BRPI0710224A2

BRPI0710224A2 - método para preparar microcápsulas por coacervação

Info

Publication number: BRPI0710224A2
Application number: BRPI0710224-0A
Authority: BR
Inventors: Gregory Dardelle; Valery Normand
Original assignee: Firmenich & Cie
Priority date: 2006-04-04
Filing date: 2007-03-15
Publication date: 2011-08-02
Also published as: JP4829341B2; EP2004321B1; CN101410175B; MX2008012564A; ATE510615T1; BRPI0710224B1; US8088403B2; JP2009532202A; US20090253165A1; EP2004321A1; WO2007113706A1; ES2365076T3; CN101410175A

Abstract

<B>MéTODO PARA PREPARAR MICROCáPSULAS POR COACERVAçãO<D> A presente invenção está relacionada a um método para preparar microcápsulas por coacervação e ao uso de transglutaminase para ligação cruzada em coacervaçao complexa. A presente invenção está relacionada também a processos de coacervação em geral em que um material a ser encapsulado é incluído a uma solução que compreende pelo menos um colólde abaixo da temperatura de gelatinização do colóide. De acordo com um método da presente invenção, uma emulsão/suspensão do material hidrofóbico é preparado depois do resfriamento de uma solução que compreende hidrocolóides abaixo da temperatura de gelatinização crítica e de uma fase de coacervação.

Description

MÉTODO PARA PREPARAR MICROCÁPSULAS POR COACERVAÇÃO

A presente invenção está relacionada a um método para prepararmicrocápsulas por coacervação e ao uso de transglutaminase para a ligaçãocruzada em coacervação complexa. A presente invenção também está relacionada amétodos de coacervação em que um material a ser encapsulado é adicionado a umasolução que compreende pelo menos um colóide abaixo da temperatura degelatinização do colóide.

Prática Anterior da Invenção e Problemas a Serem Solucionados

As etapas normais dos processos de coacervação em geral envolvem (a)emulsificação de um material em geral hidrofóbico em uma solução que compreendehidrocolóides, (b) coacervação (separação de fase) que implica na formação da fasede coacervação (c) formação de parede através da agregação do hidrocolóide aoredor de gotículas do material hidrofóbico emulsificado, e, (d) endurecimento deparede, que é, em geral, atingido por ligação cruzada do hidrocolóide que forma aparede, oferecendo, assim o processo irreversível e tornando as microcápsulasresultantes insolúveis em água, resistentes a força mecânica e a exposição ao calor.A etapa de formação de parede é, em geral, acionada pela diferença de tensão dasuperfície entre a fase de coacervação, a água e o material hidrofóbico. Na maioriados processos industriais de coacervação, um dos hidrocolóides usado nosprocessos de coacervação é selecionado a partir de proteínas gelatinizáveis. Elessão mais fáceis de serem usados e menos propensos à agregação depois daformação da parede quando a temperatura está abaixo da temperatura degelatinização, se comparado com hidrocolóides não-gelatinizáveis. A gelatinização,por sua vez, é, em geral produzida diminuindo a temperatura da mistura da reaçãoabaixo do ponto de gelatinização do hidrocolóide gelatinizável. Este princípio bemconhecido está ilustrado em US 2.800.457, em que o processo de uma coacervaçãocomplexa é divulgado em detalhes. Na coluna 1 está escrito: A mistura pode, assim,ser feita pela formação de uma solução aquosa de um colóide, emulsificando o óleoselecionado nele e misturando a emulsão a uma solução aquosa de outro colóide ouas duas soluções podem ser feitas e misturadas e o óleo emulsificado nelas. [...] Asetapas do processo, antes da etapa de gelatinização, são realizadas com osingredientes em uma temperatura acima do ponto de gel dos materiais de colóideusados e a gelatinização é realizada por resfriamento.

De maneira similar, GB 920.868 e WO 2004/022220 A1 divulgam a formação deemulsões, o que inclui o material hidrofóbico a ser encapsulado, em umatemperatura acima do ponto de gel.

Hoje, muitos processos industriais de coacervação ainda são conduzidos de acordocom este princípio. Em vista disso, é um objetivo da presente invenção estabelecermeios diferentes de fabricação de microcápsulas por coacervação. Em particular, éum objetivo da invenção reduzir a duração da etapa de aquecimento e diminuir otempo geral do processo.

Um outro objetivo da presente invenção está relacionado à etapa de endurecimentode parede. Por alguns anos, já foram feitos esforços para substituir glutaraldeído eformaldeído, devido a sua toxidade, como agentes de endurecimento por tratamentoenzimático com transglutaminase para ligação cruzada do hidrocolóide. Atransglutaminase é uma enzima que tem sua temperatura ideal na faixa de 45 a55°C e seu pH ideal em cerca de 6 a 7.

