CN101678306A - 大型凝聚胶囊 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种凝聚胶囊，包含占胶囊重量10～95％的基本上包含疏水材料的核，和占胶囊重量90～5％的基本上包含蛋白质和非强制性选择的非蛋白质聚合物的被覆层，其中，该核还包含占胶囊重量0.01～30％的纤维素醚衍生物，所述纤维素醚衍生物具有35～60％的烷氧基含量，每脱水葡萄糖单元的烷氧基取代程度为2～3，在常温下测量的该核的粘度为约100mPa·s～30000mPa·s。
Description
技术领域
本发明涉及用作递送系统的大型凝聚胶囊，特别涉及在胶囊的核中包含乙基纤维素的凝聚胶囊，其用于调味料和芳香剂工业。
背景技术
凝聚，也被称为水相分离，是用于疏水液体的胶囊化的非常公知的技术。所述方法提供含油微胶囊，胶囊化材料是均匀而稠密地沉积在油周围的对油不渗透的凝胶化亲水胶体。胶囊化材料是可以与其他具有相反电荷的胶体复配的蛋白质。
凝聚法可以是“单凝聚”或“复凝聚”。当用单一蛋白质形成胶囊壁时由于发生相分离，所以使用前一称呼。后者指第二种相反电荷非蛋白质聚合物的使用导致发生相分离。复凝聚法广泛应用于商业过程，并已经在文献中充分说明。特别是US 2,800,457和US 2,800,458非常详细地公开了复凝聚。
通常，凝聚法包含四个基本步骤，分别为，乳化、相分离、成壁和固化壁。在复凝聚法中，如上所述，围绕核材料的壁包含两种相反电荷的高分子量胶体。在大多数情况下，所用的相反电荷胶体是凝胶，一种通过水解和随后的抽提衍生自胶原的功能蛋白。
凝聚作为技术的一个优势被认为是非常小尺度的颗粒能使其用于某些产品中，在其中不期望有可见的胶囊。典型地，胶囊的直径为100～300微米(如US 5,759,599所述)。
在US 5,051,305中，通过在芳香油中溶解乙基纤维素而使包含非常小的芳香油液滴的凝聚微胶囊稳定。仅有的对粒度的提及在实施例中，其中陈述了平均油滴直径为25～50微米。依据所述文献的第2栏第44～45行，乙基纤维素理想地具有6～8厘泊的粘度。
在EP-A2-1533364中，公开了约10纳米～约1000微米的不同直径的胶囊颗粒，最优选的范围为约2～约15微米。胶囊的核典型地包含芳香剂和溶剂，溶剂为芳香剂提供稳定性。所有的实施例都涉及界面聚合技术，而不是凝聚。对乙基纤维素的任何涉及实际上是普通的，并未给出为了能提供大型凝聚胶囊而对本发明需要的纤维素醚衍生物的类型的公开或教导。
FR 1279236和FR 1279239均公开了通过形成包含疏水材料的水包油乳化物并向水相中添加增稠剂甲基纤维素来制备凝聚胶囊的方法。而后进行增稠的乳化物的凝聚。甲基纤维素是水溶性的，而不是油溶性的，因此不会具有期望的对油相的作用。其中没有对油相增稠以得到本发明需要的凝聚颗粒尺度的公开和教导。
然而，对肉眼可见的胶囊有明确的需求。例如，在特定消费品中，非常大的胶囊可用于增强产品的美学诉求，或提供与利益相联系的视觉暗示。
因此，期望能够提供非常大型的凝聚胶囊。
在“Optimisation d’une method de microencapsulation par separation dephases.
