Эмульсия масло-в-воде как средство для доставки

Эмульсия масло-в-воде как средство для доставки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение касается эмульсии масло-в-воде, в которой дисперсные капли масла показывают самоорганизующуюся наноструктуру.

Предшествующий уровень техники

Эмульсии в промышленности

Эмульсии представляют собой обычные коллоидные системы, присутствующие во многих выпускаемых промышленностью продуктах, таких как пищевые продукты, косметические изделия или фармацевтические препараты. Они формируются из капель масла, диспергированных в непрерывной водной фазе. Дисперсные капли масла стабилизируются поверхностно-активными молекулами, которые образуют адсорбционный слой вокруг капель масла. Для диспергирования масляной фазы в непрерывной водной фазе используются гомогенизаторы, которые позволяют получать капли масла различного размера (имеющие радиус примерно от 100 нанометров (нм) до нескольких сотен микрометров). Формирование адсорбционного слоя вокруг капель масла в процессе стадии гомогенизации делает капли масла кинетически стабильными к коалесценции, флокуляции или коагуляции. Поверхностно-активные вещества, используемые в продуктах на основе эмульсии масло-в-воде, могут представлять собой либо низкомолекулярные гидрофильные поверхностно-активные вещества, такие как полисорбаты, лизолецитины, производные моноглицеридов и др., либо полимеры, такие как белки, например желатин или белки молока, сои, либо полисахариды, такие как гуммиарабик или ксантан, либо смеси перечисленного.

Продукты на основе эмульсии масло-в-воде повсеместно используются в пищевой, косметической или фармацевтической промышленности. Известными пищевыми продуктами на основе эмульсии масло-в-воде являются, например, молоко, майонез, заправки для салатов или соусы. Известными продуктами на основе эмульсии масло-в-воде, используемыми в косметической или фармацевтической промышленности, являются лосьоны, кремы, косметическое молочко, пилюли, таблетки и др. Капли масла в таких продуктах обычно состоят, например, из триглицеридов, диглицеридов, восков, сложных эфиров жирных кислот, жирных кислот, спиртов, минеральных масел или углеводородов.

Эмульсии используются либо как исходный материал, промежуточный или готовый продукт, либо как добавка к готовому продукту.

Эмульсии как средство для доставки

Одной из сфер применения эмульсий в промышленности является использование их для доставки активных соединений, таких как ароматы, витамины, антиоксиданты, нутрацевтики, фитохимические соединения, лекарства и др. Прием активных компонентов требует использования соответствующего средства для доставки эффективного количества активного компонента в требуемое место его действия. Эмульсии масло-в-воде обычно используются как системы доставки, поскольку они обладают таким полезным свойством, как повышенная растворимость липофильных активных соединений в масле. В ЕР 1116515 приводится пример на применение эмульсий для контроля интенсивности аромата, в котором гидрофобный активный ингредиент, например ароматический компонент, вмешивается в матрицу в экструдере с образованием эмульсии масло-в-воде с целью повышения стабильности введенного активного ингредиента при последующей обработке продукта. В WO 00/59475 в качестве примера фармацевтической эмульсии масло-в-воде описываются композиция и способ для улучшенной доставки способных ионизироваться гидрофобных лечебных агентов, которые смешиваются с ионизирующим агентом, поверхностно-активным веществом и триглицеридом с образованием эмульсии масло-в-воде. WO 99/63841 в качестве примера использования эмульсий в пищевой сфере описывают композиции, содержащие фитостерин, обладающий улучшенной растворимостью и диспергируемостью в водной фазе благодаря формированию эмульсии или микроэмульсии.

Кроме того, если капли масла в эмульсиях масло-в-воде являются чрезмерно малыми по размеру, например, порядка от нескольких нанометров (нм) до примерно 200 нм в диаметре, то такая эмульсия называется микроэмульсией или наноэмульсией масло-в-воде (Evans, D.F.; Wennerström, H. (Eds.); "The Colloidal Domain", Wiley-VCH, New York (1999)). Эти эмульсии прозрачны и термодинамически стабильны, и поэтому квалифицированный специалист в данной области может отличить их от обычных эмульсий, которые являются термодинамически нестабильными и в большинстве случаев мутными.

Другим видом системы доставки являются частицы поверхностно-активной мезофазы, описанные Gustafsson et al. (Gustafsson, J.; Ljusberg-Wahren, H.; Almgren, M,; Larsson, K.; Langmuir (1997), 13, 6964-6971).

Описание изобретения

Из предшествующего уровня техники известно, что дисперсные капли масла в эмульсиях масло-в-воде используются как средства доставки липофильных молекул, которые растворяются в каплях масла. Недостатком эмульсий такого типа, как системы доставки, является то, что их нельзя использовать для кристаллических (т.е. присутствующих в кристаллической форме), гидрофильных или слабо амфифильных молекул по отдельности либо в комбинации с липофильными соединениями из-за отсутствия молекулярной растворимости активных агентов в масляной фазе. Особенно трудным является доставка кристаллических или амфифильных либо гидротропных соединений, поскольку они показывают тенденцию к нарушению стабилизирующей функции эмульгаторов и, как следствие этого, могут дестабилизировать эмульсию.

