專利名稱：通過凝聚制備微膠囊的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過凝聚制備微膠囊的方法，以及轉(zhuǎn)谷氨酰胺 酶在復(fù)合凝聚的交聯(lián)中的應(yīng)用。本發(fā)明還涉及凝聚方法，其中在低 于膠體的凝膠化溫度下將待膠嚢化的材料添加到包含至少一種膠 體的溶液中。
背景技術(shù)：
凝聚法的典型步驟通常包括(a)普通疏水材料在包含水解膠體 的溶液中的乳化，(b)包含凝聚相的形成的凝聚(相分離)，(c)通過 乳化的疏水材料的液滴周圍的水解膠體的聚集來形成壁，和(d)壁 的硬化，其通常通過交聯(lián)水解膠體形成壁來達(dá)到，從而使過程不可 逆并使得到的微膠嚢不溶于水，抗機(jī)械應(yīng)力并且耐熱。
壁形成的步驟通常通過凝聚相、水和疏水材料間的表面張力的 差別來驅(qū)動。在大多數(shù)工業(yè)凝聚法中，用于凝聚法中的水解膠體之 一選自可凝膠蛋白質(zhì)。如果與非可凝膠水解膠體相比，當(dāng)溫度低于 凝膠化溫度時(shí)，這些膠體更容易應(yīng)用并且在壁形成后不易聚集。隨 后，凝膠化通常通過降低反應(yīng)混合物的溫度至低于可凝膠水解膠體 的凝膠化點(diǎn)而發(fā)生。此公知的原則說明于US 2,800,457中，其中 詳細(xì)公開了復(fù)合凝聚的方法。在第 一欄中寫到混合物因此可以通 過形成一種膠體的水溶膠，乳化在此選擇的油，并用其他膠體的水 溶膠與乳狀液混合而制得，或可以制備兩種溶膠，混合并且將油在 其中乳化。……所述方法步驟(直至凝膠化步驟)用所述成分在高于
4所用的膠體材料的凝膠化點(diǎn)的溫度下實(shí)施，凝膠化通過冷卻而發(fā) 生。
類似地，GB 920,868和WO 2004/022220 Al都公開了在高于 凝膠化點(diǎn)的溫度下形成乳狀液，其包括待膠嚢化的疏水材料。
現(xiàn)今，許多工業(yè)凝聚法還依據(jù)此原則進(jìn)行。據(jù)此，本發(fā)明的一 個(gè)目的是通過凝聚確立不同的制造微膠嚢的方法。特別地，本發(fā)明 的 一 個(gè)目的是減少加熱步驟的持續(xù)時(shí)間和縮短方法的總時(shí)間。
本發(fā)明的另 一 個(gè)目的涉及壁硬化步驟。在過去的多年間，由于 戊二醛和曱醛的毒性，已經(jīng)嘗試進(jìn)行用轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶的酶處理來替 換作為硬化劑的戊二醛和曱醛用于交聯(lián)水解膠體。轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶是 一種酶，其最適宜溫度為44 ~ 55°C ，最適宜pH為約6 7。
因此，US 6,475,542 Bl和US 6,592,916 B2公開了單凝聚法， 其中交聯(lián)步驟始于30°C ,但是而后在升高至40。C下進(jìn)行，接近酶 的最適宜溫度。在這些參考文獻(xiàn)中提到，酶反應(yīng)通常在10~60°C 下進(jìn)行。
在EP 0,856,355 A2中，公開了通過轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶交聯(lián)的復(fù)合 凝聚法。依據(jù)此教示，在復(fù)合凝聚中的交聯(lián)期間，可將溫度調(diào)節(jié)至 20 ~ 27。C或5 ~ l(TC ,但是優(yōu)選后者。在此低溫下，優(yōu)選將pH調(diào) 節(jié)至最適宜的pH,也就是7。同樣在US 6,969,530 Bl中，交聯(lián)在 非常低的溫度下發(fā)生，優(yōu)選約5。C。
考慮到關(guān)于通過轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶交聯(lián)的現(xiàn)有技術(shù)，一個(gè)目的是提 供一種凝聚法，其中將轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶用于不同于迄今為止公開的那 些條件下。特別地， 一個(gè)目的是提供一種在不需要延長冷卻和/或 加熱以達(dá)到極端溫度的溫度下，通過復(fù)合凝聚進(jìn)行微膠嚢化的工業(yè) 上可行的方法。 一個(gè)目的是在約常溫或稍微高于常溫，但仍低于 50°C的酶最適宜溫度下進(jìn)行交聯(lián)，以避免過度加熱的能量消耗。尤其在通過轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶的石更化步驟中，該步驟通常進(jìn)行5-24小
時(shí)，因而是全部制造方法中的最長步驟，在避免保持升高的溫度
(3(TC或更高)或低于常溫(1(TC或更低)方面是非常有利的。換句話 說，本發(fā)明的一個(gè)目的是通過凝聚提供總體上更安全和更經(jīng)濟(jì)的方 法來制備微膠囊。
