Микрокапсулы

Микрокапсулы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к микрокапсулам, а точнее к микрокапсулам, в которых капсулированная водная капелька или капсулированные капельки воды, включающие активный ингредиент или активные ингредиенты, дополнительно капсулированы в гидрофобной оболочке-матрице. Настоящее изобретение также относится к новым способам получения микрокапсул, предлагаемых в настоящем изобретении, а также к применению микрокапсул, предлагаемых в настоящем изобретении.

Уровень техники

В US 5204029 раскрыт способ получения съедобных микрокапсул, которые содержат множество жидких ядер. В этом способе эмульсия типа вода-в-масле, в которой активный ингредиент растворен во внутренней водной фазе, подвергают распылительному охлаждению, что приводит к затвердеванию жировой фазы и захвату водной фазы в виде небольших капелек, диспергированных в микрокапсуле. Однако этот способ приводит к очень нестабильным микрокапсулам, в которых водная фаза переносится из внутренней части микрокапсулы в наружную часть. Это также приводит к конденсации воды на стенке контейнера.

В книге Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 3-е изд., т.15, сс.473-474, описан способ, в котором жидкости капсулируют с использованием вращающейся экструзионной головки, содержащей концентрические сопла. Этот способ пригоден только для жидкостей и взвесей, и образуются большие шарики, содержащие плавкие покрытия, такие как жиры или воски. Однако микрокапсулы, содержащие в качестве ядра единичную каплю жидкости, весьма склонны к разрушению.

В статье Mofidi N. и др. "Mass preparation and characterisation of alginate microspheres". Process Biochemistry, т.35 (2000), сс.885-888, описали способ крупномасштабного получения микросфер, при котором готовят стерилизованный раствор альгината и затем раствор при перемешивании заливают в реактор, содержащий неводную фазу. Образуется эмульсия микрокапелек альгината, и к ней прибавляют соответствующее количество сшивающего реагента. Микросферические частицы геля альгината опускаются на дно и их собирают фильтрованием.

Аналогичным образом Wong, T.W. и др., J.Microencapsulation, 2002, т.19, №4, сс.511-522, описали характеристики выделения из пектиновых микросфер и способ получения этих микросфер. В этом способе микросферы пектина получают с помощью эмульсий типа вода-в-масле, при котором небольшие микросферы пектина, содержащие активный ингредиент, диспергированный в сплошной жидкой гидрофобной фазе, отверждают и собирают фильтрованием.

Способ микрокапсулирования посредством слияния-разделения фаз известен из публикации Joseph A. Bakan, Controlled Release Technologies, 1980, by Agis F. Kydonieus. Способ включает последовательность из трех стадий, проводящихся при непрерывном перемешивании: (1) образование трех несмешивающихся химических фаз; (2) осаждение покрытия и (3) отверждение покрытия.

Sanghvi, S.P. и Nairn J.G. исследовали влияние вязкости и межфазного поверхностного натяжения на размер частиц микросфер тримеллитата ацетилцеллюлозы. Результаты представлены в публикации в J.Microencapsulation, 1992, т.9, №2, сс.215-227.

В своей статье в Lebensm.-Wiss.u.-Technol., т.33, сс.80-88 (2000) Lee, S.J. и Rosenberg, M. описали двойное эмульгирование и термическое гелеобразование для получения микрокапсул на основе белка молочной сыворотки. Микрокапсулы, полученные описанным способом, представляют собой микрокапсулы на основе белка молочной сыворотки, содержащие аполярное ядро.

В своей статье в Science, т.298, 1 ноября 2002, Dinsmore и др. описали обладающие селективной проницаемостью капсулы, состоящие из коллоидных частиц. Капсулы формируются посредством самосборки коллоидных частиц на границе раздела капелек эмульсии. После слияния частиц с образованием эластичных оболочек капельки эмульсии переносятся в свежую непрерывную жидкую фазу, которая является такой же, что и находящаяся внутри капелек.

Недостатком микрокапсул и сфер, полученных в соответствии с цитированными публикациями Lee и др., Dinsmore и др., Mofidi и др. и Wong и др., является то, что эти микрокапсулы представляют собой отдельные микрокапсулы и после получения микрокапсул гидрофобная фаза отбрасывается.