Assim, US 6.475.542 B1 e US 6.592.916 B2 divulgam processos de coacervaçãosimples, em que a etapa de ligação cruzada é iniciada em 30°C mas então éconduzida em uma temperatura elevada de 40°C, ficando mais próxima datemperatura ideal da enzima. Nestas referências, é mencionado que a reação daenzima é, em geral, realizada em 10 a 60°C.

Em EP 0.856.355 A2 um processo de coacervação complexa com ligação cruzadapor transglutaminase é divulgado. De acordo com este preceito, a temperaturadurante a ligação cruzada em coacervação complexa pode ser ajustada de 20°C a27°C ou de 5 a 10°C, mas de preferência as últimas. Nesta temperatura baixa, o pHé de preferência ajustado para o pH ideal, que é, 7. Do mesmo modo, na US6.969.530 B1, a ligação cruzada é realizada em temperaturas muito baixas, depreferência cerca de 5°C.

Em vista da prática anterior com relação à ligação cruzada por transglutaminase éum objetivo oferecer um processo de coacervação em que a transglutaminase éusada em condições que são diferentes daquelas divulgadas até então. Emparticular, é um objetivo oferecer um método viável para o setor de micro-encapsulação por coacervação complexa em temperaturas que não exijamresfriamento prolongado e/ou aquecimento a temperaturas extremas. É um objetivoconduzir a ligação cruzada em temperaturas parecidas com a temperatura ambienteou levemente acima dela, mas ainda abaixo do ideal da enzima de 50°C, a fim deevitar o gasto de energia com aquecimento excessivo. Especialmente com a etapade endurecimento por transglutaminase, que, em geral, leva de 5 a 24 horas e,assim, é a etapa mais longa de todo o processo de fabricação, há um interesse vitalem evitar a manutenção de temperaturas elevadas (30°C ou mais) ou temperaturasabaixo da temperatura ambiente (10°C ou menos). Em outras palavras, é umobjetivo da presente invenção oferecer um processo em geral mais seguro e maiseconômico para a fabricação de microcápsulas por coacervação. É um objetivo da presente invenção oferecer um processo que seja útil paraencapsular uma grande variedade de materiais diferentes, inclusive compostosaltamente voláteis e/ou sensíveis ao calor. Os sabores e as fragrâncias comfreqüência caem nesta categoria. É um objetivo particular reduzir a perda decomponentes voláteis do material a ser encapsulado durante o processo deencapsulação. Por esta razão, um objetivo é fornecer um método demicroencapsulação em temperaturas comparativamente baixas, evitando assim aperda de itens voláteis por evaporação. Além disso, princípios bioativos comosabores, fragrâncias, drogas, por exemplo, incluem compostos sensíveis ao calor.Para evitar a degradação de tais compostos, os processos de encapsulação debaixa temperatura teriam uma vantagem adicional.

Além disso, a presente invenção tem o objetivo de atender as exigências religiosase/ou nutricionais do enchimento de microcápsulas em todo o mundo. Em particular, apresente invenção tem o objetivo de usar hidrocolóides e em particular gelatina queseja kosher e/ou halal.

A este respeito, a WO 96/20612 caracteriza o uso de gelatina de peixe em águamorna em processos de coacervação. Assim, é ensinado que a microencapsulaçãopor coacervação complexa deve ser conduzida em temperaturas elevadas,particularmente em temperaturas de cerca de 33 a 35°C. Enquanto a"microencapsulação" nesta referência provavelmente se refere à etapa de formaçãode parede, torna-se, outra vez um objetivo da presente invenção fabricarmicrocápsulas em temperaturas menores e, conseqüentemente, de uma maneiramais econômica. É, em geral, um objetivo da presente invenção usar gelatina depeixe em água morna em um processo de coacervação, porque foi demonstrado queela oferece paredes de cápsula que têm boa resistência ao calor e estabilidade físicacontra forças de cisalhamento. Além disso, a gelatina de peixe, sendo kosher, estásuscetível a obter o status de halal.

Dado que a temperatura de gelatinização da gelatina de peixe em água morna é, emgeral, acima de 27°C, parece, de acordo com o conhecimento atual, quaseimpossível realizar um processo de coacervação complexa abaixo destatemperatura. Assim, é um objetivo da presente invenção usar gelatina de peixe emágua morna em processos de coacervação, e em particular em processos decoacervação complexa e, ao mesmo tempo, realizar a etapa de microencapsulação(formação de parede) abaixo das temperaturas indicadas na prática anterior.

Resumo da Invenção

Notavelmente, os inventores da presente descobriram que nos processos decoacervação, a etapa de adição de um material hidrofóbico a uma solução dehidrocolóide pode ser conduzida em temperaturas abaixo da temperatura degelatinização de uma fase de coacervação, a última, em geral, compreendendo agelatina. Em contraste total ao ensinamento de acordo com o conhecimento geral, aformação da parede das microcápsulas obtidas por coacervação pode ser iniciadaabaixo da temperatura de gelatinização da fase de coacervação baseada nagelatina.