de l’hydroxypropylmethylcellulose comme agent nucléaire”，V.Kaltsatos，M.Rollet，J.Perez S.T.P.PHARMA，vol.5，No.2，1989，p96-102中，公开了直径为800μm～2000μm的凝聚颗粒。胶囊壁完全基于乙基纤维素。这与在核中应用乙基纤维素以使油相增稠并在所述核周围提供单独的凝聚壳是完全不同的。
发明内容
因此，本发明提供一种凝聚胶囊，包含：
(a)占胶囊重量10～95％的核，该核基本上包含疏水材料，和
(b)占胶囊重量90～5％的被覆层，该被覆层基本上包含蛋白质和非强制性选择的非蛋白质聚合物，
其中，该核还包含占胶囊重量0.01～30％的纤维素醚衍生物，所述纤维素醚衍生物具有35～60％的烷氧基含量，每脱水葡萄糖单元的烷氧基取代程度为2～3，在常温下测量的该核的粘度为约100mPa·s～30000mPa·s。
令人惊奇的是，核中的纤维素醚衍生物和疏水材料的组合能稳定地制备直径超过1000微米的胶囊。
本发明还涉及一种制备凝聚胶囊的方法，包含如下步骤：
(a)制备核混合物，该核混合物包含：
(i)疏水材料，和
(ii)纤维素醚衍生物，该纤维素醚衍生物的烷氧基含量为35～60％，每脱水葡萄糖单元的烷氧基取代程度为2～3，
在常温下测量的该核混合物的粘度为约100mPa·s～30000mPa·s；
(b)提供一种包含蛋白质和非强制性选择的非蛋白质的水溶液；
(c)将该核混合物与该水溶液混合形成乳化物或悬浮液；和
(d)引发相分离，以使蛋白质和非强制性选择的非蛋白质聚合物形成围绕该核混合物的壁。
本发明还提供烷氧基含量为35～60％且每脱水葡萄糖单元的烷氧基取代程度为2～3的纤维素醚衍生物在凝聚胶囊的疏水核中的应用，用于提供平均粒径大于1000微米的胶囊。
附图说明
图1a和图1b显示依据本发明的凝聚胶囊；
图2显示在核组分中不用纤维素醚衍生物制备的凝聚胶囊。
具体实施方式
核材料
凝聚胶囊的核包含疏水材料。其可以是液态或固态。优选的，其为液态。疏水材料通常被认为是在25℃的水中不混溶的材料，当添加至其中时，形成分离的疏水相。对于本发明来说，术语疏水材料包括通常在凝聚法中使用的温度下为固态的材料，所述温度即至少大于或等于约50℃。所述固体材料可以例如晶体的形式存在。优选地，当该固体材料通过加热至其熔点之上而液化时，其在所述温度下在水中形成分离相。
优选的疏水材料包括调味料、芳香剂、脂肪、油、口感增强剂、保健品、药物、其他生物活性成分或它们的混合物。调味料和芳香剂是特别优选的。
在此所用的术语“调味料”和“芳香剂”被认为是定义了各种天然和合成源的调味料和芳香剂材料。其包括单独的化合物或混合物。此类成分的特别实例可以在文献中找到，例如Fenaroli’sHandbook of Flavor Ingredients，1975，CRC Press；M.B.Jacobs于1947年所著，由van Nostrand编辑的synthetic Food Adjuncts；或S.Arctander于1969年所著的Perfume and Flavor Chemicals，Montclair，N.J.(USA)。这些物质对于为消费品加香、调味和/或芳香化的领域内的技术人员来说是熟知的，也就是，赋予传统加香或调味的消费品一种香气和/或口味，或修饰消费品的香气和/或口味。
保健品是可食用材料，如食品或食品成分，其通过食用为人类或动物个体提供医疗或健康利益。保健品包括，例如，多不饱和脂肪酸和/或包含其的油、维生素、矿物质、辅酶Q、肉碱、例如源于人参、银杏、贯叶连翘、锯叶棕榈的植物提取物、诸如燕麦、麸、洋车前子、木质素、益生元、芥花油和固烷醇的功能性食品。优选的，疏水材料包含调味料和/或芳香剂。许多生物活性成分，但是特别是调味料和/或芳香剂，或调味料和/或芳香剂的组合物，具有高比例的挥发性化合物和/或组分。
疏水材料优选包含至少5wt％，更优选至少10wt％，甚至优选至少20wt％，最优选至少30wt％，例如至少40wt％在25℃下具有≥0.007Pa的蒸气压的化合物。