Затруднением, связанным с микрокапсулами предшествующего уровня техники, является то, что они весьма склонны к разрушению. Материал оболочки может разрушаться, например, при хранении и обращении с микрокапсулами и это приводит к свободному течению жидкости внутренней фазы. В результате образуется липкая масса и микрокапсулы больше не являются сыпучим порошком.

Это затруднение, связанное с разрушением, можно частично преодолеть посредством приготовления микрокапсул, которые содержат множество жидких ядер, как это описано в US 5204029. Однако такой способ все же приводит к весьма нестабильным микрокапсулам, из внутренней части которых водная фаза мигрирует наружу и затем за пределы капсулы. Это дополнительно приводит к конденсации воды на стенках контейнера. Другим связанным с микрокапсулами затруднением по данным упомянутого US 5204029 является то, что невозможно регулировать выделение активного ингредиента из микрокапсул.

В настоящем изобретении указанные затруднения для известных микрокапсул, описанных выше, преодолеваются с помощью микрокапсул, которые весьма стабильны и обеспечивают регулируемое и/или пролонгированное выделение активного ингредиента.

Краткое изложение сущности изобретения

Настоящее изобретение относится к микрокапсулам, включающим затвердевшую гидрофобную оболочку-матрицу, капсулированную водную капельку или капельки, которые дополнительно капсулированы в затвердевшей гидрофобной оболочке-матрице или с ее помощью, и активный ингредиент или активные ингредиенты, растворенные в капсулированной водной капельке или капельках или включенные в них, и к способам их получения, так чтобы преодолеть указанные выше затруднения.

Соответственно один вариант осуществления настоящего изобретения относится к микрокапсуле, которая включает затвердевшую гидрофобную оболочку-матрицу, капсулированную водную капельку или капельки, капсулированные в затвердевшей гидрофобной оболочке-матрице или с ее помощью, и активный ингредиент или активные ингредиенты, растворенные в капсулированной водной капельке или капельках или включенные в них.

Другой вариант осуществления настоящего изобретения относится к способу получения микрокапсул, каковой способ включает стадии

а) получение водной фазы и активного ингредиента или активных ингредиентов, растворенных в водной фазе или включенных в нее,

б) получение гидрофобной фазы в расплавленной форме,

в) включение или растворение капсулированного вещества или смеси капсулированных веществ в водной фазе или в гидрофобной фазе,

г) объединение водной фазы с гидрофобной фазой и гомогенизацию или перемешивание объединенных фаз с получением эмульсии вода-в-масле,

д) капсулирование водной фазы в эмульсии и тем самым превращение жидкой водной фазы в капсулированные капельки воды, в результате чего образуется дисперсия, включающая капельки воды, и активный ингредиент или активные ингредиенты растворяются в капельках воды или включаются в них, и

е) обработка дисперсии, полученной на стадии д), с получением микрокапсул, при которой капсулированные капельки воды дополнительно капсулируются в затвердевшей гидрофобной оболочке-матрице.

Другой вариант осуществления настоящего изобретения относится к применению микрокапсул, предлагаемых в настоящем изобретении, в пищевой/кормовой промышленности и для фармацевтических или косметических целей.

Настоящее изобретение основано на методике прибавления капсулированного вещества, например гидроколлоида или другого подходящего капсулирующего вещества или их смесей, к водной фазе, включающей активный ингредиент (активные ингредиенты), или к гидрофобной фазе в расплавленной форме с получением эмульсии водной фазы и расплавленной гидрофобной фазы с последующим капсулированием активного ингредиента (активных ингредиентов), находящихся в водной капельке или капельках в эмульсии. Капсулирование водной фазы проводится с помощью гелеобразования, сшивки, слияния, агломерации или с помощью любых других подходящих средств. Это приводит к дисперсии, в которой капсулированные капельки воды диспергированы в гидрофобной фазе. Дисперсию охлаждают до температуры ниже температуры плавления или каплепадения гидрофобной фазы с помощью подходящего способа, что приводит к образованию микрокапсул. Охлаждение можно проводить, например, посредством распылительного охлаждения или охлаждения в псевдоожиженном слое. Микрокапсулы включают целый ряд капсулированных водных капелек, которые дополнительно содержат активный ингредиент (активные ингредиенты), и капсулированные капельки воды дополнительно капсулированы в затвердевшей гидрофобной оболочке-матрице или с ее помощью.