Настоящее изобретение основано на открытии новых наноразмерных самоорганизующихся структур внутри обычных капель масла. Структуры формируются за счет добавления липофильной добавки (LPA) к каплям масла. Такие структуры способны солюбилизировать не только липофильные компоненты, но одновременно и гидрофильные и/или амфифильные, или гидротропные, или кристаллические компоненты. Наноразмерные самоорганизующиеся структуры внутри капель масла состоят главным образом из имеющих наноразмеры и термодинамически стабильных гидрофильных доменов, т.е. водных капель, столбиков или канальцев. Эти имеющие наноразмеры домены, которые формируются спонтанно (термодинамический механизм) внутри капель масла эмульсий, стабилизируются LPA. Гидрофильная часть молекулы LPA является частью структуры гидрофильного домена. Гидрофильные домены могут иметь размер от 0,5 до 200 нм в диаметре, предпочтительно - от 0,5 до 150 нм в диаметре, более предпочтительно - от 0,5 до 100 нм в диаметре и наиболее предпочтительно - от 0,5 до 50 нм.

В контексте описания «гидрофильный домен» состоит из водных доменов и гидрофильной головной области молекул LPA. Вследствие их чрезмерно малого размера они обладают также большой площадью поверхности, которая подходит для солюбилизации множества различных соединений.

Эмульсии настоящего изобретения четко отличаются от традиционно известных эмульсий, таких как двойные эмульсии вода в масле-в-воде (В/М/В). В/М/В (вода в масле-в-воде) двойные эмульсии представляют собой эмульсии масло-в-воде, в которых капли масла содержат капли воды микронного размера (Garti, N.; Bisperink, С.; Curr. Opinion in Colloid & Interface Science (1998), 3, 657-667). Капли воды внутри дисперсных капель масла двойной эмульсии образуются (диспергируются) за счет подвода механической энергии, например гомогенизации, и вследствие этого являются термодинамически нестабильными и несамоорганизующимися. Диаметр внутренних капель воды в В/М/В двойной эмульсии превышает 300 нм. Эмульсии настоящего изобретения можно легко отличить от обычных В/М/В двойных эмульсий, поскольку образование наноразмерной самоорганизующейся структуры внутри капель масла эмульсии настоящего изобретения происходит спонтанно и вызывается термодинамическим механизмом, а средний диаметр капель воды или канальцев составляет менее 200 нм.

Таким образом, изобретение направлено на капли масла, которые содержат наноразмерную самоорганизующуюся структуру с гидрофильными доменами. Понятие «самосборка» или «самоорганизация» относится к спонтанному образованию агрегатов (ассоциатов) или наноструктур отдельными молекулами. Молекулы в самоорганизующихся структурах занимают соответствующее местоположение, обусловленное исключительно их структурными и химическими свойствами, под действием межмолекулярных сил, таких как гидрофобные, гидратационные или электростатические силы (Evans, D.F.; Wennerström, H. (Eds.); "The Colloidal Domain", Wiley-VCH, New York, (1999)). Результат самоорганизации не зависит от самого процесса и соответствует состоянию минимальной энергии (стабильное равновесие) системы.

JP 2004008837 раскрывает эмульсию масло-в-воде, которая содержит водорастворимые твердые частицы, присутствующие в каплях масла. Частицы имеют размер от 200 нм до 10 мкм. Частицы образуются в эмульсии вода в масле (В/М) в результате дегидратации (т.е. процесс не является спонтанным) еще до диспергирования суспензии цельная частица/масло (S/О) в водной фазе с применением процесса эмульгирования с пористой мембраной.

WO 02/076441 раскрывает применение микроэмульсии спирт во фторуглероде как предшественника для приготовления твердых наночастиц. Наночастицы имеют диаметр менее 200-300 нанометров. Образование наночастиц происходит не спонтанно, а вызывается охлаждением микроэмульсии-предшественника до температуры ниже примерно 35°С или выпариванием спирта из микроэмульсии-предшественника, или разбавлением микроэмульсии пригодным для этой цели полярным растворителем.

US 2004/022861 раскрывает двойную эмульсию В/М/В, в которой капли масла содержат жидкую микроскопическую водную фазу, содержащую белок или другой гидрофильный агент. Вся двойная эмульсия разбрызгивается, например, в жидком азоте через капиллярное сопло для получения несущих белок микрочастиц.