优选的，至少10wt％具有≥0.1的蒸气压，更优选的，至少10wt％在25℃下具有≥1Pa的蒸气压，和最优选的，至少10wt％在25℃下具有≥10Pa的蒸气压。选择25℃下0.007Pa的值是因为其包含大多数的被熟练的调味师和/或调香师应用的化合物。满足这些标准的化合物通常被认为具有挥发性。另外，由于较低挥发性而保持无味的化合物要被排除。此类化合物的10wt％的限制被认为是构成成分的基本部分。然而，本发明的方法允许以占总成分的更高的量存在的更易挥发的成分的有效胶囊化。
对于本发明来说，蒸气压通过用在“EPI suite”；2000U.S.Environmental Protection Agency中公开的方法计算确定。
引用芳香化合物柠檬油精以举例说明通过计算确定蒸气压：通过应用“EPI suite”法，计算出柠檬油精在25℃下具有约193Pa的蒸气压。
纤维素醚衍生物作为疏水核材料的部分存在。优选纤维素醚衍生物是羟基C1～C4烷基醚纤维素。特别优选甲基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙甲纤维素或它们的混合物。尤其优选乙基纤维素或羟丙基纤维素。最优选乙基纤维素。
纤维素醚衍生物的存在能形成比传统上与蛋白质基凝聚胶囊相关的大得多的直径的胶囊。
相信其发生是因为纤维素醚衍生物有效地防止核液滴在凝聚过程期间的破裂和合并，从而可以得到大得多的液滴。
改性纤维素醚的烷氧基含量为35～60％，更优选40～55％，最优选45～52.5％。
每脱水葡萄糖单元的烷氧基取代程度为2～3，优选2.22～2.81。
常温下测量的含改性纤维素醚的核液滴的粘度为约100mPa·s～30000mPa·s。更优选粘度为200mPa·s～25000mPa·s，甚至更优选250mPa·s～15000mPa·s，最优选300mPa·s～10000mPa·s。
核液滴的粘度低于100mPa·s时，发现凝聚胶囊的粒径非常显著地低于本发明所需要的粒径。
为了达到恰当的核液滴粘度，优选改性纤维素醚的粘度为50mPa·s～1000mPa·s，更优选75mPa·s～750mPa·s，最优选100mPa·s～500mPa·s，所述粘度在25℃下，在乌氏粘度计中测量基于80％甲苯20％乙醇的5％溶液得到。
纤维素醚衍生物的分子量优选为50000～2000000，更优选75000～1500000，最优选100000～1250000。
商业可用的纤维素醚衍生物包括，例如，源自Hercules的
和
等类别。
基于核材料的总重量，纤维素醚衍生物的量优选为0.01～30％，更优选0.05～15％，甚至更优选0.1～8％，最优选0.5～6％，例如2.5～4.5％。
已经发现，在所述范围内，纤维素醚衍生物提供优异的核液滴完整性，用于生产大型凝聚胶囊。
疏水材料的核液滴的平均直径大于1000μm，优选大于1200μm，更优选大于1300μm，和最优选大于1400μm。平均指算术平均。为了简明，采用本发明的微胶囊的尺寸作为乳化液滴或悬浮颗粒的直径。
在凝聚过程期间，液滴形成乳化物的疏水相。为了形成乳化物，可以使用任何技术人员已知的为乳化过程加香的适合方法。例如，用4叶片叶轮剪切装置以300s-1操作，容器直径对叶片直径的比例为约2∶1进行的制备适合于本发明的目的。然而，为了确保在过程中始终保持较大的液滴，非常期望用最小的能量剪切，以避免不必要的液滴破裂。
被覆层
被覆层包含蛋白质和非强制性选择的非蛋白质聚合物，并围绕疏水液滴形成凝聚层。优选的，非蛋白质聚合物的电荷与蛋白质相反。
所述材料通常也被称为水性胶体，其可以是非强制性选择地在高温下，例如高至90℃下溶于水的聚合物质。这些物质包括通常已知可用于凝聚法的例如蛋白质、多糖和多酸等聚合物。
本发明包括“单”凝聚和“复”凝聚。在单凝聚中，单独用蛋白质形成胶囊壁，从而发生相分离。复凝聚指一种方法，其中通常电荷相反的非蛋白质聚合物和蛋白质聚合物一起形成胶囊壁。依据复凝聚的原理，本发明的方法可以将相反电荷的非蛋白质聚合物，优选多糖，非强制性选择地添加至水性胶体溶液中。