本發(fā)明的 一 個(gè)目的是提供一種方法，該方法可用于膠嚢化很多 種的不同材料，包括高揮發(fā)性和/或高敏化合物。調(diào)味料和香料通 常屬于此范疇。一個(gè)特別目的是在膠囊化過程期間減少待膠嚢化的 材料的揮發(fā)成分的損失。為此， 一個(gè)目的是提供一種在相對低的溫 度下微膠嚢化的方法，從而避免揮發(fā)性物質(zhì)由于蒸發(fā)帶來的損失。 另外，諸如調(diào)味料、香料、藥物的生物活性成分包含熱敏化合物。 為避免此類化合物的降解，低溫膠囊化法具有額外的優(yōu)勢。
另外，本發(fā)明的目的是提供滿足世界范圍的宗教和/或營養(yǎng)需 求的微膠嚢。特別地，本發(fā)明的目的是應(yīng)用水解膠體，特別是猶太 教和/或伊斯蘭教規(guī)定允許的明膠。
在此方面，WO 96/20612描述了暖水魚明膠在凝聚法中的應(yīng) 用。因此，教示了通過復(fù)合凝聚的微膠嚢化必須在升高的溫度下， 特別是在約33 - 35。C下進(jìn)行。盡管此參考文獻(xiàn)中的"微膠嚢化，， 步驟可能指壁形成的步驟，在低溫下并因此以更經(jīng)濟(jì)的方法制造微 膠嚢再次成為本發(fā)明的目的。本發(fā)明的總體目的是在凝聚法中應(yīng)用 暖水魚明膠，因?yàn)橐呀?jīng)顯示出可提供具有良好耐熱性和抗剪切力的 物理穩(wěn)定性的膠嚢壁。另外，猶太教規(guī)定允許的魚明膠能得到伊斯 蘭教規(guī)定的允許。
已知暖水魚明膠的凝膠化溫度通常高于27°C，依據(jù)當(dāng)前的知 識，在低于此溫度下進(jìn)行復(fù)合凝聚似乎實(shí)際上是不可能的。因而， 本發(fā)明的一個(gè)目的是在凝聚法中，特別是在復(fù)合凝聚法中，應(yīng)用暖水魚明膠的同時(shí)在低于現(xiàn)有技術(shù)中指出的溫度下進(jìn)行微膠嚢化(成 壁)的步驟。

發(fā)明內(nèi)容
不同尋常地，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在凝聚法中，添加疏水材料至水解 膠體溶液中的步驟可以在低于凝聚相的凝膠化溫度的溫度下進(jìn)行， 后者通常包含明膠。與依據(jù)常識的教示完全形成對比，通過凝聚得 到的微膠囊的壁的形成能在低于明膠基凝聚相的凝膠化溫度下開始。
因此，第一方面，本發(fā)明提供一種通過凝聚來微膠囊化疏水材
料的方法，包含如下步驟
-通過在水中溶解至少一種蛋白質(zhì)和非強(qiáng)制選擇的非蛋白質(zhì) 聚合物來制備水解膠體溶液；
-冷卻該水解膠體溶液至低于基于該蛋白質(zhì)的凝聚相的凝膠 化溫度；
-在冷卻步驟后，通過在溶液中乳化和/或懸浮疏水材料來制 備乳狀液和/或懸浮液；
-形成膠體壁，該膠體壁包含存在于乳狀液和/或懸浮液中的 疏水材料的液滴和/或顆粒周圍的蛋白質(zhì)；和
-交聯(lián)該膠體壁。
在另一方面，本發(fā)明提供一種通過復(fù)合凝聚制備微膠嚢的方 法，該方法包含用轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶在13 ~ 25°C和4 ~ 6.5的pH下交 聯(lián)微膠嚢的水解膠體壁的步驟。
又一方面，本發(fā)明提供一種通過復(fù)合凝聚制備微膠囊的方法， 該方法包含用轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶在13 ~ 25°C下交聯(lián)包含暖水魚明膠的 水解膠體壁的步驟。本發(fā)明的一個(gè)重要優(yōu)勢在于在很大程度上，如果需要，本發(fā)明
的凝聚法能在室溫(RT-25 °C )或略高于或低于常溫的溫度下進(jìn)行， 例如室溫(RT)士10。C 。因此，可將用于冷卻和/或加熱的另外需要的 能量消耗最小化。而且，當(dāng)方法在不需大范圍加熱下進(jìn)行時(shí)，能夠 減少緣于揮發(fā)性成分的蒸發(fā)和/或熱降解的損失能。特別地，該方 法允許在相對低的溫度下執(zhí)行那些涉及非強(qiáng)制選擇的揮發(fā)和/或熱 敏的疏水材料的步驟，而其他步驟，如溶解水解膠體的步驟，仍可 以在升高的溫度下進(jìn)行。
令人驚奇的是，在本發(fā)明的方法中，如果相分離通過降低pH 發(fā)生，那么交聯(lián)步驟可以在約為相分離而調(diào)節(jié)的pH下進(jìn)行。因此， 能減少pH至各自步驟的最佳值的重復(fù)調(diào)節(jié)。
令人驚奇的是，本發(fā)明提供暖水魚明膠和通過轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶進(jìn) 行交聯(lián)的應(yīng)用，其從通常的安全性以及伊斯蘭教和猶太教規(guī)定允許 的情況考慮而具有優(yōu)勢。


圖1顯示了溫度和攪拌速度的變化，以及本發(fā)明的方法中的主 要方法步驟。步驟A是阿拉伯膠和明膠的稀溶液的制備，B代表 快速冷卻步驟，C指油相的引入，在D階段期間，溫度維持25。C， 并且在步驟E期間，冷卻至最終溫度。
圖2是在實(shí)施例2中得到的微膠囊的顯微圖。
圖3是在實(shí)施例3中得到的微膠嚢的顯微圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明'提供通過凝聚來微膠嚢化疏水材料的方法。對于本發(fā)明 來說，在本發(fā)明的方法期間，疏水材料可以為液態(tài)或固態(tài)。優(yōu)選地，
