粉末形式的穩定維生素和類胡蘿蔔素製劑、和其生產方法

2023-04-23 14:37:56

專利名稱：粉末形式的穩定維生素和類胡蘿蔔素製劑、和其生產方法
技術領域：
本發明涉及其中一種或多種活性成分包埋在蛋白質基質中的活性成分製劑。這些蛋白質與轉穀氨醯胺酶交聯。活性成分製劑的形式例如是穩定的乾燥粉末。另外，本發明涉及含有這些製劑的人類食物和動物飼料，生產乾燥粉末的方法和交聯蛋白質的特定用途。本發明特別涉及含有維生素，人類食物和動物飼料添加劑如類胡蘿蔔素的乾燥粉末。也可能包埋各種添加劑。
粉末形式的維生素和類胡蘿蔔素產品通常是已知的並且用於大規模的醫藥工業和人類食品和動物飼料工業中。所以，在文獻中敘述了生產穩定產品的許多過程。
敘述了用於生產粉末形式的製劑的各種生產方法特別是噴灑方法，並且其中保護了氧化敏感的物質如可溶於油的維生素或類胡蘿蔔素以對抗氧化作用。
德國專利1035319敘述了在低溼度含量(低於8％)的大量粉末狀澱粉中將油狀維生素分散體系噴成霧狀。利用乾燥澱粉粉末從霧化顆粒除去水。這導致了這些顆粒的固體化，大量澱粉仍然附著於顆粒的表面。這就另外需要除去過量澱粉含量，然後重新用於該方法。
瑞士專利488 455敘述了利用由作為撒粉劑的水推進劑和水吸收物質組成的無機物質。這據說避免了由於精細分裂乾燥澱粉存在的爆炸的危險。
瑞士專利389 505公開了在冷的氣體介質中將活性成分的分散體系噴成霧狀，其中通過冷凍霧化的顆粒固體化。這一過程需要落下的高度是15米，另外溫度必須明顯保持低於室溫。
固體化霧化顆粒的另一個可能的方法是通過把顆粒密封在粉末中，該粉末包括高級脂肪酸的金屬鹽。這一過程在瑞士專利431 252中敘述了。
在歐洲專利0 618 001中敘述了生產含有穩定活性成分的製劑的可替代方法。在這種方法中，通過控制分散最初從水包油乳化劑形成小球體，其中包括在不可混合水的溶劑中加入油形式的活性成分物質，蛋白質和水，並且然後除去得到的小球體以生產其中活性成分包埋在各種載體物質的混合物中的小球體顆粒。生產小球體必需特定的混合系統。然後，利用醛，例如乙醛，戊二醛或乙二醛處理這種情況中獲得的顆粒，導致化學交聯，得到物質在水中的不溶性證實了這一點，並且所以獲得了活性成分的其它穩定性。
美國專利4 670 247敘述了生產交聯顆粒的另一個方法。這可以首先通過噴霧和乾燥過程轉化乳液成粉末形式的顆粒，乳液基本含有油可溶維生素，保護膠質，例如明膠和還原糖。然後，在熱過程中在105和180℃之間處理這些顆粒。由於基質成分的交聯，在蛋白質的氨基基團和還原糖的氧基團之間的美拉(Maillard)反應導致乾燥粉末顆粒變成不溶於水。
EP 782883敘述了含有膠囊壁並且通過利用可食鹽鹽析出蛋白質和將膠囊壁與轉穀氨醯胺酶交聯生產的可食微膠囊。
當對氧化敏感的化合物(在這種情況中特別是脂溶性維生素和類胡蘿蔔素)與空氣接觸時，發生了與氧的反應，並且由於轉化成不需要的化合物而導致失去活性成分。為了防止這一氧化，例如通過與蛋白質中反應基團反應，依次使它們的氧滲透性更少，並且因此使活性成分得到穩定保護，在製劑中加入一些添加劑是可能的。通過例如在美拉型反應中使蛋白質與還原糖反應，以便防止蛋白質溶解於水中是可以發生的。通過將蛋白質與醛反應獲得交聯也是可能的，這同樣使載體基質的穩定性增加。