Преимуществом настоящего изобретения является то, что выделение активного ингредиента (активных ингредиентов) из микрокапсул можно регулировать. Скорость выделения растворимого в воде активного ингредиента из обычной микрокапсулы с жировой матрицей, охлажденной распылением, обычно определяется не плавлением жировой матрицы, а диффузией воды в микрокапсулу и последующим перемещением активного ингредиента за пределы капсулы. Скорость выделения активного ингредиента из обычных микрокапсул с жировой матрицей, охлажденных распылением, обычно очень высока. Обычно скорости выделения активных ингредиентов таковы, что в зависимости от капсулированного активного ингредиента в течение 15 мин выделяется порядка примерно 80%. Новые микрокапсулы, предлагаемые в настоящем изобретении, обладают намного меньшей скоростью и/или пролонгированным выделением активных ингредиентов, поскольку большая часть активных ингредиентов выделяется, когда затвердевшая гидрофобная оболочка-матрица в действительность "расплавляется". Выделение активных ингредиентов из микрокапсул, предлагаемых в настоящем изобретении, можно регулировать и выделение можно инициировать различными путями, например посредством тепловой обработки, например посредством нагревания, такого как в микроволновой печи, или посредством замораживания, посредством воздействия нагрузки или с помощью любого другого подходящего способа. Выделение активных ингредиентов из микрокапсул, предлагаемых в настоящем изобретении, также может быть пролонгированным или может происходить очень медленно.

Другим преимуществом микрокапсул, предлагаемых в настоящем изобретении, является то, что улучшается стабильность микрокапсул. Поскольку активные ингредиенты растворены предпочтительно в превращенных в гель или сшитых капсулированных капельках воды или включены в капельки, которые дополнительно капсулированы в затвердевшей гидрофобной оболочке-матрице или с ее помощью, водная фаза не может перемещаться или испаряться в оболочку-матрицу или за пределы оболочки-матрицы.

Преимуществом микрокапсул, предлагаемых в настоящем изобретении, по сравнению с микрокапсулами предшествующего уровня техники, например микрокапсулами, полученными в соответствии с цитированными публикациями Lee и др., Dinsmore и др., Mofidi и др. или Wong и др., является то, что для дополнительного капсулирования используется гидрофобная фаза, в результате чего образуются микрокапсулы, в которых активный ингредиент (активные ингредиенты) сначала капсулируются внутри водных капелек, а затем дополнительно капсулируются в гидрофобной фазе.

Эти новые улучшенные характеристики микрокапсул, предлагаемых в настоящем изобретении, позволяют применять микрокапсулы, предлагаемые в настоящем изобретении, в самых различных случаях, например, для различных целей в пищевой/кормовой промышленности и для фармацевтических целей.

Еще одним преимуществом способа, предлагаемого в настоящем изобретении, является то, что он обеспечивает высокую производительность при довольно низких затратах.

В настоящей заявке в одном варианте осуществления выражение "капсулированы в затвердевшей гидрофобной оболочке-матрице или с ее помощью" можно считать означающим "капсулированы в затвердевшей гидрофобной оболочке-матрице". В другом варианте осуществления выражение "капсулированы в затвердевшей гидрофобной оболочке-матрице или с ее помощью" можно считать означающим "капсулированы с помощью затвердевшей гидрофобной оболочки-матрицы".

Для облегчения ссылок этот и другие варианты осуществления настоящего изобретения ниже обсуждены в разделах с соответствующими названиями. Однако данные, приведенные в каждом разделе, не обязательно ограничиваются этим конкретным разделом.

Краткое описание чертежей

Ниже настоящее изобретение будет более подробно описано с помощью предпочтительных вариантов осуществления и примеров.

Использование на чертежах и в настоящем описании обозначения "WOK" означает указание на образцы, предлагаемые в настоящем изобретении.

На фиг.1 приведено графическое представление результатов примера 7. Проведено сопоставление скоростей выделения пропионата кальция, капсулированного и подвергнутого обычному распылительному охлаждению.

На фиг.2 приведено полученное с помощью микроскопии в проходящем свете изображение микрокапсул, предлагаемых в настоящем изобретении.

На фиг.3 приведены полученные с помощью НСЭМ изображения микрокапсул, предлагаемых в настоящем изобретении.

На фиг.4 приведен график, на котором сопоставлены профили выделения подвергнутого обычному распылительному охлаждению, предлагаемого в настоящем изобретении и некапсулированного пропионата Са²⁺.