可用于凝聚法的蛋白质包括白蛋白、植物球蛋白和明胶。通常蛋白质的分子量在40000～500000的数量级，优选20000～250000。然而，一些蛋白质可以具有百万级的分子量。
优选的，蛋白质为明胶。优选应用的明胶具有良好的物化和化学性质，其以良好的成膜性、两性性质、由pH对电荷量的可控性和优选的在临界温度下从溶液到凝胶的变化的发生为代表。特别规定，可以应用任何满足用于微胶囊生产规范的明胶。
明胶可以是例如鱼、猪肉、牛肉和/或禽类明胶。依据一个优选实施方案，蛋白质是鱼、牛肉或禽类明胶。依据一个更优选的实施方案，蛋白质是暖水鱼明胶。优选的，暖水鱼明胶具有约150～约300Bloom，更优选约200～约300Bloom的冻力。优选的，暖水鱼明胶具有≥250Bloom的冻力。依据通常的知识，暖水鱼是能够在高于27℃的水中耐受很长时间的鱼类。
特别的，通常可用于复凝聚法的非蛋白质聚合物包括负电荷聚合物。例如，其可以选自阿拉伯胶、黄原胶、琼脂、藻酸盐、例如羧甲基纤维素的纤维素衍生物、果胶酸盐、卡拉胶、聚丙烯酸和甲基丙烯酸和/或它们的混合物。进一步适合的非蛋白质能得自文献，例如WO 2004/022221，第四页，第27-29行。
蛋白质和非强制性选择的非蛋白质聚合物通常溶于水形成水性胶体溶液。优选的，在水性胶体溶液中，蛋白质以0.5～3.5wt％的量存在，更优选1～2wt％。
如果存在，水溶液中的多糖的量优选为0.5～3.5wt％，更优选1～2wt％。
在一个特定实施方案中，蛋白质对非蛋白质聚合物的比率为约3∶1，更优选2∶1～1∶1，最优选约3∶2。
交联剂
通常用交联剂固化被覆层。适合的交联剂包括甲醛、乙醛、戊二醛、乙二醛、铬明矾或转谷氨酰胺酶。优选的，以10～100，优选30～60活性单位每克明胶使用转谷氨酰胺酶。所述酶是公知的，并可以商购。
制备
依据一个优选实施方案，通过以高于蛋白质材料的凝胶化的温度形成蛋白质材料的第一溶液，和形成非蛋白质聚合物的第二水溶液来制备凝聚胶囊。将两种溶液混合形成第三溶液。
而后将疏水核材料与纤维素醚衍生物混合，并引入到第三溶液中，在剪切下形成乳化物或悬浮液。乳化物和/或悬浮液可以用传统方式制备。优选的，在3～10min，优选4～6min内，调节搅拌器至300～400rpm，缓慢添加包含纤维素醚衍生物的疏水材料。搅拌器速度可以按期望调节。
在一个可选实施方案中，乳化物可以通过薄膜乳化制备。通常，其包含将疏水核材料穿过期望孔径的薄膜进入包含蛋白质材料和非强制性选择的非蛋白质聚合物的溶液中，而后振荡得到的混合物直到乳化物形成。所述方法的优点是可以得到比用标准乳化技术更窄的粒径范围。
在下一步中，引发相分离，形成凝聚相。凝聚相通常基于蛋白质和非强制性选择的非聚合物化合物。此步也被称为相分离。优选可以通过改变(优选降低)pH至低于蛋白质的等电点而完成此步。如果非蛋白质聚合物存在，优选调节pH以使蛋白质上的正电荷被非蛋白质聚合物上的负电荷中和。
可以通过各种其他方式，通常通过改变溶液的物理化学环境引发相分离。依据凝聚法的种类(单凝聚、复凝聚)，可以应用不同的引发相分离的方式，例如盐析或添加第二高分子量组分以引发熵相分离。
而后降低混合物的温度至低于蛋白质的凝胶化温度。部分地通过试验来确定可凝胶化蛋白质，优选明胶的凝胶化温度，所述技术是本领域内公知的。
在最终步骤中，进行交联以固化包含围绕在乳化物和/或悬浮液中存在的疏水材料液滴周围的蛋白质的胶体壁。一旦凝聚相的形成步骤被引发，上述步骤自然发生。
交联通常在5～40℃的温度下进行。类似的，交联步骤的pH优选调节至交联可以有效进行的水平。例如，如果通过转谷氨酰胺酶催化交联，pH优选调节至3～7，优选3.5～5.5。
终产品
依据本发明的微胶囊可以用于许多种应用或消费者终产品中，在其中，肉眼可见的胶囊是期望的。特别感兴趣的领域是调味料和芳香剂。因此，包含依据本发明的微胶囊和非强制性选择的其他加香或调味助成分的加香或调味组合物也是本发明的一方面。