Assim, em um primeiro aspecto, a presente invenção oferece um método de micro-encapsulação de um material hidrofóbico por coacervação, o métodocompreendendo as etapas de :

- preparo de uma solução de hidrocolóide dissolvendo pelo menos uma proteína e,como opção, um polímero não-proteína, em água;

- resfriamento da solução de hidrocolóide a uma temperatura abaixo datemperatura de gelatinização de uma fase de coacervação com base na proteína;

- preparo, depois da etapa de resfriamento, de uma emulsão e/ou suspensão poremulsificação e/ou suspensão de um material hidrofóbico na solução;

- formação de uma parede de colóide que compreende proteína ao redor degotículas e/ou partículas do material hidrofóbico presente em uma emulsão e/oususpensão; e,

- ligação cruzada da parede do colóide.

Em um outro aspecto, a presente invenção oferece um método de preparo demicrocápsulas por coacervação complexa, o método compreendendo a etapa deligação cruzada de uma parede hidrocolóide das microcápsulas comtransglutaminase em uma temperatura na faixa de 13 a 25°C e em uma faixa de pHde 4 a 6,5.

Em outro aspecto, a presente invenção oferece um método de preparo demicrocápsulas por coacervação complexa, o método compreendo a etapa de ligaçãocruzada de uma parede hidrocolóide que compreende gelatina de peixe em águamorna com transglutaminase, em uma temperatura na faixa de 13 a 25°C.

Uma vantagem importante da presente invenção está no fato de que em uma grandeextensão, o processo de coacervação da presente invenção pode ser conduzido, sedesejado, em temperatura ambiente (RT = 25°C) ou em temperaturas levementeacima ou abaixo das temperaturas ambiente, por exemplo, ±10°C de RT. Assim, ogasto de energia necessário para o resfriamento e/ou aquecimento pode serminimizado. Além disso, a perda através de evaporação de princípios voláteis e/oudegradação térmica pode ser reduzida se o processo for conduzido na ausência deaquecimento extensivo. Em particular, o método permite a condução das etapas queenvolvem o material hidrofóbico volátil e/ou sensível termicamente em temperaturasrelativamente baixas, enquanto outras etapas, tais como a dissolução dehidrocolóides, pode ainda ser conduzida em temperaturas elevadas.Surpreendentemente, no método da presente invenção, se a separação de fase forfeita pela diminuição do pH, a etapa de ligação cruzada pode ser conduzida emcerca do pH ajustado para a separação de fase. Assim, o ajuste repetitivo do pHpara o ideal da respectiva etapa pode ser reduzido.Surpreendentemente, a presente invenção oferece o uso de gelatina de peixe emágua morna e ligação cruzada por transglutaminase, o que traz vantagens emtermos de segurança em geral bem como no status de halal e kosher.Breve Descrição dos Desenhos

A Figura 1 mostra a evolução da temperatura e a velocidade da mistura assim comoas etapas do processo principal no curso do método de acordo com a presenteinvenção. A Etapa A é o preparo de uma solução diluída de goma arábica e gelatina,B representa uma etapa de resfriamento rápida, C se refere à introdução da faseoleosa, durante a fase D, a temperatura é mantida em 25°C, e durante a etapa E oresfriamento até a temperatura final ocorre.A Figura 2 é uma visão microscópica das microcápsulas obtidas no Exemplo 2.A Figura 3 é uma visão microscópica das microcápsulas obtidas no Exemplo 3.Descrição Detalhada das Configurações Preferidas

A presente invenção oferece um método de microencapsulação de um materialhidrofóbico por coacervação. Um material hidrofóbico, para a finalidade da presenteinvenção, pode estar em estado líquido ou sólido durante o método da invenção. Depreferência, é líquido. Os materiais hidrofóbicos são, em geral, consideradosmateriais que não podem ser misturáveis em água em 25°C e, quando adicionadosa ela, formam uma fase separada, hidrofóbica. Para a finalidade da presenteinvenção, o termo material hidrofóbico inclui material que está em estado sólido nastemperaturas em geral empregadas em processos de coacervação, isto é, emmenos do que ou igual a cerca de 50°C. Tal material sólido pode estar presente naforma de cristais, por exemplo. De preferência, se o material sólido é liqüefeito poraquecimento acima de seu ponto de fusão, ele forma uma fase separada em águanaquela temperatura.

De acordo com a configuração preferida da presente invenção, o material hidrofóbicocompreende sabores, fragrâncias, gorduras, óleos, aperfeiçoadores para sensaçãobucal, neutracéticos, drogas, outros ingredientes bioativos ou misturas deles.Os termos "sabores" e "fragrâncias" conforme usados aqui são considerados paradefinir uma variedade de materiais de sabores e fragrâncias tanto de origem naturalquanto de origem sintética. Incluem compostos exclusivos ou misturas. Exemplosespecíficos de tais componentes podem ser encontrados na literatura, por exemplo,em Handbook of Flavor Ingredients [Manual de Ingredientes de Sabor] de Fenaroli,1975, CRC Press; synthetic Food Adjuncts [Complementos Alimentares Sintéticos],1947 por M.B. Jacobs, editado por van Nostrand; ou Perfume e Flavor Chemicals[Produtos Químicos para Perfume e Sabor] por S. Arctander 1969, Montclair, N.J.(USA). Estas substâncias são bem conhecidas pelas pessoas com prática na áreade produtos de perfumaria, colocação de sabor e/ou aromatização para o cliente,isto é, do impacto de um odor e/ou sabor ou gosto para um produto tradicionalmenteperfumado para o cliente ou com sabor ou da modificação do odor e/ou do gosto doproduto para o cliente.

