Способ микрокасулирования не смешивающихся с водой жидкостей

Способ микрокасулирования не смешивающихся с водой жидкостей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О Il И-(:А.Н,И:Е

ЙЗОБРЕТЕНИЯ,1п 447!63

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 22.12,72 (21) 1862117/23-5 с присоединением заявки Ме (32) Приоритет

Опубликовано 25,10.74. Бюллетень М 39

Дата опубликования описания 12.03.75 (51) М. Кл. В 01 j 13 02

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 678.024(088.8) (72) Лвторы изобретсшгя И. Я. Прелом-:îâà и И. Н. Влодавец (71) Заявители Институт физической химии АН СССР и Всесо.озный науччо-исследовательский институт молочной промышленности (54) СПОСОБ МИКРОКАПСУЛИРОВАНИЯ

HE СМЕШИВАЮц1ИХСЯ С ВОДОЙ ЖИДКОСТЕЙ

Изобретение относится к технике м>1крока.гсулированпя нс смешивающихся с водой жидкостей путем заключения мельчайших капель этих жидкостей в твердые оболочки из высокомолекулярных материалов. Такие микрокапсулы находят применение в различных отраслях промышленности — в пищевой, фармацевтической, парфюмерной и т. д.

Известен способ микрокапсулирования, основанный па образовании капель новой дпсперсной фазы (концентрированного раствора высокомолекулярных соединений) при смешивании растворов противоположно заряженных полиэлектролитов и ца взаимодействии этих капель с каплями капсулируемой жидкости при перемешивании, гриводящем к формированию высокомолекулярных оболочек. Б качестве одного из полиэлектролитов используют преимущественно высококачественный кслатин с изоэлектрической точкой при рН 8,0, в качестве другого — гуммиарабик. Однако высококачественный желатин дорого стоит, нередко является дефицитным сырьем, такой природный продукт, как гуммиарабик, пе во всех климатических зонах является доступным (основным производителем гуммиарабика является Судан, основным потребителем СШ ).

Целью изобретения является разработка такого способа микрокапсулировапия, в котором для создания высокомолекулярных оболочек используют недорогие нетоксичные природные вещества, что позволяет значительно шире применять полученные микрокапсулы в пищевой, парфюмерной и фармацевтической про.|ышлеппости.

Предлагаемый способ микрокапсулирования не смешивающихся с водой жидкостей путем диспсргирования материала ядра в двухфазной системе водного раствора двух полиэлектролитов. один из которых — желатин. с последующими выделением и отверждением полученных капсул, отличается тем. что в качестве второго полиэлсктролита применяют полиуроновую кислоту пли ес водораствори15 мое производное. По предлагаемому способу используют для создания оболочек капсул в качестве одного из полиэлектролитов водорастворимый белок с изоэлектрической точкой при рН пе ниже 4,0, например желатин, а в

20 качестве другого голиэлектролита — нетоксичную природную полиуроновую кислоту, «апример альгиновую (поли-1з-D-atsrrczpoitavrsyроновая), пектиновую (поли-D-галактуроновая), пх водорастворимые производные (на25 пример, натриевые соли или метиловые эфиры).

Лльгиногую, пектиновую кислоты и Нх соли широко применяют в пищевой, фармацевтической и парфюмерной промьппленности. Их до30 бавляют в больших количествах из доступно447163 го растительного сырья (альгиновая кислота— из бурых морских водорослей, пектиновая— из яблок, свеклы, подсолнечника, лимонной и апельсиновой корки) .

При проведении микрокапсулирования предлагается использовать водный раствор желатина или другого растворимого белка с концентрацией 3 — 10 и водный раствор соли альгиновой или пектиновой кислоты с концентрацией 0,5 — 3 / . Альгиновую или пектиновую кислоту целесообразно употреблять в виде натриевой, калиевой или аммониевой солей, рН исходного раствора должен быть около 7.

Растворы желатина смешивают с растворами солей альгиновой или пектиновой кислоты в определенном соотношении. В полученной смеси на 100 ч. желатина должно приходиться

5 — 20 ч. альгиновой или пектиновой кислоты, предпочтительно около 10 ч. Добавляя раствор какой-либо кислоты, например уксусной, а также разбавляя в случае необходимости полученную смесь водой, доводят рН до значения 2,5 — 5,0. Общее содержание высокомолекулярных компонентов в этой смеси должно составлять 2 — 5 / . Правильность подбора условий можно проконтролировать наблюдением под микроскопом. В полученной системе должны наблюдаться округлые, легко деформируемые капли жидкой фазы, обогащенной высокомолекулярными веществами. В полученную двухфазную систему вводят подлежащую микрокапсулированию третью, нерастворимую в воде жидкую фазу, в качестве которой применимы жидкие жиры и масла, в том числе эфирные масла, сложные эфиры холестерина, масляные концентраты витаминов и провитаминов (каротина, эргостерина, токоферола и т. д.).