但是，這些方法存在一些缺點，以致於尋找提高穩定性的方法似乎是符合需要的。所以，利用在蛋白質和還原糖之間的美拉反應意味著在每種情況下的熱應力，並且因此至少在一個小的程度上降解活性成分。另外，證明該產品帶棕色。
利用醛作為交聯劑與在這種情況中利用對健康特別危險的高反應添加劑的嚴重缺點相關。這些方法生產的產品沒有發現被消費者不受限制的接受。
相反，利用酶交聯作為穩定的因素意味著避免了熱過程和添加劑，這在每個方面對於每個食物鏈的天然成分的物質都是無危險的。而且，產品沒有棕色。
用本發明的方法生產活性成分的製劑包括下列步驟a)完全混合可交聯的蛋白質，轉穀氨醯胺酶和活性成分的水溶液。
b)噴霧，其中活性成分和蛋白質之間的比例按重量計是1到10和4到1。
活性成分和蛋白質之間的優選比例按重量計是1到4和2到1，特別優選地是1到3和1到1。
優選的可交聯蛋白質是明膠，酪蛋白，大豆蛋白質，玉米蛋白質和膠原。
根據本發明，優選的方法是將含有活性成分的乳液或分散體系噴霧進入裝載疏水二氧化矽的惰性氣體大氣中。
其它優選的方法是噴霧之後乾燥殘留水分含量低於10％重量，優選地低於6％重量。
本發明的方法的溫度基本保持低於80℃，優選地低於602。
本發明另外涉及通過本發明的過程可獲得的活性成分製劑以及作為另外的特徵，那些活性成分製劑具有釋放劑或釋放劑混合物的含量是該活性成分的重量的0.025倍到4倍，還涉及含有這一類型的活性成分製劑的人類食品或動物飼料。
優選的釋放劑是疏水二氧化矽，玉米澱粉，已經通過化學處理製成疏水的玉米澱粉、高級脂肪酸的金屬鹽和其它蔬菜澱粉。
在疏水二氧化矽的情況中，活性成分的含量優選地在0.025和0.4範圍，特別優選的是0.05和0.2之間。在玉米澱粉的情況中，對應的比例優選地是0.25和2之間，特別優選地在0.5和1.5之間。
通過從碳水化合物和/或天然或化學修飾澱粉的基團生產基本含有這些活性成分，蛋白質和其它載體和膨脹劑的分散體系可獲得本發明活性成分製劑。它也可以另外含有添加劑如穩定劑或乳化輔劑。它另外含有能夠將蛋白質分子以各種方法連接的酶。由此使蛋白質交聯和同時其中包埋活性成分的基質也獲得交聯，水可溶性減弱，因此增強穩定性。
對於交聯基質的分布，獲得的活性成分製劑基本是均一的。
優選的可交聯蛋白質是明膠，例如骨明膠，小牛明膠，魚明膠，牛奶蛋白質例如，酪蛋白，大豆蛋白質，玉米蛋白質和膠原，特別優選的蛋白質是牛奶蛋白質和大豆蛋白質。本發明的交聯酶是轉穀氨醯胺酶，特別是從微生物獲得的那些，特別是微生物來源的轉穀氨醯胺酶。
優選的活性成分是維生素，和人類食品和動物飼料添加劑。疏水活性成分是特別優選的，以及容易氧化的那些是特別優選的。A，D，E和K組的維生素是這些物質。優選的人類食品和動物飼料添加劑是胡蘿蔔素和類胡蘿蔔素，如β-胡蘿蔔素，和例如蝦青素，蝦紅素，脫-8』-胡蘿蔔酸乙酯，citranaxanthin雞油菌黃質，玉米黃素，脫-8』-胡蘿蔔素，黃體素，辣椒紅，番茄紅素，和它們的混合物。
利用疏水釋放劑如疏水二氧化矽，天然澱粉，例如玉米澱粉，疏水澱粉衍生物，例如疏水玉米澱粉，長鏈脂肪酸的鹽或這些物質的混合物來霧化乳液。但是，釋放劑最初也可以存在於噴灑室，例如作為在惰性氣體(例如，氮)中的疏水二氧化矽顆粒。然後，通過在空氣或保護性氣體的蒸汽中處理，適當溫和加熱到80℃，優選地60℃，特別優選地是在室溫，以適當地在除去釋放劑之後乾燥霧化顆粒。