Во всех этих примерах описывается неспонтанное образование твердых гидрофильных (нано)частиц с использованием В/М микроэмульсий либо В/М или двойных эмульсий В/М/В, и поэтому необходим внешний пусковой механизм для отвердевания гидрофильных доменов внутри капель масла. На образовавшиеся (нано)частицы окружающие факторы, такие как температура, рН или свойства окружающей частицы жидкости, не оказывают значительного влияния. Следует упомянуть о том, что на обычные В/М микроэмульсии, в которых капли воды не отвердевшие, а жидкие, указанные факторы окружающей среды оказывают сильное влияние.

Многочисленные научные исследования показали, что тип эмульсии (М/В или В/М), образованной путем гомогенизации соответствующей Winsor системы (Winsor I (В/М микроэмульсия плюс избыток масла) или Winsor II (М/В микроэмульсия плюс избыток воды)), является одинаковым, поскольку она образуется в микроэмульсионной фазе, которая находится в состоянии равновесия с избыточной непрерывной фазой. Например, эмульгирование В/М микроэмульсии плюс избыток воды (система Winsor II) дает при достаточно высоких концентрациях поверхностно-активного вещества, т.е. превышающих критическую концентрацию поверхностно-активного вещества в масляной фазе сµc_oil, эмульсию В/М, непрерывная фаза которой сама является микроэмульсией В/М (В.Р.Binks, Langmuir (1993) 9, 25-28). Это означает, что, когда обычная микроэмульсия В/М разбавляется водной фазой, то образование эмульсии В/М превалирует над образованием эмульсии М/В. Binks et al. (В.Р.Binks, Langmuir (1993) 9, 25-28) объясняли такое поведение в рамках распределения поверхностно-активного вещества между водной и масляной фазами в соответствии с правилом Банкрофта (Bancroft's rule) (W.D.Bancroft, J. Phys. Chem. (1913) 17, 501): если поверхностно-активное вещество аккумулируется в масляной фазе, т.е. лучше растворяется в масле, чем в водной фазе, то образующаяся эмульсия всегда будет типа В/М, а не типа М/В. Для приготовления эмульсии М/В из микроэмульсии В/М или системы Winsor II (микроэмульсия В/М плюс избыток воды) необходимо, чтобы поверхностно-активное вещество претерпело фазовую инверсию, т.е. изменение его растворимости из маслорастворимой (образование В/М эмульсии) в водорастворимую форму (образование М/В эмульсии) (Р.Izquierdo et al., Langmuir (2002) 18, 26-30). При использовании неионных поверхностно-активных веществ, таких как алкилэтоксилаты, например, C₁₂EO₄, это может достигаться путем охлаждения системы с 40-50°С (PIT температура) до ниже 25°С. Это полностью отличается от настоящего изобретения, в котором фазовое поведение липофильной добавки (LPA; образует микроэмульсию В/М при комнатной температуре) коррелирует с образованием эмульсии М/В, в которой капли масла, содержащие гидрофильные домены, стабилизируются обычным водорастворимым эмульгатором. В этом случае гидрофильные домены являются жидкими, а не твердыми. Микроэмульсия В/М или маслосодержащие гидрофильные домены могут разбавляться (диспергироваться) в водной фазе без фазовой инверсии и высвобождения гидрофильных доменов внутри дисперсных капель масла и без необходимости отвердевания внутренних гидрофильных доменов в каплях масла перед стадией диспергирования.

Согласно изобретению спонтанное образование имеющей наноразмер, самоорганизующейся структуры внутри капель масла может реализоваться различными путями. Одним из них является добавление липофильной добавки (LPA), которая способствует спонтанному образованию имеющей наноразмер, самоорганизующейся структуры в масляной фазе перед стадией гомогенизации. Другой путь предусматривает добавление липофильной добавки (LPA) к эмульсионному продукту до или после стадии гомогенизации. В этом случае липофильная добавка растворяется в каплях масла и приводит к спонтанному образованию имеющей наноразмер, самоорганизующейся структуры внутри капель масла. В качестве гомогенизатора может использоваться обычный промышленный или лабораторный гомогенизатор, такой как поршневой гомогенизатор Rannie, роторно-статорный смеситель Kinematica, коллоидная мельница, смеситель Stephan, ячейка с высоким усилием среза Couette или устройство для мембранного эмульгирования. Более того, для приготовления эмульсии, описанной в настоящем изобретении, пригодны также ультразвуковой смеситель, смеситель с инжекцией пара или домашний миксер. Спонтанное образование имеющей наноразмер, самоорганизующейся структуры внутри капель масла не зависит от подвода энергии, используемой для приготовления эмульсии, и последовательности добавления LPA. Это означает, что и техника микрофлюидизации (Microfluidics) также пригодна для получения эмульсии настоящего изобретения.

Следующим путем приготовления эмульсии настоящего изобретения является применение гидротропов или агентов, разрушающих водные структуры, или спонтанного эмульгирования, которое может осуществляться химическим или термодинамическим механизмом (Evans, D.F.; Wennerström, H. (Eds.); 'The Colloidal Domain', Wiley-VCH, New York, (1999)).