Neutracéticos são materiais comestíveis tais como alimentos ou ingredientes dealimentos que oferecem benefício médico ou para a saúde de um ser humano ou deanimais ao ser consumido. Neutracéticos incluem, por exemplo, ácidos graxospoliinsaturados e/ou óleos que os contenham, vitaminas, minerais, coenzima Q1carnitina, extratos botânicos, por exemplo de gingseng, ginko biloba, erva de SãoJoão, Saw Palmetto1 alimentos funcionais como aveia, farelo de cereais, psílio,ligninas, prebiótica, óleo de canola e estanóis, por exemplo. De preferência, omaterial hidrofóbico compreende sabores e/ou fragrâncias. Muitos princípiosbioativos, mas em particular sabores e/ou fragrâncias, ou composições de sabores e/ou fragrâncias, têm uma alta proporção de compostos voláteis e/ou componentes.Assim, em uma configuração, o ingrediente compreende pelo menos 5 wt.%, depreferência pelo menos 10 wt.%, de preferência pelo menos 20wt.%, com maiorpreferência por pelo menos 30wt.% e com maior preferência por pelo menos 40 wt.%de compostos químicos que têm uma pressão de vapor de > 0,007 Pa em 25°C. De preferência, pelo menos 10wt.% tem uma pressão de vapor de > 0,1, com maiorpreferência por pelo menos 10wt.% tem uma pressão de vapor de > 1 Pa at 25°C, ecom maior preferência por pelo menos 10wt.% tem uma pressão de vapor de > 10Pa a 25°C. O valor de 0,007 Pa em 25°C é selecionado porque inclui a maioria doscompostos usados pelos especialistas em sabores e/ou perfumes. Os compostos que atendem este critério, em geral, são considerados como de caráter volátil. Alémdisso, os compostos que permanecem sem odor devido à baixa volatibilidade sãoexcluídos. O limite de 10wt% de tais compostos está relacionado à constituição deuma parte substancial do ingrediente. Entretanto, o método da presente invenção,permite o encapsulamento eficiente com ingredientes mais voláteis presentes em quantidades maiores do total de ingredientes.

Para a finalidade da presente invenção e para conveniência, a pressão de vapor édeterminada pelo cálculo. Assim, o método divulgado no "suite EPI"; Agência deProteção Ambiental Norte Americana 2000, é usado para determinar o valorconcréto da pressão de vapor de um composto específico ou do componente do ingrediente. Este software está disponível livremente e é baseado em valoresmédios de pressão de vapores obtidos por vários métodos de cientistas diferentes.O composto de fragrância Iimoneno é apresentado para ilustração da determinaçãoda pressão de vapor através de cálculo: aplicando o método "suite EPI", o Iimonenoé calculado para ter uma pressão de vapor de cerca de 193 Pa em 25°C.Um dos métodos da presente invenção compreende a etapa de preparo da soluçãode hidrocolóide através da dissolução de pelo menos uma proteína e,opcionalmente, um polímero não-proteína em água. De preferência, o polímero não-proteína é carregado de modo oposto à proteína. A palavra "compreende" ou"compreendendo", para a finalidade da presente invenção é usada para significar"incluindo entre outros". Não para significar "consistindo apenas em".A presente invenção inclui coacervação "simples" e "complexa". Na coacervaçãosimples, a proteína sozinha é usada para formar uma parede de cápsula conforme aseparação de fase vai acontecendo. A coacervação complexa se refere a métodosem que um polímero não-proteína carregado, em geral, de modo oposto e umpolímero de proteína juntos formam a parede de cápsula. De acordo com osprincípios de coacervação complexa o método da presente invenção oferece ainclusão opcional de um polímero não-proteína carregado de modo oposto, depreferência um polissacarídeo, na solução de hidrocolóide.

O termo colóides, em geral, se refere a hidrocolóides, que são substânciaspoliméricas que podem ser dissolvidas em água, opcionalmente em temperaturaselevadas até 90°C, por exemplo. Incluem polímeros tais como proteínas,polissacarídeos e poliácidos, por exemplo, que são, em geral, conhecidos pelaútilidade em métodos de coacervação.

Os polímeros não-proteína normais úteis nos métodos de coacervação complexaincluem, em particular, polímeros carregados negativamente. Por exemplo, podemser selecionados a partir de goma-arábica, xantana, sais alginatos, derivados decelulose, por exemplo celulose carboximetil, sais de pectina, carragenana, ácidopoliacrílico e metacrílico e/ou misturas deles. Outras não proteínas adequadaspodem ser derivadas da literatura, por exemplo de WO 2004/022221, página 4,linhas 27-29.