На фиг.5 приведен график, на котором сопоставлены профили выделения подвергнутой обычному распылительному охлаждению, предлагаемой в настоящем изобретении и некапсулированной лимонной кислоты.

На фиг.6 приведен график, на котором сопоставлены профили выделения для подвергнутого распылительному охлаждению и предлагаемого в настоящем изобретении низина при 30°С.

На фиг.7 приведен график, на котором сопоставлены профили выделения образцов бетаина, предлагаемых в настоящем изобретении.

На фиг.8 приведено полученное с помощью микроскопии в проходящем свете изображение микрокапсул, предлагаемых в настоящем изобретении, которые были заморожены, на котором видно растрескивание жировых частиц вследствие расширения внутренней водной фазы при кристаллизации.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение относится к микрокапсулам, которые включают затвердевшую гидрофобную оболочку-матрицу, капсулированную водную капельку или капельки, которые дополнительно капсулированы в затвердевшей гидрофобной оболочке-матрице или с ее помощью, и активный ингредиент или активные ингредиенты, растворенные в капсулированной водной капельке или капельках или включенные в них.

Предпочтительно, чтобы водная капелька содержала капсулирующее вещество, такое как гидроколлоид, или другое подходящее капсулирующее вещество или их смесь в концентрации, подходящей для того, чтобы оно было способно к гелеобразованию, сшивке, слиянию или агломерации. Предпочтительно, чтобы капсулированная водная капелька представляла собой превращенную в гель или сшитую гидроколлоидную капельку.

Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения активный ингредиент или активные ингредиенты дважды капсулируют в микрокапсулах. Сначала активный ингредиент растворяют в водной фазе, содержащей капсулирующее вещество, или включают в водную фазу, такую как гидроколлоид или другое подходящее капсулирующее вещество или их смесь, и водную фазу капсулируют, например, с помощью гелеобразования, сшивки, слияния, агломерации или с помощью любых других подходящих средств, и полученную капсулированную водную капельку или капельки дополнительно капсулируют в затвердевшей гидрофобной оболочке-матрице.

Гидрофобная оболочка

Гидрофобную оболочку-матрицу выбирают на основании необходимых свойств микрокапсулы, например на основании назначения микрокапсул, температуры хранения и т.п. Предпочтительная гидрофобная оболочка-матрица должна обладать температурой плавления, превышающей 45°С, так чтобы ее можно было хранить при комнатной температуре, обычно можно использовать любое гидрофобное вещество, если микрокапсулы хранят при температуре, меньшей температуры плавления гидрофобного вещества.

В настоящей заявке расплавленная форма означает, что гидрофобная фаза находится при самой низкой температуре, при которой гидрофобная фаза является достаточно текучей, чтобы стекать в виде капель при исследовании с помощью методики испытаний ASTM D 566 или D 265.

Гидрофобная оболочка-матрица или гидрофобная фаза может быть выбрана из группы, включающей жиры, масла, воски, смолы, эмульгаторы и их смеси, которые предпочтительно являются пищевыми. Предпочтительная гидрофобная оболочка-матрица или гидрофобная фаза выбирается из группы, включающей животные масла и жиры, полностью гидрированные растительные и животные масла, частично гидрированные растительные и животные масла, ненасыщенные, частично гидрированные или полностью гидрированные жирные кислоты, ненасыщенные частично гидрированные или полностью гидрированные моноглицериды и диглицериды жирных кислот, ненасыщенные частично гидрированные или полностью гидрированные моноглицериды и диглицериды этерифицированных жирных кислот, ненасыщенные частично гидрированные или полностью гидрированные свободные жирные кислоты, другие эмульгаторы, животные воски, растительные воски, минеральные воски, синтетические воски, природные и синтетические смолы и их смеси.