Еще одним путем приготовления эмульсии настоящего изобретения является комбинирование спонтанного образования имеющей наноразмер, самоорганизующейся структуры внутри капель масла со спонтанным образованием капель масла, т.е. эмульсии в целом настоящего изобретения, путем добавления биополимеров типа диблок-сополимеров или апопротеина, таких как конъюгаты или коацерваты белок-полисахарид или гибриды белок-полисахарид, белок-белок или полисахарид-полисахарид, либо смесей полимеров или биополимеров, либо низкомолекулярных поверхностно-активных веществ.

Состав эмульсии

Настоящее изобретение касается эмульсии масло-в-воде, в которой капли масла (имеющие диаметр от 5 нм до сотен микрометров) проявляют наномерную структуризацию с гидрофильными доменами, образующимися с помощью липофильной добавки (LPA). LPA может добавляться как таковая или приготовленной in situ химическими, биохимическими, ферментативными или биологическими средствами. Количество капель масла, присутствующее в эмульсии настоящего изобретения (объемная доля капель масла), соответствует их количеству, обычно используемому в продуктах на основе обычной эмульсии масло-в-воде.

Если говорить более точно, то настоящее изобретение направлено на эмульсии масло-в-воде, содержащие дисперсные капли масла, имеющие наноразмерное самоорганизованное структурированное содержимое, включающее:

(а) масло, выбранное из группы, состоящей из минеральных масел, углеводородов, растительных масел, восков, спиртов, жирных кислот, моно-, ди- или триацилглицеринов, эфирных масел, ароматизирующих масел, липофильных витаминов, сложных эфиров, нутрацевтиков, терпинов, терпенов и смесей перечисленного,

(б) липофильную добавку (LPA) или смеси липофильных и гидрофильных добавок, имеющие конечное значение HLB (показатель гидрофильно-липофильного баланса) ниже примерно 10, предпочтительно ниже 8,

(в) гидрофильные домены в форме капель, столбиков или канальцев, содержащие воду или неводную полярную жидкость, такую как полиол,

и

непрерывную водную фазу, которая содержит стабилизаторы эмульсии или эмульгаторы.

В контексте описания «липофильная добавка» (обозначаемая также аббревиатурой «LPA») относится к липофильному амфифильному агенту, который спонтанно образует стабильные, имеющие наноразмер, самоорганизующиеся структуры в дисперсной масляной фазе. Липофильная добавка (смесь) выбрана из группы, состоящей из жирных кислот, сложных эфиров сорбитана, моно- или диэфиров пропиленгликоля, pegylated (PEG = полиэтиленгликоль + -ylaled = илированный) = PEG жирных кислот, моноглицеридов, производных моноглицеридов, диглицеридов, PEG растительных масел, сложных эфиров полиоксиэтиленсорбитана, фосфолипидов, кефалинов, липидов, сложных эфиров сахаров, простых эфиров сахаров, сложных эфиров сахарозы, полиглицериновых сложных эфиров и смесей перечисленного.

Согласно первому варианту практического осуществления изобретения эмульсия масло-в-воде образует капли масла, имеющие внутреннюю структуру, выбранную из группы, состоящей из L₂ структуры или комбинации L₂ с масляной структурой (микроэмульсия или капли изотропной жидкости) в диапазоне температур от 0°С до 100°С.

Согласно второму варианту практического осуществления изобретения эмульсия масло-в-воде образует капли масла, имеющие L₂ структуру (микроэмульсия или капли изотропной жидкости) в диапазоне температур от 0°С до 100°С.

Согласно третьему варианту практического осуществления изобретения эмульсия масло-в-воде образует капли масла, имеющие внутреннюю структуру, выбранную из группы, состоящей из L₂ структуры (микроэмульсия или капли изотропной жидкости) или жидкой кристаллической (LC) структуры (например, обратимой мицеллярной кубической, обратимой двухмерно-непрерывной кубической или обратимой шестигранной) и их комбинации в диапазоне температур от 0°С до 100°С.

Согласно четвертому варианту практического осуществления изобретения эмульсия масло-в-воде образует капли масла, имеющие внутреннюю структуру LC в диапазоне температур от 0°С до 100°С.

Согласно пятому варианту практического осуществления изобретения эмульсия масло-в-воде образует капли масла, имеющие внутреннюю структуру, выбранную из группы, состоящей из структуры L₃, комбинации структур L₂ и L₃, комбинации пластинчатой жидкой кристаллической (Lα) и L₂ структуры и комбинации пластинчатой кристаллической и L₂ структуры в диапазоне температур от 0°С до 100°С.

Согласно шестому варианту практического осуществления изобретения эмульсия масло-в-воде образует капли масла, имеющие внутреннюю структуру, которая является комбинацией ранее описанных структур в диапазоне температур от 0°С до 100°С.