Эту несмешивающуюся с водой жидкость диспергируют одним из известных способов в ранее полученной двухфазной системе. Количество капсулируемой жидкости можно изменять в зависимости от желаемой дисперсности капсул и толщины их стенок. Обычно количество капсулируемой жидкости в 5 — 20 раз превышает количество высоком олекурных веществ, используемых для формирования стенок капсул. При дальнейшем механическом перемешивании трехфазной системы вокруг капель капсулируемой жидкости формируются жидкие оболочки, состоящие из концентрированного раствора высокомолекулярных веществ.

Предлагаемый процесс микрокапсулирования можно проводить при сравнительно невысоких температурах (10 — 50 С), что способствует сохранению биологической активности веществ, не обладающих устойчивостью при более высоких температурах. Это же обстоятельство несколько затрудняет отверждение и дальнейшее высушивание капсул. Одним из возможных приемов отверждения является постепенная замена водной среды другими жидкостями, не являющимися растворителямп для оболочек капсул. К дисперсии капсул при

4 продолжающемся перемешивании добавляют такие вещества, как этиловый спирт, глицерин, этиленгликоль, пропиленгликоль, постепенно повышая их концентрацию до полного отверждения оболочек. Отверждение стенок может быть достигнуто также обработкой достаточно концентрированными растворами солей кальция или магния, использованием лиофильной (сублимационной) сушки из замороженного состояния. Склеивание оболочек и образование агрегатов может быть предотвращено также введением в водную дисперсию перед ее высушиванием водной суспензии крахмала (приготовленной на холоду) .

В тех случаях, когда капсулируемая жидкость сохраняет устойчивость при повышенных температурах, может быть использована распылительная сушка. При распылительной сушке капсул, предназначенных для внутреннего употребления, к водной среде можно добавлять растворы глюкозы, лактозы или сахарозы, в условиях интенсивной сушки образующие дополнительные аморфные (стеклообразные) оболочки из соответствующих сахаров.

Отверждение стенок задубливанием (альдегидами, таннидами) также можно применять, хотя в случае капсул для внутреннего употребления количество пригодных веществ ограничено.

П р и мер 1. В 50 мл 5 / -ного водного раствора пищевого желатина при 20 С вводят

12,5 мл 2 / -ного водного раствора альгината натрия. Добавляя уксусную кислоту, доводят рН до 3,0, после чего приливают воду до общего объема 100 мл. Убеждаются, что полученная система под микроскопом представляет собой дисперсию капель вязкой жидкости.

К этой дисперсии при интенсивном перемешивании приливают 20 г концентрата витамина

Д и продолжают перемешивание в течение

0,5 час завершения формирования оболочек капсул, В полученной дисперсии растворяют

6 г лактозы и подвергают ее распылительной сушке. Образуется порошок, состоящий из капсул с двойными оболочками. Ядро представляет собой каплю концентрата витамина

Д, первая оболочка состоит из желатина и альгината, вторая (наружная) оболочка — из аморфной (стеклообразной) лактозы. Полученные капсулы не содержат веществ, которые нельзя употреблять внутрь, и могут быть использованы в качестве компонентов фармацевтических препаратов, содержащих вещества, взаимодействующие с витамином Д.

Аналогичные процессы микрокапсулирования могут быть проведены с растворами других водорастворимых белков — зеина, глиадина, Р-лактоглобулина. Для каждого белка оптимальное соотношение белок: альгинат (или белок: пектин) необходимо подбирать экспериментально.

Пример 2. К 300 мл 2,5 -ного раствора желатина при 70 С добавляют 600 мл 1 / -ного водного раствора яблочного пектина, тщательно перемешивая жидкость при 70 С. При

447163 этом образуются капли концентрированного раствора смеси обоих высокомолекулярных соединений. К системе добавляют 70 г молочного жира и подвергают интенсивному перемешиванию при той же температуре. Через некоторое время формируются жидкие оболочки микрокапсул. Полученную дисперсию капсул охлаждают до 15 С, растворяют в ней

50 г лактозы и подвергают расчылительной сушке. Образуется порошок, состоящий из микрокапсул с оболочками из желатина и поли-к-D-ангидрогалактуроновой (пектиновой) кислоты, покрытых, в свою очередь, оболочками из лактозы, перешедшей в аморфное (стеклообразное) состояние. Этот порошок можно использовать как заменитель молока и сливок.

При диспергировании в охлажденной кипяченой воде он дает устойчивую эмульсию (дисперсию капсул с оболочками из желатина).