Животные масла и жиры представляют собой, но не ограничиваются только ими, говяжий жир, бараний жир, овечий жир, лярд или свиное сало, спермацетовое масло. Растительные масла и предпочтительно частично гидрированные или полностью гидрированные растительные масла представляют собой, но не ограничиваются только ими, масло канолы, хлопковое масло, арахисовое масло, кукурузное масло, оливковое масло, соевое масло, подсолнечное масло, сафлоровое масло, кокосовое масло, пальмовое масло, льняное масло, тунговое масло и касторовое масло. Свободные жирные кислоты представляют собой, но не ограничиваются только ими, стеариновую кислоту, пальмитиновую кислоту и олеиновую кислоту. Другие эмульгаторы представляют собой, но не ограничиваются только ими, полиглицериновые сложные эфиры, сорбитановые эфиры жирных кислот. Животные воски представляют собой, но не ограничиваются только ими, пчелиный воск, ланолин, воск шелухи или воск китайского воскового червеца. Растительные воски представляют собой, но не ограничиваются только ими, карнаубский, канделильский воск, воск восковника или воск сахарного тростника. Минеральные воски представляют собой, но не ограничиваются только ими, парафин, микрокристаллический нефтяной воск, озокерит, церезин или горный воск. Синтетические воски представляют собой, но не ограничиваются только ими, низкомолекулярный полиолефин, простые-сложные эфиры полиолов и синтетические воски, полученные по технологии Фишера-Тропша. Натуральные смолы представляют собой канифоль, живицу, шеллак и зеин.

Капсулируюшее вещество

Капсулированные капельки воды в микрокапсулах, предлагаемых в настоящем изобретении, содержат капсулирующее вещество, такое как гидроколлоид, который представляет собой любой пищевой гидроколлоид или любое другое подходящее капсулирующее вещество и которое способно к капсулированию с помощью гелеобразования (желирования), сшивки, слияния, агломерации или с помощью любых других подходящих средств.

Капсулирующее вещество может быть выбрано из группы, включающей гидроколлоиды, шеллак, зеин, любые синтетические или натуральные растворимые в воде полимеры, любые нерастворимые в воде микрочастицы, такие как диоксид кремния, диоксид титана, гранулы синтетических или натуральных пищевых полимеров и любые нерастворимые в воде твердые частицы, размер частиц которых существенно меньше размера водных капелек в водной фазе и которые способны к агломерации, и их смеси.

Предпочтительно, если гидроколлоид выбирают из группы, включающей альгинат натрия, гуммиарабик, геллановую камедь, крахмал, модифицированный крахмал, гуаровую камедь, агаровую камедь, пектин, амидированный пектин, каррагенан, желатин, хитозан, мескитовую камедь, гиалуроновую кислоту, производные целлюлозы, такие как ацетат-фталат целлюлозы, гидроксипропилметилцеллюлоза (ГПМЦ), метилцеллюлоза, этилцеллюлоза и карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), метилакриловые сополимеры, такие как Eudragit®, камедь подорожника, камедь тамаринда, ксантан, камедь рожкового дерева и смесь ксантана с камедью рожкового дерева, пшеничный белок, соевый белок, казеинат натрия и любой пищевой белок и их смеси.

В других вариантах осуществления капсулирующее вещество можно выбрать из любых смесей противоположно заряженных гидроколлоидов, таких как желатин/гуммиарабик, желатин/КМЦ, любые белки/ионогенные гидроколлоиды, любых комбинаций гидроколлоидов со снижающими растворимость веществами, такими как соли, сахара, кислоты или основания, или ацетат-изобутират сахарозы (АИБС), дамаровая камедь, глицерильные эфиры древесной канифоли и их смеси. В случае, когда используются жиры, воски или эмульгаторы, они могут отличаться от гидрофобной матрицы. Такие смеси особенно предпочтительны в качестве капсулирующего материала для слияния.

Капельки воды в микрокапсулах, предлагаемых в настоящем изобретении, являются капсулированными. В настоящей заявке капсулирование означает гелеобразование, сшивку, слияние, агломерирование или капсулирование с помощью любых других средств капсулирования. Предпочтительно, если капельки воды в микрокапсулах, предлагаемых в настоящем изобретении, содержат гидроколлоид и предпочтительно, если капельки воды образовали гель или сшиты.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения микрокапсула включает затвердевшую гидрофобную оболочку-матрицу, превращенную в гель или сшитую капельку или капельки водного гидроколлоида, капсулированные в затвердевшей гидрофобной оболочке-матрице, и активный ингредиент или активные ингредиенты, растворенные в превращенной в гель или сшитой капельке или капельках гидроколлоида или включенные в них.

Превращенные в гель гидроколлоиды обычно обладают температурой желирования, превышающей комнатную температуру. Примеры превращенных в гель гидроколлоидов включают каррагенан, желатин, гуаровую камедь, агаровую камедь, крахмал, модифицированный крахмал и смесь ксантана с камедью рожкового дерева, смесь каррагенана с камедью рожкового дерева, смесь любых гелеобразующих гидроколлоидов с другими негелеобразующими гидроколлоидами.