Все вышеупомянутые внутренние структуры могут несомненно определяться SAXS (малоугловое рассеяние рентгеновских лучей) анализом и крио-ТЕМ (трансмиссионная электронная микроскопия) (Qiu et al. Biomaterials (2000) 20, 223-234, Seddon. Biochimica et Biophysica Acta (1990) 1031, 1-69, Delacroix et al. J. Mol. Biol. (1996) 258, 88-103, Gustafsson et al. Langmuir (1997) 13, 6964-6971, Portes. J. Phys.: Condens Matter (1992) 4, 8649-8670) и быстрым Фурье-преобразованием (FFT) крио-ТЕМ изображений.

В некоторых сферах употребления возможно также применение температур выше 100°С (например, температура автоклавирования), и это охватывается настоящим изобретением. Липофильная добавка (LPA) может смешиваться также с гидрофильной добавкой (имеющей HLB выше 10) в таком количестве, чтобы HLB общей смеси не превышал 10 или предпочтительно 8. Добавка (смесь) может также приготовляться in situ химическими, биохимическими, ферментными или биологическими средствами.

Количество добавляемой липофильной добавки обозначается через α. α определяется как отношение LPA/(LPA + масло)·100. α составляет предпочтительно выше 0,1, более предпочтительно - выше 0,5, еще более предпочтительно - выше 1, наиболее предпочтительно - выше 3, даже более предпочтительно - выше 10 и самое предпочтительное - выше 15. Отношение α=LPA/(LPA + масло)·100 предпочтительно составляет менее 99,9, более предпочтительно - менее 99,5, даже более предпочтительно - менее 99,0, еще более предпочтительно - менее 95, наиболее предпочтительно - менее 84 и самое предпочтительное - менее 70. Любая комбинация между нижним и верхним пределами диапазона входит в объем настоящего изобретения. α может выражаться в мас.% или в мол.%. Нижний и верхний пределы α зависят от свойств выбранных масла и LPA, таких как полярность, молекулярная масса, диэлектрическая постоянная и др., или физических характеристик, таких как критическая концентрация агрегирования LPA в фазе капель масла.

Эмульсия стабилизируется эмульгатором (называемым также первичным эмульгатором), пригодным для стабилизации капель обычной эмульсии масло-в-воде. Эмульсия может подвергаться агрегированию (флокуляции) или не зависеть от используемого эмульгатора. Эмульгатор выбран из группы, состоящей из низкомолекулярных поверхностно-активных веществ, имеющих HLB>8, желатина, белков, например, белков молока или сои, пептидов, белковых гидролизатов, блок-сополимеров, поверхностно-активных гидроколлоидов, таких как гуммиарабик, ксантановая камедь, биополимеров типа диблок-сополимеров или апопротеина, таких как конъюгаты или коацерваты белок-полисахарид или гибриды белок-полисахарид, белок-белок или полисахарид-полисахарид, конъюгатов или коацерватов либо смесей полимеров и биополимеров.

Эмульгатор может также смешиваться с LPA или с маслом либо и с LPA, и с маслом. Это означает, что эмульгатор может частично присутствовать также внутри капель масла и оказывать влияние на внутреннюю наноразмерную самоорганизующуюся структуру.

Отношение β = эмульгатор/(LPA + масло + эмульгатор)·100 описывает количество эмульгатора, используемого для стабилизации капель масла, по отношению к содержанию масла плюс LPA. β предпочтительно выше 0,1, более предпочтительно - выше 0,5, наиболее предпочтительно - выше 1 и самое предпочтительное - выше 2.

Отношение β = эмульгатор/(LPA + масло + эмульгатор)·100 предпочтительно ниже 90, более предпочтительно - ниже 75 и наиболее предпочтительно - ниже 50. Любая комбинация между нижним и верхним пределами диапазона входит в масштаб настоящего изобретения. β может выражаться в мас.% или в мол.%. Нижний и верхний предел β зависит от свойств выбранных эмульгатора, масла и LPA.

Различные активные компоненты могут солюбилизироваться в наноразмерном самоорганизующемся структурированном содержимом капель масла. Они могут быть растворимыми в масле, нерастворимыми в масле, кристаллическими или растворимыми в воде компонентами, выбранными из группы, состоящей из нутрацевтиков, таких как лютеин, сложные эфиры лютеина, β-каротин, токоферол, токоферола ацетат, токотриенол, ликопин, Co-Q₁₀, масло из льняного семени, липоевая кислота, витамин В₁₂, витамин D, α- и γ-полиненасыщенные жирные кислоты, фитостерины, флавоноиды, витамин А, витамин С или его производные; сахаров, дополнений к пище, функциональных ингредиентов, пищевых добавок, растительных экстрактов, медикаментов, лекарств, фармакологически активных компонентов, косметически активных компонентов, пептидов, белков или углеводов, ароматизаторов, солей и ароматов.