實施例1將81.8克明膠(A型100Bloom)和50.7克Isosweet(來自Amylum)分散在360克水中並通過在60℃攪拌30分鐘導致溶解。然後加入62.6克玉米澱粉，並且繼續攪拌直到所有成分均一分散。接著加入62.9克乙酸維生素A，通過加入乙氧基喹啉(100毫克/106I.U.)和BHT(4.5毫克/106I.U.)使其穩定。利用高效攪拌器在水相中乳化維生素A。最後，加入10％強氫氧化鈉水溶液，將得到的乳液的pH調節到8.0，並且與20毫升200單位細菌轉穀氨醯胺酶水溶液混合。
然後，在4.2巴的壓力下通過單成分管嘴在55℃將得到的乳液噴霧化進入加載疏水二氧化矽的氮氣中。然後，在室溫下，在15小時內在氮氣流中在流體化床乾燥器中乾燥得到的產品直到殘留的水分含量為4.2％。
實施例2如前面實施例所述來生產乾燥粉末，所不同的是沒有加入轉穀氨醯胺酶。在乾燥後，這一產物具有的殘留水分含量為3.9％。
實施例3將來自實施例2的乾燥粉末的一部分用120℃的油浴，在旋轉燒瓶中熱處理20分鐘。由於美拉反應產生了棕色顏色。產品的殘留水分含量在這一方法中下降到1.9％。
實施例4通過EP0 065 193中詳細敘述的過程生產蝦青素配方。
在240克異丙醇以及1.1克抗壞血酸棕櫚酸酯和6.4克乙氧喹中懸浮30克蝦青素，將壓力控制閾值設定在30巴，在混合室中與370克異丙醇連續混合。在懸浮液一邊計量速度是6升/小時，在溶劑一邊計量值是9升/小時，在混合室設定混合溫度為173℃。在0.3秒的停留時間之後，在另一個混合室中調節混合室中的pH到9.5，將分子分散溶液與含有38.6克明膠和105克葡聚糖於4000克水中的溶液以80升/小時的通過量相混合。獲得了活性成分的膠質分散體系。顆粒大小分析顯示是平均0.15微米，分布範圍是±31％。
在薄層薄膜蒸發器中，將微粉粒濃縮到固體含量約25％。然後，濃縮的產品在60℃熔化，加入50毫升250單位細菌轉穀氨醯胺酶的水溶液，並且用漿攪拌器在四頸燒瓶中攪拌。
將完成的分散體系導入高溫滅菌釜並且通過管嘴噴霧進入含有Sipemat D17作為在空氣中分散的噴灑輔劑的容器中。將以這種方式生產的乾燥粉末在流化床乾燥器中，在20小時內在室溫，乾燥到水分含量＜6％。
實施例5從得到的乾燥粉末中篩選出顆粒大小為250到355微米的部分，在標準預混合物中進行穩定性測試。為此，在樣品試管中稱重約100毫克測試樣品(每個樣品，稱重和測試4次)，然後用手將含有60％小麥麩糠，在二氧化矽上的30％-50％強氯化膽鹼和含有37.43％CuSO4×5H2O、46.78％FeSO4×7H2O、11.79％ZnO、3.61％MnO和0.39％CoCO3的10％痕量元素的4克預混合物小心混合。
在恆定溫度和溼度(40℃和70％相對溼度)在一廚中的開放容器中儲藏測試樣品6星期。在儲藏開始和4和6星期後，取出用於檢測特別測試時間而製備的4個測試樣品，並檢測其中殘留的維生素A活性成分的含量。
測試的結果表示在下面的表中維生素A保留(％)測試產品