Сшивку гидроколлоидов проводят с использованием сшивающих агентов или с помощью различных методик. Если гидроколлоидом является белок или полисахарид, содержащий аминогруппы, такой как хитозан, камедь акации, гуммиарабик или мескитовая камедь, его можно сшить с помощью диальдегидов, таких как глутаровый альдегид. Если гидроколлоидом является полисахарид, такой как альгинат натрия, геллановая камедь или пектин, его можно сшить с помощью многовалентных ионов, таких как ионы кальция или магния. Сшивку также можно выполнить с помощью других средств, таких как нагрев, регулирование рН, приложение давления или ферментативная сшивка. Белки, например, можно сшить посредством приложения к белку высокого давления, предпочтительно от 2 до 200 бар или от 5 до 200 бар, и/или посредством нагревания белка до температуры, превышающей температуру денатурации белка. Температура нагрева зависит от подлежащего сшивке гидроколлоида. Ферментативную сшивку белков можно выполнить, например, с помощью трансглутамидазы. В зависимости от применяющегося гидроколлоида специалист в данной области техники может решить, какой способ гелеобразования или сшивки необходимо использовать.

Капельки воды в микрокапсулах, предлагаемых в настоящем изобретении, можно капсулировать посредством слияния. Слияние капсулирующего вещества, такого как гидроколлоид, проводят с помощью любого подходящего способа слияния. Слияние можно выполнить, например, с помощью прибавления соли (солей), сахара (сахаров) или других добавок, которые приводят к фазовому разделению капсулирующего вещества, такого как гидроколлоид(ы). Слияние также можно выполнить посредством нагревания, охлаждения, изменения рН посредством прибавления кислоты или основания, которые приводят к фазовому разделению капсулирующего вещества (веществ), такого как гидроколлоид(ы). Осаждение слитой фазы вокруг водной фазы и на границе раздела между гидрофобной матрицей и водной фазой является самопроизвольным и вызвано силами поверхностного натяжения. Затем слитый слой можно подвергнуть сшивке или отверждению с помощью любых подходящих средств, которые известны специалистам в области слияния.

Капсулирующие вещества, пригодные для слияния, выбирают из группы, включающей шеллак, зеин, любые синтетические или натуральные гидрофобные полимеры, жиры, эмульгаторы, воски, любые смеси противоположно заряженных гидроколлоидов, такие как желатин/гуммиарабик, желатин/КМЦ, любые белки/ионогенные гидроколлоиды, комбинаций гидроколлоидов со снижающими растворимость веществами, такими как соли, сахара, кислоты или основания, или ацетат-изобутират сахарозы (АИБС), дамаровая камедь, глицерильные эфиры древесной канифоли и их смеси.

Агломерация в настоящей заявке обозначает, что микрочастицы сливаются друг с другом с образованием пористой или непористой пленки. Агломерацию капсулирующего вещества проводят посредством прибавления соответствующего количества твердых нерастворимых микрочастиц, размер частиц которых существенно меньше размера водных капелек в водной фазе. Микрочастицами являются, например, диоксид кремния, диоксид титана, гранулы синтетических или натуральных пищевых полимеров или любые нерастворимые в воде твердые частицы, размер частиц которых существенно меньше размера водных капелек в водной фазе. Затем микрочастицам дают самопроизвольно осадиться вокруг водной фазы посредством нагревания микрочастиц до температуры, превышающей температуру их агломерации или температуру стеклования, и тем самым образуется непрерывная пленка из микрочастиц.

Активный ингредиент

Активный ингредиент или смесь активных ингредиентов (которая может быть растворена в капельках воды или включена в превращенные в гель, сшитые, слитые или агломерированные капельки воды) может представлять собой любой ингредиент, предпочтительно гидрофильный пищевой или фармацевтический ингредиент, и его выбирают в соответствии с назначением микрокапсул. Активным ингредиентом может являться, например, неорганическая или органическая соль или кислота, такая как пропионат кальция, пропионовая кислота, сорбиновая кислота, сорбат кальция, аскорбиновая кислота, хлорид натрия, фумаровая кислота, сорбат калия, лимонная кислота или бикарбонат натрия. Активным ингредиентом также может являться ароматизатор, такой как ароматизатор с ароматом пиццы или ароматизатор с ароматом кофе, или активным ингредиентом может являться бактерицидный агент или консервант, такой как бактериоцин (например, низин или педиоцин), натамицин, питательное вещество или витамин, такой как витамин С или бетаин. В микрокапсулах также можно использовать смесь любых из указанных выше ингредиентов.