8其為液態(tài)。疏水材料通常被認(rèn)為是在25。C下與水不易混合的材料， 并且當(dāng)被添加至其中時(shí)，形成分離的疏水相。對于本發(fā)明來說，術(shù) 語"疏水材料"包括在通常用于凝聚法的溫度(即小于或等于約50°C) 下為固態(tài)的材料。此類固體材料可以例如以晶體的形式存在。優(yōu)選 地，當(dāng)固體材料通過加熱至高于其熔點(diǎn)而被液化時(shí)，其在該溫度下
形成水中的分離相。
依據(jù)本發(fā)明的 一 個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，疏水材料包含調(diào)味料、香料、 脂肪、油、口感增強(qiáng)劑、類藥劑營養(yǎng)品、藥物、其他生物活性成分 或其混合物。
在此所用的術(shù)語"調(diào)味料"和"香料"被認(rèn)為是定義各種天然 和合成源的調(diào)味料或香料材料。其包括單獨(dú)的化合物或混合物。此 類成分的具體實(shí)例可以在文獻(xiàn)中找到，例如Fenaroli的Handbook of Flavor Ingredients, 1975， CRC Press; MB. Jacobs于1947年所著，由van Nostrand編輯的synthetic Food Adjuncts;或S. Arctander于1969年所著 的Perfume and Flavor Chemicals, Montclair, N.J. (USA)。 這些物質(zhì)5 于于力口 香消費(fèi)品、調(diào)味消費(fèi)品和/或熏香消費(fèi)品(也就是，賦予傳統(tǒng)已加香 或已調(diào)味的消費(fèi)品一種香味和/或風(fēng)味或口味，或改變消費(fèi)品的香 味和/或口味)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員來說是熟知的。
類藥劑營養(yǎng)品(neutraceuticals)是諸如食品或食品成分的可食 用材料，其在食用時(shí)為人類或動物個(gè)體提供醫(yī)療或健康福利。類藥 劑營養(yǎng)品包括，例如，聚不飽和脂肪酸和/或包含其的油、維生素、 礦物質(zhì)、輔酶Q、肉堿、例如源于人參、銀杏、貫葉連翹、鋸葉棕 櫚的植物提取物、諸如燕麥、麩、洋車前子、木質(zhì)素、益生元、菜 籽油和甾烷醇的功能性食品。優(yōu)選地，疏水材料包含調(diào)味料和/或 香料。許多生物活性成分，但是特別是調(diào)味料和/或香料，或調(diào)味 料和/或香料的組合物，具有高比例的揮發(fā)性化合物和/或組分。因此，在一個(gè)實(shí)施方案中，所述成分包含至少5wt%，優(yōu)選至 少 10wt%，優(yōu)選至少20wt%,更優(yōu)選至少30wtW和最優(yōu)選至少 40wt。/。的化合物，此化合物在25。C下具有> 0.007Pa的蒸氣壓。
優(yōu)選至少10wt。/。的具有^0.1的蒸氣壓的化合物，更優(yōu)選在 25'C下至少10wt。/。的具有> 1Pa的蒸氣壓的化合物，和最優(yōu)選在 25。C下至少10wtn/。的具有> 10Pa的蒸氣壓的化合物。選擇25'C下 0.007Pa的值是因?yàn)槠浒蠖鄶?shù)的為熟練的調(diào)味師和/或香料工 作者應(yīng)用的化合物。通常認(rèn)為匹配這些標(biāo)準(zhǔn)的化合物具有揮發(fā)性。 另外，由于較低揮發(fā)性而保持無味的化合物被排除。認(rèn)為此類化合 物的10 1%的限制構(gòu)成了成分的基本部分。然而，本發(fā)明的方法 使占總成分的更高量存在的更易揮發(fā)的成分有效膠嚢化。
為了本發(fā)明的目的并且為了方便，蒸氣壓通過計(jì)算確定。因此， 將2000 U.S. Environmental Protection Agency的"EPI suite"中乂>開的方法 用于確定成分的特定化合物或組分的蒸氣壓的具體值。此軟件可免
費(fèi)使用并且基于由不同科學(xué)家的不同方法得到的蒸氣壓的平均值。 列舉香料化合物檸檬烯用于舉例說明通過計(jì)算確定蒸氣壓通
過應(yīng)用"EPI suite"法，計(jì)算出檸檬烯在25°C下具有約193Pa的蒸氣壓。
本發(fā)明的方法之一包含通過在水中溶解至少一種蛋白質(zhì)和非 強(qiáng)制選擇的一種非蛋白質(zhì)聚合物來制備水解膠體溶液的步驟。優(yōu)選 地，非蛋白質(zhì)聚合物是與蛋白質(zhì)電荷相反的。對于本發(fā)明來說，詞 語"包含"或"含有"用以表示"包括，但不限于"。其不用以表 示M又由......纟且成"。
本發(fā)明包括"單"凝聚和"復(fù)合"凝聚。在單凝聚中，當(dāng)發(fā)生 相的分離時(shí)，單獨(dú)使用蛋白質(zhì)來形成膠囊壁。復(fù)合凝聚指一種方法， 其中通常電荷相反的非蛋白質(zhì)聚合物和蛋白質(zhì)聚合物一起形成膠嚢壁。依據(jù)復(fù)合凝聚的規(guī)則，本發(fā)明的方法提供向水解膠體溶液中 非強(qiáng)制選擇地添加相反電荷的非蛋白質(zhì)聚合物，優(yōu)選多糖。