В эмульсии масло-в-воде согласно изобретению липофильная добавка выбрана из группы, состоящей из миристиновой кислоты, олеиновой кислоты, лауриновой кислоты, стеариновой кислоты, пальмитиновой кислоты, PEG (полиэтиленгликоль) 1-4 стеарата, PEG 2-4 олеата, PEG-4 дилаурата, PEG-4 диолеата, PEG-4 дистеарата, PEG-6 диолеата, PEG-6 дистеарата, PEG-8 диолеата, PEG 3-16 касторового масла, PEG 5-10 гидрогенизированного касторового масла, PEG 6-20 кукурузного масла, PEG 6-20 миндального масла, PEG-6 оливкового масла, PEG-6 арахисового масла, PEG-6 пальмоядрового масла, PEG-6 гидрогенизированного пальмоядрового масла, PEG-4 капринового/каприлового триглицерида, моно-, ди-, три-, тетраэфиров растительного масла и сорбита, пентаэритритил ди-, тетрастеарата, изостеарата, олеата, каприлата или капрата, полиглицерил-3-диолеата, -стеарата или -изостеарата, полиглицерил 4-10 пентаолеата, полиглицерил-2-4 олеата, -стеарата или -изостеарата, полиглицерил-3 диолеата, полиглицерил-6 диолеата, полиглицерил-10 триолеата, полиглицерил-3 дистеарата, моно- или диэфиров пропиленгликоля и жирной кислоты C₆-С₂₀, моноглицеридов жирной кислоты С₆-С₂₀, производных молочной кислоты и моноглицеридов, производных молочной кислоты и диглицеридов, диацетиловых сложных эфиров винной кислоты и моноглицеридов, триглицерин-моностеарат-холестерина, фитостерина, PEG 5-20 соевого стерина, PEG-6 сорбитан тетра-, гексастеарата, PEG-6 сорбитан тетраолеата, сорбитан монолаурата, сорбитан монопальмитата, сорбитан монотриолеата, сорбитан моно- и тристеарата, сорбитан моноизостеарата, сорбитан сесквиолеата, сорбитан сесквистеарата, PEG 2-5 олеилового простого эфира, PEG 2-4 лаурилового простого эфира, PEG-2 цетилового простого эфира, PEG-2 стеаринового простого эфира, дистеарата сахарозы, дипальмитата сахарозы, этилолеата, изопропилмиристата, изопропилпальмитата, этиллинолеата, изопропиллинолеата, полоксамеров, фосфолипидов, лецитинов, кефалинов, липидов овса и липофильных амфифильных липидов других растений; и смесей перечисленного.

Эмульсия масло-в-воде согласно изобретению обычно имеет жидкую форму. Согласно другому варианту изобретения эмульсия подвергается сушке и имеет форму порошка.

Эмульсия масло-в-воде согласно изобретению является либо готовым продуктом, либо добавкой. Количество добавки в готовом продукте не является критическим и может варьировать.

Эмульсия, описанная в настоящем изобретении, является эмульсией нового типа, которая названа авторами настоящей заявки 'ISAMULSION' с тем, чтобы указать на специфическую природу капель масла, содержащих Internally Self-Assembled (внутреннюю самоорганизующуюся) структуру, и с тем, чтобы разграничить эмульсию настоящего изобретения от обычных эмульсий масло-в-воде или двойных эмульсий В/М/В, включая нано- и микроэмульсии, в которых капли масла не имеют самоорганизующейся структуры наноразмера с гидрофильными доменами. Капли ISAMULSION в основном состоят из капель масла, которые имеют самоорганизующуюся структуру наноразмера с гидрофильными доменами. Эта структура может быть пластинчатой жидкой кристаллической или пластинчатой кристаллической либо может иметь обратимую природу, включая L2, микроэмульсию, изотропную жидкую фазу, шестигранную, мицеллярную кубическую или двухмерно-непрерывную кубическую фазу. Структуры в масляной фазе могут появляться как единичная наноструктура или как смесь различных наноструктур.

Таким образом, целью настоящего изобретения является обеспечение новой композиции эмульсии масло-в-воде, которая может использоваться для доставки активных и/или функциональных ингредиентов в пищевые продукты, корма для домашних животных, нутрацевтики, функциональные пищевые продукты, нутрикосметические, косметические изделия, фармацевтические, лекарственные препараты или в агрохимической промышленности.

Краткое описание фигур

На Фиг.1 показана структура, обнаруженная внутри капель масла ISAMULSION, как функция α=100·LPA/(LPA + масло).

На Фиг.2 показана крио-ТЕМ микрофотография типичной ISAMULSION.

На Фиг.3 показан образец малоуглового рассеяния рентгеновских лучей (SAXS) эмульсией ISAMULSION, общей масляной фазой (наноструктурированной LPA), которая использовалась для приготовления ISAMULSION, и соответствующей обычной эмульсией (без LPA, без наноструктуры). а.u. означает произвольную единицу измерения на всех фигурах.