Предпочтительно выбирать активный ингредиент из группы, включающей ароматизаторы, придающие вкус вещества, питательные вещества, витамины, консерванты, разрыхлители, микроорганизмы, подкислители, антиоксиданты, красители, ферменты, газы, загустители и любые другие фармацевтические ингредиенты. Подходящие фармацевтически активные ингредиенты включают антибиотики, противомикробные вещества, противовоспалительные средства, анальгетики, седативные средства, снотворные средства, анксиолитики, антигистаминные средства, противоаритмические средства, гипотензивные средства, препараты для лечения паркинсонизма, гормоны.

Микрокапсулы, предлагаемые в настоящем изобретении, могут включать примерно от 1 до 100 водных капелек, капсулированных в гидрофобной оболочке-матрице, предпочтительно от 5 до 50 водных капелек. Размер микрокапсулы составляет примерно от 40 до 800 мкм, предпочтительно от 100 до 150 мкм. Размер капельки воды может составлять примерно от 0,1 до 20 мкм, предпочтительно от 1 до 5 мкм. Количество и размер водных капелек, капсулированных в затвердевшей гидрофобной оболочке-матрице микрокапсулы, может меняться в зависимости от назначения микрокапсул. Размер микрокапсул, предлагаемых в настоящем изобретении, также может меняться в зависимости от назначения.

Способ

Настоящее изобретение также относится к новому способу получения микрокапсул, предлагаемых в настоящем изобретении, каковой способ включает стадии

а) получение водной фазы, включающей активный ингредиент или активные ингредиенты, растворенные в водной фазе или включенные в нее,

б) получение гидрофобной фазы в расплавленной форме,

в) включение или растворение капсулированного вещества или смеси капсулированных веществ в водной фазе или в гидрофобной фазе,

г) объединение водной фазы с гидрофобной фазой и гомогенизацию или перемешивание объединенных фаз с получением эмульсии вода-в-масле,

д) капсулирование водной фазы в эмульсии и тем самым превращение жидкой водной фазы в капсулированные капельки воды, в результате чего образуется дисперсия, включающая капельки воды, и активный ингредиент или активные ингредиенты растворяются в капельках воды или включаются в них, и

е) обработка дисперсии, полученной на стадии д), с получением микрокапсул, при которой капсулированные капельки воды дополнительно капсулируются в затвердевшей гидрофобной оболочке-матрице или с помощью нее.

В настоящей заявке водная фаза означает воду или смесь воды с любым другим смешивающимся с водой растворителем, таким как этанол, этиленгликоль или глицерин. Водная фаза также может включать добавки, такие как углеводы, такие как моносахариды или олигосахариды, предназначенные для изменения свойств геля гидроколлоида, неорганические соли, предназначенные для изменения свойств гелей белков, консерванты, предназначенные для исключения разложения микрокапсул бактериями и грибами, или эмульгаторы в качестве технологических добавок, сорбитантристеарат или другие эмульгаторы в качестве модификаторов кристаллической формы, гидрофобные натуральные или синтетические полимеры, предназначенные для изменения механических характеристик матрицы, пластификаторы, консерванты, предназначенные для исключения разрушения микрокапсул.

Объединение водной фазы с гидрофобной фазой предпочтительно проводить посредством перемешивания.

Гомогенизацию на стадии г) предпочтительно проводить посредством перемешивания с большим сдвиговым усилием или перемешивания на технологический линии.

Капсулирующее вещество представляет собой гидроколлоид, смесь гидроколлоидов или любое другое капсулирующее вещество или их смесь.

Капсулирование на стадии д) можно проводить с помощью гелеобразования, сшивки, слияния, агломерации или с помощью любых других подходящих средств капсулирования, которые приводят к капсулированию водной фазы, включающей активный ингредиент или активные ингредиенты.