術(shù)語膠體通常指水解膠體，也就是例如能非強(qiáng)制選擇地在高達(dá)
9(TC的溫度下，可溶于水的聚合物質(zhì)。這些包含通常已知可用于凝 聚法的聚合物，例如蛋白質(zhì)，多糖和多酸。
特別地，典型的可用于復(fù)合凝聚法的非蛋白質(zhì)聚合物包括負(fù)電 荷聚合物。例如，其可以選自阿拉伯膠、黃原膠、藻酸鹽、例如羧 曱基纖維素的纖維素衍生物、果膠酸鹽、卡拉膠、聚丙烯酸和曱基 丙烯酸和/或其混合物。另外適合的非蛋白質(zhì)來源于文獻(xiàn)，例如WO 2004/022221,第四頁，第27 29行。
可用于凝聚法的蛋白質(zhì)包括白蛋白、植物球蛋白和明膠。蛋白 質(zhì)的分子量通常在40,000 - 500,000的數(shù)量級，優(yōu)選20,000 ~ 250,000。然而， 一些蛋白質(zhì)可以具有百萬級的分子量。
優(yōu)選地，蛋白質(zhì)為明膠。優(yōu)選應(yīng)用的明膠具有良好的物化和化 學(xué)性質(zhì)，代表性地具有良好的成膜性、兩性性質(zhì)、由pH對電荷量 的可控性、和優(yōu)選在臨界溫度下從溶液到凝膠化的變化的發(fā)生。特 別指出的是任何滿足用于微膠嚢生產(chǎn)要求的明膠都可以應(yīng)用。
明膠可以是例如魚明膠、豬肉明膠、牛肉明膠、和/或禽類明 膠。依據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，蛋白質(zhì)是魚明膠、牛肉明膠或禽類明 膠。依據(jù)一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施方案，蛋白質(zhì)是暖水魚明膠。優(yōu)選地， 暖水魚明膠具有約150至約300 bloom，更優(yōu)選約200至約300 bloom的凍力。優(yōu)選地，暖水魚明膠具有> 250 bloom的凍力。依 據(jù)通常的知識，暖水魚是能夠在高于27。C的水中耐受很長時(shí)間的 魚類。
依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，蛋白質(zhì)是伊斯蘭教規(guī)定允許 的。依據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，蛋白質(zhì)是猶太教規(guī)定允許的。優(yōu)選地，在水解月交體溶液中，蛋白質(zhì)以0.5 ~ 3.5wt%,優(yōu)選1 ~ 2wtY。的量存在。
如果存在，多糖以0.5 ~ 3.5wt%,優(yōu)選1 ~ 2wt。/o的量存在于水
溶液中。
上述濃度可以在非強(qiáng)制選擇的稀釋步驟后得到，在稀釋步驟期 間，更濃的儲備液生成可實(shí)現(xiàn)引發(fā)凝聚相的形成和/或膠嚢壁的形 成步驟有用的濃度。從更濃的儲備液開始的優(yōu)點(diǎn)是在更濃的水解膠 體溶液中，能更容易地控制乳狀液粒徑。
依據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，本發(fā)明的方法包含引發(fā)凝聚相的形成 的步驟。凝聚相通?；诘鞍踪|(zhì)和非強(qiáng)制選擇的非聚合物化合物。 此步驟也被稱為相分離。此步驟可以優(yōu)選通過改變(優(yōu)選降低)pH 至或者低于蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)來完成。如果非蛋白質(zhì)聚合物如多糖存 在，優(yōu)選調(diào)節(jié)pH以使蛋白質(zhì)上的正電荷被非蛋白質(zhì)聚合物上的負(fù) 電荷中和。
可以通過其他各種方式引發(fā)相分離，通常通過改變?nèi)芤旱奈锢?化學(xué)環(huán)境。依據(jù)凝聚法的種類(單凝聚、復(fù)合凝聚)，能應(yīng)用不同的 方式引發(fā)相分離。例如，可以通過鹽析、添加第二種高分子量組分 從而引發(fā)壁材料的熵的相分離來實(shí)現(xiàn)相分離。
本發(fā)明的方法可包含冷卻水解膠體溶液至低于基于明膠的凝 聚相的凝膠化溫度的步驟。在單凝聚法中，凝聚相不含多糖，而在 復(fù)合凝聚法中，凝聚相包含蛋白質(zhì)和至少一種多糖。為了方便起見， 對于本發(fā)明來說，認(rèn)為用于本發(fā)明的凝聚法中的可凝膠蛋白質(zhì)的凝 膠化溫度等于本發(fā)明的凝聚相的凝膠化溫度。
可凝膠蛋白質(zhì)(優(yōu)選明膠)的凝膠化溫度的確定部分需要通過 試驗(yàn)來確立。對于本發(fā)明來說，凝膠化溫度與Normand V.和Parker A. 在"Scaling the Dynamics of Gelatin Gels", 3rd International symposium on Food
12Rheology and Structure, 2003, 185-189中所述的臨界溫度Tc 一致。
任何給定的可凝膠蛋白質(zhì)的溫度Tc與這樣的溫度一致，在此 溫度下，體系中形成凝膠的動力學(xué)超過凝膠熔化的動力學(xué)。令人感 興趣的是，如Normand和Parker在2003年所述，任何特定可凝膠 蛋白質(zhì)的臨界溫度與濃度無關(guān)，無論后者對凝膠形成的動力學(xué)的影 響i口 4可。