На Фиг.4 показан образец малоуглового рассеяния рентгеновских лучей (SAXS) эмульсиями ISAMULSION, содержащими различные количества LPA, т.е. с различными значениями α (α=100·LPA/(LPA+масло)).

На Фиг.5 показана стабильность внутренней структуры капель масла во времени, исследованную путем определения малоуглового рассеяния рентгеновских лучей (SAXS) (исследовалась та же ISAMULSION, что и на фиг.3). Видно, что спустя 4 месяца не наблюдалось изменения внутренней структуры капель масла, образующих ISAMULSION.

На Фиг.6 показана обратимость внутренней структуры капель ISAMULSION при нагревании и охлаждении, измеренную по малоугловому рассеянию рентгеновских лучей (SAXS) (та же ISAMULSION, что и на фиг.3). Она показывает обратимость образования структуры после нагревания и охлаждения. Кривые SAXS, полученные в процессе охлаждения до 58, 39 и 25°С, накладываются на кривые SAXS, полученные в процессе нагревания до 58, 39 и 25°С соответственно.

На Фиг.7 показано крио-ТЕМ изображение капель масла ISAMULSION (в присутствии LPA, с наноструктурой) (а) в сравнении с каплями соответствующей обычной эмульсии (в отсутствие LPA, без наноструктуры) (б). Заметьте, что внутренняя структура, которая видна внутри капель ISAMULSION (фиг.7а), не видна в каплях масла обычной эмульсии (фиг.7b).

На Фиг.8 (а) показан образец малоуглового рассеяния рентгеновских лучей (SAXS) эмульсией ISAMULSION (с LPA, с наноструктурой), такой же, что и на фиг.7, и (d) соответствующей обычной эмульсией (без LPA, без наноструктуры), такой же, что и на фиг.7. (b) и (с) соответствуют эмульсиям ISAMULSION с высоким содержанием масла и низким содержанием LPA.

На Фиг.9 показано малоугловое рассеяние рентгеновских лучей (SAXS) дисперсией, содержащей только LPA, обычной эмульсией, содержащей масло (и без LPA), эмульсией ISAMULSION, полученной путем смешивания и гомогенизации 60% дисперсии LPA и 40% обычной эмульсии.

На Фиг.10 показана диаграмма псевдобинарной фазы смеси насыщенных и ненасыщенных моноглицеридов в присутствии 20% воды.

На Фиг.11 показано схематическое изображение капли масла ISAMULSION, которая содержит гидрофильные домены. Заметьте, что гидрофильные домены могут быть сферическими или несферическими, т.е. в форме столбиков, дисков или канальцев.

На Фиг.12 показаны образцы малоуглового рассеяния рентгеновских лучей (SAXS) эмульсиями ISAMULSION, содержащими капли масла, которые имеют перевернутую мицеллярную кубическую структуру (пространственная группа Fd3m).

На Фиг.13-15 показаны образцы малоуглового рассеяния рентгеновских лучей (SAXS) эмульсиями ISAMULSION, приготовленными со смесью монолинолеина (MLO) и диглицерин-моноолеата (DGMO) в качестве LPA.

На Фиг.16 показаны образцы малоуглового рассеяния рентгеновских лучей (SAXS) эмульсиями ISAMULSION, приготовленными со смесью из фосфолипидов (фосфатидилхолина (PC)) и монолинолеина (MLO) в качестве LPA.

На Фиг.17 показаны образцы малоуглового рассеяния рентгеновских лучей (SAXS) эмульсией ISAMULSION, приготовленной с фосфатидилхолином (PC) в качестве LPA и триолеином в качестве масляной фазы. Состав эмульсии был следующим: 95 мас.% воды - 1,912 мас.% триолеина - 2,643 мас.% фосфатидилхолина (PC) из соевых бобов (Epikuron 200 от Lucas Meyer; LPA) - 0,375 мас.% Pluronic F127.

На Фиг.18 показаны образцы малоуглового рассеяния рентгеновских лучей (SAXS) эмульсией ISAMULSION, приготовленной с фосфатидилхолином (PC) в качестве LPA и витамином Е в качестве масляной фазы. Состав эмульсии был следующим: 95% масс. воды - 1,912% масс. витамина Е ацетата - 2,643% масс. фосфатидилхолина (PC) из соевых бобов (Epikuron 200 от Lucas Meyer; LPA) - 0,375% масс. Pluronic F127.