實施例6利用420克水，102.3克明膠100Bloom A，63.4克Isosweet，76.5克維生素A乙酸酯(2.16百萬I.U./克；利用100毫克乙氧喹/百萬I.U.和14.5毫克BHT/百萬I.U.來穩定)和80.6克玉米澱粉，如實施例1製備一種乳液，然後利用10％強氫氧化鈉水溶液調節該乳液到pH8.0。將這一乳液分成3等分，處理如下A沒有加入B在多糖中加入2.05克1％強轉穀氨醯胺酶製劑(「TG」)。
C在多糖中加入5.11克強轉穀氨醯胺酶製劑(「TG」)。
如實施例1中將乳液噴霧進入用疏水二氧化矽負載的氮氣中。
在室溫和氮氣流中乾燥批料A到殘留水分含量3.1％。它的一部分在120℃另外加熱20分鐘。
同樣在流體化床中在室溫乾燥批料B，和在室溫將它的一部分儲藏後乾燥15小時。
如處理批料B那樣處理批料C。
將得到的產品如在實施例5中那樣進行穩定性測試。將得到的數據歸納在下面的表中。
RT＝室溫～23℃明膠是各種大小的蛋白質分子的混合物。利用螢光染料標記所有分子。在觀察期，利用廣泛的交聯，只有最小的分子能夠離開交聯明膠的網絡。另外，較小的分子具有直接受交聯的影響的更低的可能性。在與轉穀氨醯胺酶廣泛交聯的明膠的上清液中通過FCS觀察分子大小表明通常小分子大小有高擴散速度(在微秒的tau小於對照)。同時觀察到所有樣品的強度(I，kcps)基本上是相類似的。
實施例7在另一個測式中，如實施例4將蝦青素分散體系加工成為各種量的轉穀氨醯胺酶的乾燥粉末
RT＝室溫～23℃
權利要求
1.生產活性成分製劑的一種方法，該方法包括下列步驟a)完全混合可交聯的蛋白質，轉穀氨醯胺酶和活性成分的水溶液。b)霧化，其中在活性成分和蛋白質之間的比例按重量計是1到10和4到1。
2.根據權利要求1的方法，其中活性成分是維生素，人類食品添加劑或動物飼料添加劑。
3.根據權利要求1或2的方法，其中活性成分是疏水的。
4.根據權利要求1到3任一項權利要求的方法，其中可交聯蛋白質選自明膠，酪蛋白，大豆蛋白質，玉米蛋白質和膠原。
5.根據權利要求1到4的任一項權利要求的方法，其中利用了從微生物獲得的轉穀氨醯胺酶。
6.根據權利要求1到5的任一項權利要求的方法，其中發生霧化成為負載疏水二氧化矽，玉米澱粉或疏水玉米澱粉的惰性氣體大氣。
7.根據權利要求1到6的任一項權利要求的方法，其中霧化後接著乾燥到殘留水分含量低於10％重量。
8.根據權利要求1到7的任一項權利要求的方法，其中活性成分製劑的溫度保持基本上低於80℃。
9.一種活性成分製劑，該製劑由權利要求1到8的任一項權利要求的方法獲得。
10.根據權利要求9的活性成分製劑，其中活性成分選自下列一組化合物類胡蘿蔔素維生素A維生素E維生素D3
11.根據權利要求9或10中任一項權利要求的活性成分製劑，其中該活性成分製劑具有釋放劑或釋放劑混合物的含量是活性成分的重量的0.025到4倍。
12.一種人類食品或動物飼料，其中含有如權利要求9到10的任一項權利要求的活性成分製劑。
全文摘要
本發明涉及活性成分製劑,其中在蛋白質基質中包埋了一種或多種活性成分,該蛋白質與轉穀氨醯胺酶交聯。活性成分製劑是例如穩定乾燥粉末的形式。本發明另外涉及含有這樣的製劑的人類食品和動物飼料,生產該乾燥粉末的方法和交聯的蛋白質的特定用途。
文檔編號A23L1/303GK1250650SQ99121688
公開日2000年4月19日 申請日期1999年8月24日 優先權日1998年8月24日
發明者W·貝弗特, R·貝茨, E·呂德克, T·弗裡德裡希 申請人:Basf公司