因此，對于本發(fā)明來說，凝膠化溫度Tc，精確至土rc，是基
于Normand和Parker在2003年的方禾呈式1確定的
<formula>formula see original document page 13</formula>方程式1
其中s是降低的溫度，￡= 1-T/Tc,單位為°C ， C是以重量分?jǐn)?shù) 表示的濃度，t是時(shí)間以及g(x)是依據(jù)Normand和Parker(2003)的 主曲線的形狀確定的標(biāo)度函數(shù)。四個(gè)指數(shù)和臨界濃度Cc是擬合參 數(shù)。對本發(fā)明來說，指數(shù)被認(rèn)為是常數(shù)，即，a=3.2、 p=-9.3、 p=2.3 和v^2.6。 Cc被認(rèn)為是0。這些值被近似簡化使用，但是發(fā)現(xiàn)通常 匹配大多數(shù)明膠的情況。
依據(jù)如下提供的試驗(yàn)安排以試驗(yàn)方式測量來確定G(t)(計(jì)算 Tc僅有的未知要素)的值。
因此，使用配有5cm直徑和2°角的圓錐和平板形狀(plate geometry)的 Physica MCR 300流變儀(Anton Paar GmbH，德國， www.anton-paar.com)。狹縫為50|xm 。在1 Hz的頻率和恒定的1 %張力
下進(jìn)行振蕩測量。
四個(gè)單獨(dú)試驗(yàn)進(jìn)行20小時(shí)，在此期間監(jiān)控凝膠形成。從這些 試驗(yàn)中可以確立主曲線，從中能依據(jù)Normand和Parker(2003)的方法 推演出臨界溫度Tc。具體地，制備出四種可凝膠蛋白質(zhì)的水溶液，其中兩種的濃度為5wt%,另外兩種為10wt%。溶液通過在水中溶 解明膠，加熱溶液至60。C,在輕微攪拌下維持此溫度30分鐘而制 備。隨后，以2°C/min的速率冷卻所述溶液至測試溫度。
分別在15。C和20°C兩個(gè)試驗(yàn)溫度下對兩種濃度的每一種進(jìn)行測試。
從達(dá)到給定樣品的試驗(yàn)溫度的時(shí)間開始，G(t)的流變學(xué)測量通過 上述振蕩進(jìn)行。得到的G(t)的值表征了形成的凝膠提供的機(jī)械阻力。
G(t)測量進(jìn)行總共20小時(shí)，在第一小時(shí)的每分鐘，第二小時(shí) 的每十分鐘，和第三小時(shí)開始一小時(shí)一次。
由四個(gè)樣品每個(gè)的全時(shí)間測量得到的值，可以確立類似于
Normand和Parker(2003)的圖1的曲線。臨界溫度是溫度Tc,在此溫 度下，得到測量值的最佳擬合，其他參數(shù)(Cc、 a、 p、 p、 v)為常數(shù)。 最佳擬合通過基于方程式1的主曲線表示，其與Normand和 Parker(2003)的圖2 —致。這樣，如上所述以± TC的^f青確度確定了臨 界溫度。
因此，從上述與方程式1聯(lián)系的試驗(yàn)安排，可確定給出的可凝 膠蛋白質(zhì)的臨界凝膠化溫度。依據(jù)本發(fā)明的方法，包含可凝膠蛋白 質(zhì)的水解膠體溶液被冷卻至低于此溫度，其視為凝聚相的凝膠化溫度。
為了舉例說明，可以說豬肉明膠的凝膠化溫度通常為29°C ~ 36°C。然而，選自例如豬肉、牛肉、禽類或暖水魚明膠的任何明膠 的實(shí)際凝膠化溫度可以通過上述方法學(xué)確定。依據(jù)本發(fā)明，溶液的 溫度優(yōu)選降低至或低于這些溫度。依據(jù)本發(fā)明的方法之一，此冷卻 步驟在如下進(jìn)一步詳細(xì)說明的疏水材料的添加之前發(fā)生。因此，在 添加疏水材料之前，將溶液冷卻至低于使用的明膠的凝膠化溫度 0~5°C，優(yōu)選1-4。C,更優(yōu)選2-3。C。
14依據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，在溫度為22 33。C,優(yōu)選24 - 32。C 的溶液中添加疏水材料。實(shí)際溫度依賴于所用特定蛋白質(zhì)的凝膠化 溫度，如上面可凝膠蛋白質(zhì)(如明膠)的實(shí)例所示。
本發(fā)明的方法可以包含在冷卻步驟后通過在溶液中乳化和/或 懸浮疏水材料來制備乳狀液和/或懸浮液的步驟。優(yōu)選地，在通過 懸浮或乳化添加疏水材料之前的冷卻步驟需要相對迅速地進(jìn)行。例 如，此冷卻步驟優(yōu)選在約 1.4-4 。C /min下發(fā)生，優(yōu)選1.8 ~ 2.5°C/min。
乳狀液和/或懸浮液可以用傳統(tǒng)方式制備。優(yōu)選地，在調(diào)節(jié)到 300 ~ 400rpm的攪拌下，在3 ~ 10min，優(yōu)選4 ~ 6min期間緩慢地 添加疏水材料。通過調(diào)節(jié)攪拌速度，可調(diào)節(jié)疏水材料的乳化液滴的 平均直徑在20 ~ IOOO拜，優(yōu)選100 謂，更優(yōu)選150 ~ 700^m, 并且最優(yōu)選250 ~ 350pm。平均指算術(shù)平均。為了簡化，將乳化液
滴或懸浮顆粒的直徑視為本發(fā)明的微膠嚢的尺寸。
本發(fā)明的方法可以包含形成膠體壁的步驟，該膠體壁包含存在 于乳狀液和/或懸浮液中的疏水材料的液滴周圍的蛋白質(zhì)。 一旦引 發(fā)了凝聚相的形成步驟，此步驟自然發(fā)生。