На Фиг.1 показана типичная последовательность структур, обнаруженных внутри дисперсных капель масла эмульсии ISAMULSION, как функция содержания липофильной добавки в % (% LPA=α=100·LPA/(LPA + масло)) и температуры. L2 обозначает обратимую структуру типа микроэмульсии; LC указывает на наличие жидкокристаллической фазы или смеси различных жидкокристаллических фаз. Как показывает фиг.1, определенная самоорганизующаяся структура наноразмера образуется при заданной температуре и определенном количестве добавляемой липофильной добавки (величина α) внутри капель масла (более подробное описание упомянутых структур см. Evans, D.F.; Wennerström, H. (Eds.); The Colloidal Domain', Wiley-VCH, New York (1999)). Количество добавляемой LPA позволяет точно контролировать тип самоорганизации структуры, количество воды, присутствующей в гидрофильных доменах, количество внутренней поверхности раздела и ее размер, размер самоорганизующейся наноструктуры, образующейся внутри капель ISAMULSION. В зависимости от вида масла и вида липофильной добавки (LPA) минимальное количество LPA (α), необходимое для инициирования спонтанного образования самоорганизующейся внутренней структуры капель, составляет от 0,1 до 15 мас.% в пересчете на масляную фазу.

Внутренняя наноразмерная самоорганизующаяся структура капель масла в эмульсии может быть обнаружена с помощью трансмиссионной электронной крио-микроскопии или SAXS.

Крио-ТЕМ изображение на фиг.2 получено с использованием стандартной техники Adrian et al. (Adrian et al. Nature, (1984) 308, 32-36). Для замораживания образцов использовались домашние гильотинные ножницы. Капля дисперсии образца 3 мкл помещалась на медную сетку, покрытую угольной пленкой с отверстиями диаметром примерно 2 мкм. К поверхности сетки со стороны жидкости прижималась фильтровальная бумага (блоттинг) для удаления избыточного раствора образца. Сразу после удаления жидкости сетка, удерживаемая пинцетом, приводилась в движение в жидком этане. Замороженные сетки хранились в жидком азоте и доставлялись в криовыдерживатель, в котором поддерживалась температура -180°С. Анализ образцов выполнялся в Philips СМ12 ТЕМ при напряжении 80 кВ. В целях минимизации потерь электронного пучка применялись процедуры с малыми дозами. В некоторых случаях (фиг.7, примеры 1, 4 и 5) использовалась камера кустарного изготовления с поддержанием условий окружающей среды, аналогичная описанной Egelhaaf et al. (Egelhaaf et al. J. Microsc. (2000) 200, 128-139). Температура перед разжижением и стеклованием устанавливалась на уровне 25°С, влажность - 100%. ISAMULSION можно было идентифицировать по наличию мелких блестящих неровностей внутри капель масла. На Фиг.2, 7а представлены полученные с помощью крио-ТЕМ микрофотографии типичных эмульсий ISAMULSION, показывающие характерные расстояния между блестящими неровностями примерно в 7-8 нм. Следует отметить, что такого рода блестящие неровности не обнаруживаются в стандартных неструктурированных эмульсиях, равно как не наблюдается и контрастов внутри капель неструктурированных эмульсий (фиг.7b).

Кривые SAXS, показанные на фиг.3, получены с помощью стандартного оборудования (Bergmann et al. J. Appl. Cryst. (2000) 33, 869-875) с использованием генератора рентгеновских лучей (Philips, PW 1730/10), работающего при 40 кВ и 50 мА, с Cu-анодом в виде запаянной трубки. Для преобразования дивергентного полихроматического пучка рентгеновских лучей в сфокусированный линейный пучок Cu К_α излучения (λ=0,154 нм) использовалось зеркало Гебеля (Göbel). Образец 2D рассеяния регистрировался детектором пластин с изображением и интегрировался в одномерную функцию рассеяния I (q) с помощью программного пакета SAXSQuant (Anton Paar, Graz, Austria), где q - длина вектора рассеяния, определяемая q=(4π/λ)sinθ/2; λ - длина волны, а θ - угол рассеяния. Широкие пики профилей рассеяния "считывались" путем приведения указанных данных в соответствие с обобщенным косвенным методом Фурье-преобразования (Bergmann et al. (2000), 33, 1212-1216). Характерные расстояния задаются d=2π/q. Фиг.3 показывает образцы малоуглового рассеяния рентгеновских лучей эмульсией ISAMULSION (такой же, какая исследовалась на фиг.2) вместе с соответствующей недисперсной общей масляной фазой (наноструктурированной добавлением LPA), из которой она была приготовлена, и соответствующей обычной эмульсией (без LPA, без наноструктуры). Можно видеть, что ISAMULSION показывает такое же расположение пиков, что и недисперсная общая масляная фаза, из которой она была приготовлена. Характерное расстояние в случае обеих составляет около 7,5 нм. Это характерное расстояние превышает диаметр гидрофильного домена. Следовательно, гидрофильные домены имеют размер менее 7 нм. Квалифицированному в данной области специалисту такой малый размер гидрофильных доменов свидетельствует о том, что внутренняя структура капли масла является термодинамически стабильной. Более того, в случае соответствующей обычной эмульсии, в кото