Капсулирование с помощью желирования (гелеобразования) на стадии д) можно проводить посредством охлаждения эмульсии. Капсулирующие вещества, пригодные для использования в качестве гелеобразующих капсулирующих веществ, могут быть выбраны из группы, включающей каррагенан, желатин, крахмал, модифицированный крахмал, агаровую камедь, гуаровую камедь, смесь ксантана с камедью рожкового дерева и смесь любых гелеобразующих гидроколлоидов.

Капсулирование с помощью сшивки на стадии д) проводят с использованием сшивающих реагентов или различными способами, такими как нагрев, приложение давления, посредством ферментативной сшивки. Сшивку можно проводить посредством нагревания эмульсии до температуры, равной от 60 до 120°С. Сшивку также можно проводить посредством воздействия на эмульсию средой, обладающей таким значением рН, которое приводит к денатурации гидроколлоидов. Значение рН обычно составляет от 2 до 12. Сшивку также можно проводить посредством приложения к эмульсии давления, равного от 2 до 200 бар. Сшивающий реагент может быть выбран из группы, включающей диальдегиды, такие как глутаровый альдегид, двухвалентные ионы, такие как ионы кальция или магния, ферменты и другие сшивающие соединения, такие как ирридоиды.

Капсулирование с помощью гелеобразования или сшивки приводит к образованию микрокапсул, в которых активный ингредиент капсулирован в желеобразных капельках, образовавшихся из гидроколлоидной сетки, и они затем дополнительно капсулируются в гидрофобной оболочке-матрице.

Капсулирование с помощью слияния на стадии д) можно проводить посредством уменьшения растворимости капсулирующего вещества, такого как гидроколлоид, так чтобы образовалась слитая фаза и эта слитая фаза затем сама осаждается вокруг водной фазы. Водная фаза в эмульсии капсулируется с образованием дисперсии, содержащей капсулированные твердые капли воды.

Слияние можно проводить или с помощью гидрофильного капсулирующего вещества, или с помощью гидрофобного капсулирующего вещества. Если используется гидрофильное капсулирующее вещество, то гидрофильное капсулирующее вещество сначала растворяют в водной фазе и обычно используют методику уменьшения растворимости, такую как изменение температуры или рН или применение добавок, чтобы удалить гидрофильное капсулирующее вещество из водной фазы, а затем указанное капсулирующее вещество осаждают на границе раздела между гидрофильной фазой в расплавленной форме и водной фазой. Затем капсулирующее вещество необязательно отверждают посредством изменения температуры или рН или прибавления добавок. Если используется гидрофобное капсулирующее вещество, то гидрофобное капсулирующее вещество сначала растворяют в гидрофобной фазе в расплавленной форме и можно использовать методику уменьшения растворимости, такую как изменение температуры или прибавление добавок, чтобы удалить гидрофобное капсулирующее вещество из гидрофобное фазы. После этого можно провести осаждение указанного капсулирующего вещества на границе раздела между гидрофобной фазой и водной фазой.

Капсулирование с помощью агломерации на стадии д) можно проводить посредством прибавления подходящего количества твердых нерастворимых микрочастиц, таких как диоксид кремния, диоксид титана, гранулы синтетических или натуральных пищевых полимеров или любые нерастворимые в воде твердые частицы, размер частиц которых существенно меньше размера водных капелек в водной фазе, каковые микрочастицы способны к агломерации в эмульсии. Затем микрочастицам дают самопроизвольно осадиться вокруг водной фазы на границе раздела между гидрофобной фазой и водной фазой и микрочастицы нагревают до температуры, превышающей температуру их агломерации или температуру их стеклования. Микрочастицы сливаются друг с другом с образованием непрерывной пленки. Таким образом получают дисперсию водных капелек, капсулированных с помощью тонкой пленки агломерированных микрочастиц в гидрофобной оболочке-матрице.

Капсулирующие вещества, пригодные для капсулирования посредством агломерации веществ, могут быть выбраны из группы, включающей любые нерастворимые в воде микрочастицы, такие как диоксид кремния, диоксид титана, гранулы синтетических или натуральных пищевых полимеров и любые нерастворимые в воде твердые частицы, размер частиц которых существенно меньше размера водных капелек в водной фазе в гидрофобной матрице.

Капсулирование с помощью слияния или агломерации приводит к микрокапсулам, в которых тонкое покрытие из капсулирующего вещества осаждается вокруг водных капелек, включающих активный ингредиент(ы) и капелька или капель