本發(fā)明的方法優(yōu)選包含交聯(lián)月交體壁的步驟。交聯(lián)可以以任何方 式進(jìn)行，例如通過添加足夠量的曱醛和/或戊二醛。然而，優(yōu)選地， 交聯(lián)通過酶實(shí)現(xiàn)。依據(jù)優(yōu)選實(shí)施方案，交聯(lián)通過轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶實(shí)現(xiàn)。 優(yōu)選地，轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶以10-100,優(yōu)選以30 - 60活性單位每克 明膠被添加。此酶被廣為描述并是商業(yè)可得的。此酶的商業(yè)可得樣 本的最適合溫度通常高于40°C。因此，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)勢是交聯(lián) 可以在常溫，或略微冷卻和/或加熱的溫度下進(jìn)行，例如，相當(dāng)接 近酶的最適宜溫度。
依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，交聯(lián)，特別是通過轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶的交聯(lián)在11 ~ 27°C的溫度下進(jìn)行。例如，交聯(lián)可以在11 ~ 27°C范圍內(nèi) 發(fā)生，優(yōu)選12 26。C,更優(yōu)選13-25。C,甚至更優(yōu)選14 ~ 24°C , 例如14 ~ 22°C 。
類似地，交聯(lián)步驟期間的pH優(yōu)選調(diào)節(jié)至使交聯(lián)能有效進(jìn)行的 水平。例如，如果交聯(lián)通過轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶的作用催化，pH可以優(yōu) 選調(diào)節(jié)至3 ~ 8,優(yōu)選3.5~ 7。依據(jù)優(yōu)選實(shí)施方案，將pH調(diào)節(jié)至 3.5-6.5,優(yōu)選4~6,最優(yōu)選4-5.5。本發(fā)明的優(yōu)勢在于交聯(lián)可以 在約與相分離的起始相同的pH下發(fā)生，優(yōu)選通過pH降低來引發(fā)。 沒有或僅僅非強(qiáng)制選擇的pH調(diào)節(jié)是必要的事實(shí)減少了另外的加工 步驟，從而構(gòu)成本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)勢。
通過本發(fā)明的方法產(chǎn)生的微膠嚢能被用于許多種應(yīng)用或消費(fèi) 終產(chǎn)品，例如在調(diào)味料或香料領(lǐng)域中的那些。特別地，能將其用于 烘焙應(yīng)用、肉類、煙草、油炸制品和罐頭制品(熱加工)的加香。另 一方面，在香料領(lǐng)域內(nèi)，能將其用于各種消費(fèi)品如家用清潔劑、預(yù) 濕潤的擦拭巾和個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品的加香。因此，包含依據(jù)本發(fā)明的微 膠嚢的加香和調(diào)味組合物(非強(qiáng)制選擇地與其他加香和調(diào)味共成分 一起)也是本發(fā)明的一方面。
現(xiàn)在本發(fā)明將用下述實(shí)施例描述，其僅作舉例說明但不作限制 性目的。
實(shí)施例1
通過復(fù)合凝聚法將檸檬烯在水解膠體殼中微膠嚢化 將具有27°C的凝膠化溫度的暖水魚明膠(200 Bloom,由 Weishardt提供)和阿拉伯膠(源自CNI的Efficacia⑧)用作水解膠體。 通過在容器中將180g溫的去離子水和20g明膠混合直到完全溶解 來制備明膠的儲備液(溶液A);然后將溶液維持在40°C 通過在容器中將180g冷的去離子水和20g阿拉伯膠混合直到完全溶解來制 備阿拉伯膠的儲備液(溶液B);而后加熱溶液并維持在40°C 。
在容器中將105.4g溶液A與70.3g的溶液B以溫和攪拌混合 (明膠/阿拉伯膠的比例為1.5:1)。用50%w/w的乳酸水溶液調(diào)節(jié)pH 至4.6。
將70.3g的檸檬烯緩慢加入到明膠和阿拉伯膠的混合物中，并 用攪拌器以350RPM均化5min,以達(dá)到300pm的平均液滴尺寸。
然后，添加354.1g溫的去離子水來稀釋體系，使總水解膠體 濃度達(dá)到3.4。/。w/w。最后以0.5°C/min的速率將混合物冷卻至20°C 。 將攪拌速度略微降低，并將pH調(diào)節(jié)至4.5，在混合物中添加4.22g 轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶(由Ajinomoto提供的ACTIVA WM,具有100UA/g 的酶)。在20°C下進(jìn)行整夜交聯(lián)。
這樣，就得到微膠嚢的含水懸浮液。 實(shí)施例2
