包膠囊方法
2023-04-24 06:56:26
專利名稱：包膠囊方法
技術領域：
本發明涉及一種包膠囊方法，具體而言，本發明涉及一種用天然聚合物包膠芯材的方法。
在食品工業中，包膠囊技術可用來穩定芯材並可控制芯材的釋放時機及速度。因此，包膠囊可保護敏感的食品組分，防止營養損失、保持風味和香味。包膠囊也可增加維生素或礦物質添加劑，如那些通常對紫外輻射、光、氧、金屬、溼度和溫度敏感的添加劑的穩定性。此外，在製藥工業中也採用包膠囊來保護口腔和食道的淺表膜不受那些表面粗糙的口服藥片的損傷，這些藥物在胃內通過胃酸和酶對膠囊包衣的作用而釋放出來，包膠囊方法還可用於對通過肌肉、皮下或靜脈途徑輸送的藥物進行控制釋放。
蛋白質(乳清、大豆、明膠、蛋清蛋白、酪蛋白、人血清清蛋白等)和多糖(澱粉、羧甲基纖維素等)均被用作包膠各組分的包衣物質。Gupta，P.K.和Hung，C.T.在1989年第6期J.Microencapsulation，P 464-472上發表的＂AlbuminMicrospheresapplications in drug delivery，＂及R.Arschady在1990年第14期Journal of Controlled Release，P111-131上發表的＂Albumin Microspheres and MicrocapsulesMethodology of manufacturing techniques，＂對這些技術都作了評述。一般來說，活性組分溶解、乳化或分散於蛋白質的水溶液中，然後蛋白質變性成為不溶於水的，這樣便把活性組分包裝起來。在文獻中按所需膠囊形狀和大小的不同，對各種技術，從簡單的研磨到變性前在油介質中形成雙層乳化等均進行了介紹。然而，所有技術的共同之處在於變性過程都是通過加熱(100-180℃)或用合適的交聯劑如戊二醛進行化學交聯處理的。對熱敏感的活性組分，如某些維生素、香料、風味物或如氨甲喋呤、腎上腺素、羧甲異丁腎上腺素等藥物明顯不適於用加熱變性處理。Gupta和Hung在＂Albumin Microspheres；Physico-chemicalcharacteristics，＂一文中(J.Microencapsulation，1989，6期，P427-461)對此進行了討論。當食品和藥品規定中不允許使用化學物質時，化學交聯法也是不宜使用的。
本發明提出了一種包膠囊方法，在此方法中利用一種天然聚合物作為包膠材料，並對芯材和包膠材料的混合體在高壓和0℃-100℃的溫度下處理，這樣就克服了前面所述的加熱和化學處理方法所出現的問題。
本發明提供了一種包膠芯材的方法，這種方法包括將芯材與含天食品聚合物的水介質混合；將形成的混合物在15,000-200,000psi壓力下、0-100℃溫度下處理，以形成含有被包膠在天然聚合物中的芯材的凝膠基質；然後進行乾燥。
如果需要的話，在高壓處理前，該方法包括將形成的混合物與溶化的脂肪混合形成含有微滴的油包水型乳濁液，冷卻乳濁液以凝固脂肪相，然後加壓處理乳濁液，將微滴轉化成凝膠顆粒，由脂肪相中分離凝膠顆粒並清洗分離出的凝膠顆粒。
形成的膠囊可以是微膠囊，顆粒大小為1μm到3mm，優選2μm到2mm，更優選5μm到0.5mm，芯材可是固態或液態，也可以是用於食品工業的物質，如風味物、色素、維生素、礦物質、香辛料或油，或是藥物。當芯材是熱敏感或化學敏感時，本發明特別適用。
聚合物包膠材料可以是多糖如果膠或樹膠，如羧甲基纖維素、低甲氧基果膠、藻朊酸鹽、澱粉等，或者可以是任何來源於動物或植物的水溶性或水分散性蛋白質，如乳清蛋白質、酪蛋白、明膠、人血清清蛋白，蛋白或大豆提取物。聚合物包膠材料優選無毒的、高壓處理後不溶水的、可生物兼容和可生物降解的、良好的抗氧損耗和擴散損耗的保護層，並且是經管理部門批准的可用於食品或藥品中的。