As proteínas úteis em processos de coacervação incluem albuminas, globulinasvegetais e gelatinas. O peso molecular da proteína é, normalmente, entre 40.000 a500.000 de preferência 20.000 a 250.000. Entretanto, alguns agregados de proteínapodem ter pesos moleculares em milhões,

De preferência, a proteína é uma gelatina. É preferível usar a gelatina que tenhaboas propriedades físico-químicas e químicas conforme exemplificado pelacapacidade de boa formação de filme, propriedades anfóteras, capacidade decontrole da quantidade de cargas por pH, e, de preferência, a ocorrência damudança da solução para gel em uma temperatura crítica. Especificamentedeclarado, qualquer tipo de gelatina que satisfaça a especificação para uso emprodução de microcápsulas pode ser empregada.

A gelatina pode ser de peixe, porco, boi, e/ou aves, por exemplo. De acordo com aconfiguração preferida, a proteína é gelatina de peixe, boi ou ave. De acordo comuma configuração preferida, a proteína é gelatina de peixe em água morna. Depreferência, a gelatina de peixe em água morna tem uma massa de cerca de 150 acerca de 300, com preferência maior de cerca de 200 a cerca de 300. Depreferência, a gelatina de peixe em água morna tem > 250 de massa. De acordocom o conhecimento geral, os peixes em água morna são peixes que são capazesde tolerar água acima de 27°C em períodos prolongados.

De acordo com a configuração preferida da presente invenção a proteína é halal. Deacordo com uma outra configuração preferida a proteína é kosher.

De preferência, na solução aquosa de hidrocolóide, a proteína está presente em

uma quantidade de 0,5 a 3,5wt%, de preferência 1 a 2wt.%.

Se estiver presente, o polissacarídeo está apresentado em quantidades de 0,5 a3,5wt%, de preferência 1 a 2% wt.% na solução aquosa.

As concentrações acima podem ser obtidas depois de uma etapa opcional dediluição durante a qual soluções-mãe mais concentradas são transformadas emconcentrações úteis para as etapas de indução da formação da fase de coacervaçãoe/ou formação de paredes de cápsula. Uma vantagem de iniciar com soluções-mãemais concentradas é que o tamanho de partícula da emulsão pode ser controladocom mais facilidade em soluções hidrocolóides mais concentradas.De acordo com a configuração preferida, os métodos da presente invençãocompreendem uma etapa de indução da formação de uma fase de coacervação. Afase de coacervação é, em geral, baseada na proteína e, opcionalmente, nocomposto não polímero. Esta etapa também é denominada como separação defase. Ela pode ser realizada de preferência pela modificação, de preferênciadiminuição, do pH para ou abaixo do ponto isoelétrico da proteína. Se um polímeronão-proteína, por exemplo um polissacarídeo estiver presente, o pH é ajustado, depreferência, de modo que as cargas positivas nas proteínas sejam neutralizadaspelas cargas negativas no polímero não-proteína.

A separação de fase pode ser induzida por várias outras maneiras, em geraltrocando o ambiente físico-químico da solução. Dependendo do tipo de processo decoacervação (simples; complexo) maneiras diferentes de indução de separação defase podem ser aplicadas. Por exemplo, a separação de fase pode ser realizadapela retirada do sal, incluindo um segundo componente de peso molecular alto demodo a induzir a separação de fase entrópica do material da parede, por exemplo.Os métodos da presente invenção podem compreender a etapa de resfriamento dasolução de hidrocolóide a uma temperatura abaixo da temperatura de gelatinizaçãode uma fase de coacervação com base na gelatina. Em processos de coacervaçãosimples, a fase de coacervação está livre de um polissacarídeo, enquanto que emprocessos de coacervação complexa a fase de coacervação compreende a proteínae pelo menos um polissacarídeo. Por conveniência, para a finalidade da presenteinvenção, a temperatura de gelatinização da proteína gelatinizável usada noprocesso de coacervação da presente invenção é considerada igual à temperaturade gelatinização da fase de coacervação da presente invenção.

A determinação da temperatura de gelatinização da proteína gelatinizável, depreferência gelatina, precisa ser estabelecida, em parte pelo experimento. Para afinalidade da presente invenção, a temperatura de gelatinização corresponde àtemperatura crítica Tc descrita por Normand V. e Parker A. em "Scaling theDynamics of Gelatin Gels" [Escala de Dinâmica de Géis de Gelatina], TerceiroSimpósio Internacional Sobre Reologia e Estrutura de Alimentos, 2003, 185-189.A temperatura Tc de qualquer tipo de proteína gelatinizável determinadacorresponde à temperatura em que a dinâmica da formação de gel excede adinâmica da fusão de gel em um sistema. De modo interessante, conforme indicadopor Normand e Parker em 2003, a temperatura crítica para qualquer tipo de proteínagelatinizável específica é independente da concentração, apesar do impacto daúltima na cinética da formação de gel.