復(fù)合凝聚法的微膠囊化一在低于凝膠化溫度下添加檸檬烯 將具有27°C的凝膠化溫度的暖水魚明膠(200 Bloom,由 Weishardt提供)和阿拉伯膠(源自CNI的Efficacia⑧)用作水解膠體。 通過在容器中將180g溫的去離子水和20g明膠混合直到完全溶解 來制備明膠的儲備液(溶液A);然后將溶液維持在40°C 。通過在容 器中將180g冷的去離子水和20g阿拉伯膠混合直到完全溶解來制 備阿拉伯膠的儲備液(溶液B);然后將溶液加熱并維持在40°C 。
將105.4g溶液A與70.3g溶液B在容器中以溫和攪拌混合(明 膠/阿拉伯膠的比例為1.5:1)。通過添加354.1g溫的去離子水來稀 釋體系，使總水解膠體濃度達(dá)到3.4%w/w。將溶液維持在40°C， 用50%w/w的乳酸水溶液調(diào)節(jié)pH至4.5。隨后將混合物以2°C/min 的速率迅速冷卻至25°C 。在25°C下，將70.3g檸檬烯緩慢添加至明膠和阿拉伯膠混合物 中，并用攪拌器以350RPM均化5min，以達(dá)到300|im的平均液滴 尺寸。而后將乳狀液維持在25°C下20min，最后以0.1°C/min的速 率緩慢冷卻至2(TC。略微降低攪拌速度，調(diào)節(jié)pH至4.5,并在混 合物中添加4.22g轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶(由Ajinomoto提供的ACTIVA WM)。在20°C下進(jìn)行整夜交聯(lián)。
如此得到的微膠嚢見圖1。微膠嚢具有250pm的平均直徑。圖 2說明了溫度和攪拌速度隨時(shí)間的演變過程。
實(shí)施例3
通過復(fù)合凝聚法用豬肉明膠進(jìn)行微膠囊化
將具有高于32°C的凝膠化溫度(根據(jù)說明書中給出的方法學(xué)來 確定)的 A型豬肉明膠(275 Bloom)和阿拉伯膠(源自 CNI的 Efficacia⑧)用作水解膠體。通過在容器中將180g溫的去離子水和 20g明膠混合直到完全溶解來制備明膠的儲備液(溶液A);而后將 溶液維持在40°C 。通過在容器中將180g冷的去離子水和20g阿拉 伯膠混合直到完全溶解來制備阿拉伯膠的儲備液(溶液B);而后將 溶液加熱并維持在40°C 。
在容器中將105.4g溶液A與70.3g溶液B以溫和攪拌混合(明 膠/阿拉伯膠的比例為1.5:1)。通過添加354.1g溫的去離子水來稀 釋該體系，使總水解膠體濃度達(dá)到3.4%w/w。將溶液維持在40'C， 用50。/。w/w的乳酸水溶液調(diào)節(jié)pH至4.5。而后將混合物以2°C/min 的速率迅速冷卻至31°C 。
將70.3g檸檬烯緩慢添加至明膠和阿拉伯膠混合物中，并用攪 拌器以350RPM均化5min,以達(dá)到300pm的平均液滴尺寸。而后 將乳狀液維持在3rC下20min,最后以0.1°C/min的速率緩慢冷卻至2(TC。略微降低攪拌速度，如果需要的話將pH調(diào)節(jié)至4.5,在 混合物中添加4.22g轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶(由Ajinomoto提供的ACTIVA WM)。在20°C下進(jìn)行整夜交聯(lián)。
如此得到的微膠嚢見圖3。微膠嚢具有250pm的平均直徑。
實(shí)施例4
依據(jù)本發(fā)明用牛肉明膠微膠囊化
將具有高于32°C的凝膠化溫度(如說明書中提供的方法學(xué)確定) 的B型牛肉明膠(275 Bloom,猶太教規(guī)定允許的)和阿拉伯膠(源自 CNI的Efficacia⑧)用作水解膠體。通過在容器中將180g溫的去離 子水和20g明膠混合直到完全溶解來制備明膠的儲備液(溶液A); 而后將溶液維持在40°C 。通過在容器中將180g冷的去離子水和20g 阿拉伯膠混合直到完全溶解來制備阿拉伯膠的儲備液(溶液B);而 后將溶液加熱并維持在40°C 。
將105.4g溶液A與70.3g溶液B在容器中以溫和攪拌混合(明 膠/阿拉伯膠的比例為1.5:1)。通過添加354.1g溫的去離子水來稀 釋體系，從而使總水解膠體濃度達(dá)到3.4Q/ow/w。將溶液維持在40°C ， 用50%w/w的乳酸水溶液調(diào)節(jié)pH至3.75。而后將混合物以2°C/min 的速率迅速冷卻至31°C 。
將70.3g檸檬烯緩慢添加至明膠和阿拉伯膠混合物中，并用攪 拌器以350RPM均化5min,以達(dá)到300pm的平均液滴尺寸。而后 將乳狀液維持在31"下20min,最后以0.1。C/min的速率緩慢冷卻 至2(TC。略微降低攪拌速度，如果需要的話調(diào)節(jié)pH至4.5，在混 合物中添加4.22g轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶(由Ajinomoto提供的ACTIVA WM)。在20°C下進(jìn)行整夜交聯(lián)。
如此得到微膠嚢的含水懸浮液。微膠嚢具有250pm的平均直徑。
實(shí)施例5
依據(jù)本發(fā)明用禽類明膠微膠嚢化
將具有高于32。C的凝膠化溫度(如說明書中提供的方法學(xué)確定) 的禽類明膠(200 Bloom)和阿拉伯膠(源自CNI的Efficacia⑧)用作水 解膠體。通過在容器中將180g溫的去離子水和20g明膠混合直到 完全溶解來制備明膠的儲備液(溶液A);而后將溶液維持在40°C 。 通過在容器中將1 80g冷的去離子水和20g阿拉伯膠混合直到完全 溶解來制備阿拉伯膠的儲備液(溶液B);而后將溶液加熱并維持在 40°C。