＂高壓和生物技術(High Pressure and Biotechnology)＂，Eds C.Balny，R.Hayashi，K.Heremans P.Masson，ColloqueINSERM/John Libey Eurotext Ltd.，1992.Vol 224，pp.89，105，185，195中詳細介紹了高壓處理下各種大分子的行為。
芯材通過溶解、乳化或分散於聚合物的水性溶液中、分散體中或是漿液中而與水性聚合物介質聚合。高壓處理溫度優選15-60℃，更優選20-40℃，也適於在環境溫度下進行高壓處理。壓力優選40,000-150,000psi，更優選60,000-120,000psi。高壓處理可以在一能承受所加壓力的容器內進行，優選以水和/或油作液體介質的液壓。放入容器之前，芯材與聚合物的混合物可被封在用橡膠或塑料材料製成的柔性袋中，塑料材料可用食品可接受的柔性塑料製成，如PVC等。＂高壓和生物技術(High Pressure andBiotechnology)＂，Eds C.Balny，R.Hayashi，K.Heremans P.Masson，Colloque INSERM/John Libey Eurotext Ltd.，1992.Vol 224，pp.509，515中對現有的高壓設備和柔性袋的類型進行了介紹。高壓處理的持續時間應是以使凝膠形成，如至少30秒，優選1-60分鐘，更優選5-45分鐘。高壓處理時間也可超過60分鐘，但這樣做並無益處。高壓處理中，PH值可是2-8，較好的是4-7，當聚合物為蛋白質時，PH值一般為蛋白質的無然PH值。
在一種包膠囊方法中，在高壓處理後，先將含有溶解的、乳化的或分散的活性組分的凝膠基質研磨成所要求的顆粒尺寸，然後用任何公知的方法如真空乾燥、化學脫水、冷凍乾燥、對流乾燥爐乾燥、吸收乾燥等進行乾燥處理。也可以先乾燥凝膠基質然後再研磨成所要求的顆粒尺寸。
若需製成球形微膠囊，可採用如下的另一種方法，把芯材於水中的溶液、乳濁液或分散液/聚合物體系被加入一脂肪相中，該脂肪相的溫度已保持在稍高於脂肪溶點(一般為30-60℃)的溫度上。經攪拌形成了具有所要求大小微滴的乳濁液。將任何適用的表面活性劑加入其中以形成穩定的乳濁液。然後，將此體系封入柔性袋中並迅速冷卻，這樣使脂肪相在乳濁液微滴凝結之前固化。然後將柔性袋高壓處理。經所需時間的高壓處理，由於蛋白質的變性，脂肪相中已固定的微滴形成凝膠相，芯材外形成了一球殼。將溫度升至脂肪熔點以上，球形膠囊可由脂肪相中分離出來(可用任何公知方法，如過濾法、離心法、傾析法等)。可使用任何食品可接受的油或脂肪，如可可脂、玉米油、紅花油、橄欖油、加氫豆油或任何其它加氫植物油。高壓處理中要使油脂固化，這樣微膠囊不會凝結，如果形成的乳濁液在處理過程中是穩定的，那麼使用任何油脂都可以做到這一點。適用於製備油包水型乳濁液的親脂乳化劑有單油酸甘油酯、單硬脂酸丙二醇酯、單硬脂酸甘油酯、卯磷脂和脫水山梨糖醇單硬脂酸酯，等。
與水性聚合物介質形成的混合物中芯材的量佔混合物總重的0.5-30％，優選1-10％，更優選2-8％。聚合物的量佔水性聚合物介質總量的1-50％，優選530％。
如果需要，如檸檬酸鈉或亞硫酸氫鈉這樣的防腐劑可以加至芯材與水性聚合物介質形成的混合物中以防止芯材的氧化。
根據下面實施例所述內容對本發明進行進一步舉例說明，實施例中的份數及百分數以重量表示。實施例11份蛋清蛋白與0.1份FDC藍#1染料混合併溶於3份水中。將溶液加入200份作為乳化劑的含有0.1份吐混(Tween)80的馬來西亞可可脂中，在35℃下以300rpm連續攪拌。將乳濁液置於一柔軟的PVC袋中。然後立即冷卻使得可可脂相凝固並防止微滴的聚結。將柔軟袋置於ABB Autoclave Systems，Inc.提供的Quintus QFP-6高壓加工機內並加壓128,000psi 40分鐘。加壓過程中，溫度由16℃升至42℃。形成的膠囊從脂肪相中過濾出來，並用乙醚洗去表面的脂肪。對由膠囊釋放的藍色染料進行檢測，方法是向連續攪拌的1000份室溫水中添加0.05份膠囊。以已知濃度的藍色染料為基準校定Spectronic 21D比色計，用此比色計測量染料隨時間的釋放情況。由