Assim, para a finalidade da presente invenção, a temperatura de gelatinização, Tc,com uma exatidão de ±1 °C, é determinada na base da equação 1 em Normand eParker, 2003:<formula>formula see original document page 15</formula>

Equação 1

em que ε é a temperatura reduzida, ε = 1 - T/Tc em °C, C é a concentraçãoexpressa como fração de peso, t é tempo e g(x) é uma função de escala que definea forma da curva mestre de acordo com Normand e Parker (2003). Os quatroexpoentes e a concentração critica, Cc, são parâmetros de ajuste. Para a finalidadeda presente invenção, os expoentes são considerados constantes, isto é, , α = 3,2, β= -9,3, μ = 2,3 e ν = -2,6. Cc é considerado 0. Estes valores são usados comosimplificação aproximada mas são, em geral, correspondentes à situaçãoencontrada com a maioria das gelatinas.

Os valores para a determinação de G(t), o único elemento desconhecido para ocálculo de Tc, são medidos de modo experimental, de acordo com o ajusteexperimental fornecido a seguir.

Assim, um reômetro Physica MCR 300 é empregado (Anton Paar GmbH, Alemanha,www.anton-paar.com), ajustado com um cone de 5 cm de diâmetro, 2° ângulo egeometria de placa. A fenda é de 50 μm. As medições oscilantes são feitas em umafreqüência de 1Hz e uma constante de 1% de compressão.

Quatro experimentos individuais são conduzidos por uma duração de 20 horas,durante a qual a formação de gel é monitorada. Destes experimentos, uma curvamestre pode ser estabelecida, a partir da qual a temperatura crítica, Tc, pode serdeduzida seguindo Normand e Parker (2003). Em particular, quatro soluçõesaquosas de proteínas gelificáveis são preparadas, duas das quais sãoconcentrações de 5 wt.%, as outras duas em 10 wt.%. As soluções são preparadasdissolvendo a gelatina em água aquecendo a solução a 60°C e mantendo atemperatura por 30 minutos sob condições de mistura leves. Em seguida, assoluções são resfriadas em uma taxa de 2°C/min para as temperaturas de teste.Para cada uma das duas concentrações, duas temperaturas experimentais, 15°C e20°C, respectivamente, são testadas.

Começando do momento em que a temperatura experimental de uma determinadaamostra é atingida, as medições reológicas de G(t) são feitas por oscilação conformeo indicado acima. O valor obtido por G(t) caracteriza a resistência mecânicafornecida por um gel que está sendo formado.

As medições de G(t) são tomadas por um total de 20 horas, a cada minuto naprimeira hora, a cada 10 minutos na segunda hora uma vez por hora no início daterceira hora.

Dos valores obtidos das medições sobre o tempo de cada uma das quatro amostras,curvas similares à Figura 1 de Normand e Parker (2003) podem ser estabelecidas. Atemperatura crítica é a temperatura Tc em que o melhor ajuste do valor medido éobtido, outros parâmetros (Cc, α, β, μ, ν) sendo constantes. O melhor ajuste érepresentado por uma curva mestre com base na Equação 1, o que corresponde àFigura 2 de Normand e Parker (2003). Assim, a temperatura crítica é determinadacom uma precisão de ±1°C, conforme mencionado.

Assim, a partir do ajuste experimental acima, em conjunção com a Equação 1, atemperatura de gelatinização crítica de uma determinada proteína gelatinizável podeser estabelecida. De acordo com um método da presente invenção, a solução dehidrocolóide que compreende a proteína gelatinizável é resfriada abaixo destatemperatura, que é considerada a temperatura de gelatinização da fase decoacervação.

Para ilustração, pode ser dito que a temperatura de gelatinização de gelatina deporco está, em geral, na faixa de 29°C a 36°C. A temperatura de gelatinizaçãoexata, entretanto, de qualquer gelatina selecionada de qualquer tipo de porco, boi,ave ou gelatina de peixe em água morna, por exemplo, pode ser determinada pelametodologia acima. De acordo com a presente invenção, a temperatura da solução éde preferência reduzida a ou fica abaixo destas temperaturas. De acordo com umdos métodos da presente invenção, esta etapa de resfriamento acontece antes dainclusão de material hidrofóbico conforme detalhado mais abaixo. Assim, a solução éresfriada a O a 5°C, de preferência 1 a 4°C, com preferência maior 2 a 3°C abaixo datemperatura de gelatinização da gelatina usada, antes de incluir o materialhidrofóbico.

De acordo com a configuração preferida, o material hidrofóbico é incluído à soluçãocom a solução tendo uma temperatura na faixa de 22 a 33°C, de preferência 24 a32°C. A temperatura exata dependerá da temperatura de gelatinização da proteínaparticular usada, conforme indicado acima no exemplo das proteínas gelatinizáveis,tal como gelatina.