將105.4g溶液A與70.3g溶液B在容器中以溫和攪拌混合(明 膠/阿拉伯膠的比例為1.5:1)。通過添加354.1g溫的去離子水來稀 釋體系，使總水解膠體濃度達(dá)到3.4%w/w。將溶液維持在40°C， 用50%w/w的乳酸水溶液調(diào)節(jié)pH至4.2。而后將混合物以2°C/min 的速率迅速冷卻至31°C 。
將70.3g擰檬烯緩慢添加至明膠和阿拉伯膠混合物中，并用攪 拌器以350RPM均化5min，以達(dá)到300pm的平均液滴尺寸。而后 將乳狀液維持在31。C下20min,最后以0.1'C/min的速率緩慢冷卻 至20。C。略微降低攪拌速度，如果需要的話調(diào)節(jié)pH至4.5,在混 合物中添加4.22g轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶(由Ajinomoto提供的ACTIVA WM)。在20°C下進(jìn)行整夜交聯(lián)。
如此得到微膠嚢的含水懸浮液。微膠嚢具有250pm的平均直徑。
20
權(quán)利要求
1.一種通過凝聚來微膠囊化疏水材料的方法，包含如下步驟-通過在水中溶解至少一種可凝膠蛋白質(zhì)和非強(qiáng)制選擇的非蛋白質(zhì)聚合物化合物來制備水解膠體溶液；-冷卻該水解膠體溶液至低于基于該蛋白質(zhì)的凝聚相的凝膠化溫度；-在冷卻步驟后，通過在溶液中乳化和/或懸浮疏水材料來制備乳狀液和/或懸浮液；-形成膠體壁，該膠體壁包含存在于乳狀液和/或懸浮液中的疏水材料的液滴和/或顆粒周圍的蛋白質(zhì)；和-交聯(lián)該膠體壁。
2. 權(quán)利要求1的方法，包含通過在溶液中引發(fā)相分離而提供基 于蛋白質(zhì)的凝聚相的步驟。
3. 權(quán)利要求1或2的方法，其中交聯(lián)通過轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶實(shí)現(xiàn)。
4. 前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中交聯(lián)在3.5 ~ 6.5的pH下 發(fā)生。
5. 權(quán)利要求3的方法，其中在溫度范圍為22 32。C的溶液中 添加發(fā)b水材沖+ 。
6. 前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中交聯(lián)在11-27。C的溫度 范圍內(nèi)進(jìn)行。
7. 前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中交聯(lián)在12-26X:的溫度 范圍內(nèi)進(jìn)行。
8. 前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中交聯(lián)在13-25。C的溫度 范圍內(nèi)進(jìn)行。
9. 前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中該蛋白質(zhì)是暖水魚明膠。
10. 前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中該疏水材料包含調(diào)味料、 香料、脂肪、油、口感增強(qiáng)劑、類藥劑營養(yǎng)品、藥物、其他生物 活性成分和/或含有幾種或更多種這些成分的混合物。
11. 一種通過復(fù)合凝聚制備微膠嚢的方法，該方法包含在13~ 25°C的溫度下和3.5 ~ 6.5的pH下用轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶交聯(lián)微膠嚢的水 解膠體壁的步驟。
12. —種通過復(fù)合凝聚制備微膠嚢的方法，該方法包含在13~ 25 。C的溫度下用轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶交聯(lián)包含暖水魚明膠的水解膠體壁 的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過凝聚制備微膠囊的方法，以及轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶在復(fù)合凝聚的交聯(lián)中的應(yīng)用。本發(fā)明進(jìn)一步涉及凝聚法，通常，其中將待膠囊化的材料在低于膠體的凝膠化溫度下添加到包含至少一種膠體的溶液中。依據(jù)本發(fā)明的方法，在將包含水解膠體的溶液冷卻至低于凝聚相的臨界凝膠化溫度后制備疏水材料的乳狀液/懸浮液。
文檔編號B01J13/08GK101410175SQ200780010671
公開日2009年4月15日 申請日期2007年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月4日
發(fā)明者格里高利·達(dá)爾代利, 瓦萊里·諾爾芒 申請人:弗門尼舍有限公司