量 Mn，分散相包含活性成分，( )迫使該熔體乳化液通過模具或孔口以形成擠出物，(iii)將擠出物冷卻並制粒，(iv)非強制選擇地乾燥該顆粒。
7.包含權利要求1所述傳遞系統的食品、飲料、食用組合物、藥物組合物、營養食品組合物、口香糖或牙膏。
8.具有6或更低pH的權利要求7所述的食品。
全文摘要
一種粒狀的擠出傳遞系統，包含玻璃狀碳水化合物基質及封裝於其中的材料、產品或成分，所述基質包含海藻糖和具有5～100的數均聚合度DPn或800～16000Da的數均分子量Mn的氫化澱粉水解物。
文檔編號A23L1/09GK102421301SQ201080020965
公開日2012年4月18日 申請日期2010年5月12日 優先權日2009年5月13日
發明者C·格雷格森, M·西利科 申請人:弗門尼舍有限公司