本发明在如下方面是特别有用的，即期望视觉暗示以告诉消费者并保证例如在口腔护理产品如牙膏和口香糖中已经递送了特定的胶囊化产品。
适合的终产品也包括家庭护理产品，如清洁剂。本发明可以应用的另一组产品是个人护理产品，如化妆品和香波。
实施例
本发明现将在下列实施例中更详细地说明，其中温度指摄氏度，缩写具有本领域内通常的含义。
实施例1
依据本发明的胶囊的制备
依据复凝聚法，将柠檬油精用水性胶体壳微胶囊化。暖水鱼明胶(200Bloom，由Weishardt提供)和阿拉伯胶(源自CNI的
)被用作水性胶体。通过将180g温去离子水和20g明胶混合于容器中直到完全溶解来制备明胶的储备液(溶液A)；而后保持溶液在40℃下。通过将180g冷去离子水和20g阿拉伯胶混合于容器中直到完全溶解来制备阿拉伯胶的储备液(溶液B)；而后加热溶液并保持在40℃下。通过在容器中将5g乙基纤维素(ECT300-Hercules)添加至95g柠檬油精中直到完全溶解制备柠檬油精溶液(溶液C)。105.4g溶液A与70.3g溶液B在容器中温和搅拌混合(明胶/阿拉伯胶的比例为1.5∶1)。用50％w/w的乳酸水溶液调节pH至4.6。缓慢加入70.3g溶液C到上述混合物中，并用150RPM的搅拌器均化5min，以达到1000～1500μm的平均液滴尺寸。
而后通过添加354.1g温去离子水而稀释体系，使总水性胶体浓度达到3.4％w/w。最后以0.5℃/min的速率冷却混合物至20℃。略微降低搅拌速度，调节pH至4.5，将4.22g转谷氨酰胺酶(Ajinomoto的
WM)添加至混合物中。在20℃下进行整夜交联。得到大型凝聚胶囊的水悬浮液，可以参见图1a和图1b。
除了不用乙基纤维素外，重复该试验。结果见图2。
Claims (12)
1.一种凝聚胶囊，包含：
(a)占胶囊重量10～95％的核，该核基本上包含疏水材料，和
(b)占胶囊重量90～5％的被覆层，该被覆层基本上包含蛋白质和非强制性选择的非蛋白质聚合物，
其中，该核还包含占胶囊重量0.01～30％的纤维素醚衍生物，所述纤维素醚衍生物具有35～60％的烷氧基含量，每脱水葡萄糖单元的烷氧基取代程度为2～3，在常温下测量的该核的粘度为约100mPa·s～30000mPa·s。
2.依据权利要求1的胶囊，其中该纤维素醚衍生物为非强制性选择被取代的C 1～C4烷基纤维素。
3.依据权利要求2的胶囊，其中该烷基纤维素是羟丙甲纤维素或乙基纤维素。
4.依据权利要求3的胶囊，其中该烷基纤维素是乙基纤维素。
5.依据前述任一权利要求的胶囊，其中该纤维素醚衍生物的取代程度为2.22～2.81。
6.依据前述任一权利要求的胶囊，其中该纤维素醚衍生物的分子量为50000～2000000。
7.依据前述任一权利要求的胶囊，其中该疏水材料是调味料或芳香剂。
8.如前述任一权利要求的多个胶囊，其中这些胶囊的平均粒径大于1000微米。
9.一种制备凝聚胶囊的方法，包含如下步骤：
(a)制备核混合物，该核混合物包含：
(i)疏水材料，和
(ii)纤维素醚衍生物，该纤维素醚衍生物的烷氧基含量为35～60％，每脱水葡萄糖单元的烷氧基取代程度为2～3，
在常温下测量的该核混合物的粘度为约100mPa·s～30000mPa·s；
(b)提供一种包含蛋白质和非强制性选择的非蛋白质的水溶液；
(c)将该核混合物与该水溶液混合形成乳化物或悬浮液；和
(d)引发相分离，以使蛋白质和非强制性选择的非蛋白质聚合物形成围绕该核混合物的壁。
10.一种食品组合物，包含权利要求1～7中任一项所述的凝聚胶囊。
11.一种口腔护理组合物，包含权利要求1～7中任一项所述的凝聚胶囊。
12.烷氧基含量为35～60％且每脱水葡萄糖单元的烷氧基取代程度为2～3的纤维素醚衍生物在凝聚胶囊的疏水相中的应用，用于提供平均粒径大于1000微米的胶囊。
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