Os métodos da presente invenção podem compreender a etapa de preparo, depoisa etapa de resfriamento, uma emulsão e/ou suspensão emulsificando e/oususpendendo um material hidrofóbico na solução. De preferência, que a etapa deresfriamento antes da inclusão de material hidrofóbico por suspensão ou emulsãoseja realizada com rapidez comparativa. Por exemplo, esta etapa de resfriamento depreferência acontece em cerca de 1,4 a 4 0C /min, de preferência em 1,8 a 2,5°C/min.

A emulsão e/ou suspensão pode ser preparada de uma maneira convencional. Depreferência, o material hidrofóbico é adicionado lentamente durante 3 a 10 min, depreferência 4 a 6 min, com um misturador sendo ajustado para 300 a 400 rpm.Através do ajuste da velocidade do misturador, o tamanho das gotículasemulsificadas do material hidrofóbico pode ser ajustado para um diâmetro médio de20 a 1000 pm, de preferência 100 a 800, com preferência maior 150 a 700pm, e compreferência maior ainda de 250 a 350 μηι. As médias se referem a uma médiaaritmética. Para simplificar, o diâmetro das gotículas emulsificadas ou das partículassuspensas é considerado o tamanho das microcápsulas da presente invenção.

Os métodos da presente invenção podem compreender uma etapa de formação deuma parede do colóide que compreende a proteína ao redor de gotículas de materialhidrofóbico presente em uma emulsão e/ou suspensão. Esta etapa aconteceespontaneamente uma vez que a etapa de formação de uma fase de coacervaçãoseja induzida.

Os métodos da presente invenção de preferência compreendem uma etapa deligação cruzada da parede do colóide. A ligação cruzada pode ser realizada dequalquer maneira, por exemplo incluindo quantidades suficientes de formaldeídoe/ou glutaraldeído. Entretanto, de preferência, a ligação cruzada é efetivada atravésde enzima. De acordo com a configuração preferida, a ligação cruzada é efetivadacom a enzima transglutaminase. De preferência, a transglutaminase é incluída em10-100, de preferência 30-60 unidades de atividade por grama de gelatina. Estaenzima é bem descrita e pode ser obtida facilmente no mercado. A temperatura idealda amostra disponível no mercado desta enzima é, em geral acima de 40°C. Assim,é uma vantagem da presente invenção que a ligação cruzada possa ser conduzidaem temperatura ambiente, ou, levemente resfriada e/ou temperaturas aquecidas, porexemplo, relativamente próximas da temperatura ideal da enzima.

De acordo com uma configuração da invenção, a ligação cruzada, em particular comtransglutaminase, é conduzida em uma temperatura na faixa de 11 a 27°C. Porexemplo, a ligação cruzada pode acontecer em uma temperatura na faixa de 11 a27°C, de preferência 12 a 26°C, com preferência maior 13 a 25°C, com preferênciaainda maior 14 a 24°C, por exemplo 14 a 22°C.

De maneira similar, o pH durante a etapa de ligação cruzada é de preferênciaajustado para um nível em que a ligação cruzada pode ser efetivamente conduzida.Por exemplo, se a ligação cruzada for catalisada pela ação da transglutaminase, opH pode de preferência ser ajustado para 3 a 8, de preferência 3,5 a 7. De acordocom a configuração preferida, o pH é ajustado para 3,5 a 6,5, de preferência 4 a 6,com preferência maior 4 a 5,5. Uma vantagem da presente invenção é que a ligaçãocruzada pode acontecer em cerca do mesmo pH que a iniciação de separação defase, como de preferência induzido pela diminuição de pH. O fato de não haver oude o ajuste de pH apenas opcional ser necessário reduz uma etapa do processo econstitui, assim, uma outra vantagem da presente invenção.

As microcápsulas produzidas pelos métodos da presente invenção podem serusadas em muitos tipos de aplicações ou de produtos finais para o consumidor, porexemplo aqueles nos campos de sabores e fragrâncias. Em particular, podem serusadas para colocar sabor de aplicações para padaria, carne, tabaco, frituras econservas (processamento térmico). Por outro lado, no campo de perfumaria, podemser usadas para perfumar vários produtos para o consumidor tais como limpadoresdomésticos, panos pré-umedecidos e produtos de cuidados pessoais. Portanto, ascomposições de perfume ou sabor compreendem microcápsulas de acordo com ainvenção, opcionalmente junto com outros co-ingredientes de perfume ou sabor,também são aspectos da presente invenção.