Пример 3. К 300 мл 2,5,(-ного водного раствора ?келатина при 70 С и интенсивном перемешивании добавляют 300 мл водного

1 / -ного раствора свекловичного пектина, представляющего собой сополимер галактуроновой кислоты и ее метилового эфира, а так?Ке 300 мл 1 / -ного водного раствора альгината натрия (натриевой соли поли-к-D-ангидроманнуроновой кислоты). Добавлением разбавленной соляной кислоты доводят рН до 3,0.

Выделяются капли концентрированного раствора смеси высокомолекулярных соединений.

В полученную дисперсию вводят при интенсивном перемешивании 50 г масляного концентрата витамина E и продолжают перемешивание при 70 С до завершения формирования оболочек микрокапсул. Дисперсию охлаждают до 15 С, что приводит к отверждению оболочек, после чего подвергают распылительной сушке. Полученный порошок состоит из микрокапсул, ядро которых образует масляный концентрат витамина Е (токоферола), а оболочка — из желатина, свекловичного пектина и альгиновой кислоты. Эти капсулы можно смешивать с препаратами микроэлементов, они не подвергаются ускоренному окислению.

П р и м ер 4. 100 r касторового масла при

70 С диспергируют в 300 мл 2,5 / -ного водного раствора желатина. К полученной эмульсии при непрерывном перемешивании постепенно приливают при 70 С около 600 мл 1 /ю-ного водного раствора пектовой кислоты, полученной омылением яблочного пектина, т. е. сополимера метилового эфира галактуроновой кислоты и свободной галактуроновой кислоты.

Контролем под микроскопом устанавливают наличие сформировавшихся микрокапсул.

Охлаждают дисперсию до 15 С, затем замораживают и подвергают сублимационной сушке.

Получают порошок, состоящий из микрокапсул с ядром из касторового масла и оболочками из желатина и пектовой (полигалактуроновой) кислоты.

Во всех приведенных примерах изготовляют микрокапсулы, непосредственно пригодные к

Предмет изобретения

Способ микрокапсулирования нс смешивающихся с водой жидкостей путем диспергирования материала ядра в двухфазной системе водного раствора двух полнэлектролитов, один из которых — желатин, с последующими выделением и отвержденисм полученных капсул, отличающийся тем, что, с целью возможности использования капсул в пищевой, парфюмерной и фармацевтической промышленности, в качестве второго полиэлектролита применяют полиуроновую кислоту или ее водорастворимое производное. употреблению внутрь, не содсржащис каких либо несъедобных веществ.

Данный метод микрокапсулирования может быть с успехом применен и для микрокапсулирования жидкостей, не предназначенных для употребления внутрь, В этом случае полученные микрокапсулы можно подвергать задубливанию альдегидами, П р и мер 5. 100 r толуола при 70 С диспергируют в 300 мл 2,5 /,-ного водного раствора желатина. К полученной эмульсии при непрерывном перемешивании и 70 С постепенно прибавляют около 600 г раствора, состоящего из смеси полиангидроманнуроновой и полиангидрогалактуроновой кислот (каждой по

0,5 / ). После подтверждения возникновения капсул с помощью микроскопического контроля полученную дисперсию охлаждают до 15 С, добавляют 200 мл 37 / -ного раствора фор20 мальдегида (формалина) и выдерживают в течение суток. Затем микрокапсулы отделяют от жидкой среды, подвергают дополнительному задубливанию 200 мл 10 / -ного водного раствора таннина в течение 1 час, после чего промывают и высушивают на воздухе. Полученные микрокапсулы содержат толуол в оболочках из желатина и смеси полпуроновых кислот.

Пример 6. 70 г раствора лактона кри3о сталл-виолета (1 / ) и бснзоил-лейко-метиленовой синей (1 "/ ) в трихлорбифениле диспергируют при 70 С в 300 мл водного 2,5 / -ного раствора желатина до образования эмульсии с размером капель не более 10 — 20 мк. При перемешивании добавляют около 600 мл полиангидроманнуроновой кислоты, растворенной в воде (концентрация кислоты 1 o), до тех пор, пока с помощью микроскопического контроля не обнаружат образования мелких мик40 рокапсул. Смесь охлаждают до 15 С, распределяют равномер ым слоем»о поверхности листа бумаги, другую сторону которого покрывают слоем какой-либо кислой глины (например, палыгорксита). Пачка высушенных лис4> тов такой бумаги позволяет получить несколько копий при письме <а пишущей машине без прокладывания специальной копировальной бумаги. При ударе литер микрокапсулы одпого листа разбиваются и оставляют цветные отпечатки на покрытой слоем глины стороне другого листа.