圖1可知，先是染料(可能是表面染料)的快速釋放然後是較慢的釋放。在開始的8小時中大約50％的染料釋放出來，在後面的2天中只有55％的染料釋放出來。對比例A以與實施例中介紹的步驟基本相似的方法進行檢測，不同之處在於該方法以玉米油替代馬來西亞可可脂並免去了柔性袋的高壓處理，檢測結果如圖2所示8小時後約70％的染料(可能為表面染料)由膠囊釋放出來，2天後90％的染料釋放出來。與實施例1中乳濁液經高壓處理得到的膠囊相比，包膠囊較差。實施例225份的乳清蛋白質(Bi-Pro，95％，Bio-Isolates Ltd)溶於100份水中並加入0.06份微量營養素維生素預混料。試驗在PH5和PH7下進行。將溶液置於柔性袋中在室溫下加壓60,000psi 20分鐘。將得到的凝膠基質研磨並真空乾燥。對乾燥顆粒中維生素含量的分析表明，在兩種PH值條件下，其中所含的全部維生素E和維生素B1在高壓處理後沒有受到破壞。PH7的變性蛋白質的結構要比PH5下的降解蛋白質更有彈性、更具光澤且更透明，而PH5下的變性蛋白質則更脆且不透明。實施例3將350份水溶液、100份乳清蛋白質(同實施例2)、50份微量營養素維生素預混料(同實施例2)置於一塑膠袋中，在室溫高壓(60,000psi)及PH7下變性20分鐘。將得到的凝膠基質研磨並真空乾燥。將得到的微膠囊進行維生素含量分析，如圖3所示所有維生素的保留量是很高的。對比例3進行類似於實施例3所述的步驟，不同之處在於，用95℃的溫度對組分加熱15分鐘使蛋白質變性，而是對塑膠袋進行高壓處理。如圖3所示5種維生素中4種的保留量明顯低於實施例3中高壓處理樣品的維生素保留量。
權利要求
1.一種包膠芯材的方法，包括將芯材與含天然聚合物的水介質混合；將形成的混合物在15,000-200,000psi下、0℃-100℃溫度下處理至少30秒的時間，以形成含有被包膠在天然食品聚合物中的芯材的凝膠基質；然後進行乾燥。
2.如權利要求1所述的方法，包括在加壓處理前將形成的混合物與溶化的脂肪形成含有微滴的油包水型乳濁液，冷卻乳濁液以凝固脂肪相，然後加壓處理乳濁液，將微滴轉化成凝膠顆粒，由脂肪相中分離凝膠顆粒並清洗分離出的凝膠顆粒。
3.如權利要求1所述的方法，其中芯材是風味物、色素、維生素、礦物質、香辛料、油或藥物。
4.如權利要求1所述的方法，其中芯材是熱敏感或化學敏感的。
5.如權利要求1所述的方法，其中聚合物包膠材料是乳清蛋白質、酪蛋白、明膠、人血清清蛋白、蛋白、大豆提取物、果膠或羧甲基纖維素。
6.如權利要求1所述的方法，其中聚合物包膠材料在高壓處理後是水不溶性的。
7.如權利要求1所述的方法，其中芯材通過溶解、乳化或分散於聚合物的水性溶液中、分散體中或是漿液中與水性聚合物介質混合。
8.如權利要求1所述的方法，其中高壓處理的溫度為15℃-60℃。
9.如權利要求1所述的方法，其中高壓處理採用液壓。
10.如權利要求1所述的方法，其中於高壓處理之前，芯材與食品聚合物的混合物被封在用橡膠或塑料製成的柔性袋中。
11.如權利要求1所述的方法，其中高壓處理的持續時間為1-60分鐘。
12.如權利要求1所述的方法，其中高壓處理之後，凝膠基質被乾燥然後研磨，或者先研磨後乾燥，以形成具有所要求顆粒大小的膠囊。
13.如權利要求1所述的方法，其中與水性聚合物介質的混合物中的芯材的量佔混合物總重量的0.5-15％，水性聚合物介質中的聚合物的量佔水性聚合物介質總量的1-50％。
全文摘要
一種包膠囊的方法，包括將芯材與含天然聚合物的水介質混合；將形成的混合物在15,000-200,000psi下、0℃-100℃溫度下處理，以形成含有被包膠在天然食品聚合物中的芯材的凝膠基質；然後進行乾燥。
文檔編號A61J3/07GK1141211SQ9611107
公開日1997年1月29日 申請日期1996年6月28日 優先權日1995年6月29日
發明者Z·I·曼拉裡斯, J·圖特 申請人:雀巢製品公司