Modos de realização da Invenção

A invenção agora será descrita para ilustração simples, mas sem limitar-se àsfinalidades dos exemplos abaixo.Exemplo 1

Microencapsulação de Limoneno dentro de uma Concha Hidrocolóide por umProcesso Complexo de Coacervação

Gelatina de peixe em água morna (Volume 200, fornecida pela Weishardt) que temuma temperatura de gelatinização de 27°C e goma-arábica (Efficacia®, da CNI) sãousadas como hidrocolóides. Uma solução-mãe de gelatina (solução A) é preparadamisturando 180g de água deionizada morna e 20g de gelatina em um recipiente atéque ela seja completamente dissolvida; a solução é mantida, então, em 40°C. Umasolução-mãe de goma-arábica (solução B) é preparada misturando 180g de águafria deionizada e 20g de goma-arábica em um recipiente até que sejacompletamente dissolvida; a solução é, então, aquecida e mantida a 40°C.105,4g da solução A é misturada com 70,3g da solução B em um recipiente sobagitação leve (a taxa de gelatina/goma-arábica é de 1.5:1). O pH é ajustado para 4.6com uma solução lática aquosa a 50% w/w.

70,3g de Iimoneno é incluído lentamente à mistura de gelatina e goma-arábica ehomogeneizado com um misturador em 350 RPM durante 5min, de modo a atingirum tamanho médio de gotícula de 300μΐη.

O sistema é, então, diluído pela adição de 354,1g de água deionizada morna, queleva a concentração total do hidrocolóide para 3,4%w/w. A mistura é, por fim,resfriada a 20°C em uma taxa de 0,5°C/min. A velocidade de agitação é diminuídalevemente, o pH é ajustado para 4,5 e 4,22g de transglutaminase (ACTIVA® WMfornecida pela Ajinomoto, com 100UA/g de enzima) e é incluído à mistura. A ligaçãocruzada é deixada processar durante a noite em 20°C.Assim, uma suspensão aquosa de microcápsulas é obtida.

Exemplo 2Microencapsulação pelo Processo de Coacervação Complexa - Inclusão de

Limoneno Abaixo da Temperatura de gelatinização

Gelatina de peixe em água morna (Volume 200, fornecida pela Weishardt) que temuma temperatura de gelatinização de 27°C e goma-arábica (Efficacia®, da CNI) sãousadas como hidrocolóides. Uma solução-mãe de gelatina (solução A) é preparadamisturando 180g de água deionizada morna e 20g de gelatina em um recipiente atéque ela seja completamente dissolvida; a solução é mantida, então, em 40°C. Umasolução-mãe de goma-arábica (solução B) é preparada misturando 180g de águafria deionizada e 20g de goma-arábica em um recipiente até que sejacompletamente dissolvida; a solução é, então, aquecida e mantida a 40°C.

105,4g da solução A é misturada com 70,3g da solução B em um recipiente sobagitação leve (a taxa de gelatina/goma-arábica é de 1.5:1). O sistema é diluído entãopela inclusão de 354,1g de água deionizada morna, que leva a concentração total dohidrocolóide para 3,4%w/w. A solução é mantida em 40°C e o pH é ajustado para4,6 com uma solução lática aquosa a 50% w/w. A mistura é, então, resfriadarapidamente para 25°C em uma taxa de 2°C/min.

Em 25°C, 70,3g de Iimoneno é incluído lentamente à mistura de gelatina e goma-arábica e homogeneizado com um misturador em 350 RPM durante 5min, de modoa atingir um tamanho médio de gotícula de 300μιτι. A emulsão é mantida então em25°C durante 20min e por fim o resfriamento é diminuído para 20°C em uma taxa de0,1 °C.min"1. A velocidade de mistura é diminuída levemente; o pH é ajustado para4,5 e 4,22g de transglutaminase (ACTIVA® WM fornecida pela Ajinomoto) é incluídaà mistura. A ligação cruzada é deixada processar durante a noite em 20°C.As microcápsulas obtidas assim são mostradas na Figura 1. As microcápsulas têmum diâmetro médio de 250 μιτι. A Figura 2 ilustra a evolução do processo em termosde temperatura e velocidade de agitação com o tempo.

Exemplo 3

Microencapsulação pelo Processo de Coacervação Complexa com Gelatina dePorco

O tipo A (Volume 275) de gelatina de porco que tem uma temperatura degelatinização acima de 32°C, estabilizada de acordo com a metodologia dada nadescrição, e goma-arábica (Efficacia®, da CNI) são usados como hidrocolóides.Uma solução-mãe de gelatina (solução A) é preparada misturando 180g de águadeionizada morna e 20g de gelatina em um recipiente até que ela sejacompletamente dissolvida; a solução é mantida, então, em 40°C. Uma solução-mãede goma-arábica (solução B) é preparada misturando 180g de água fria deionizada e20g de goma-arábica em um recipiente até que seja completamente dissolvida; asolução é, então, aquecida e mantida a 40°C.

105,4g da solução A é misturada com 70,3g da solução B em um recipiente sobagitação leve (a taxa de gelatina/goma-arábica é de 1.5:1). O sistema é diluído entãopela inclusão de 354,1g de água deionizada morna, que leva a concentração total dehidrocolóide a 3,4%w/w. A solução é mantida em 40°C e o pH é ajustada para 4.5com uma solução lática aquosa a 50% w/w. A mistura é, então, resfriadarapidamente para 31°C em uma taxa de 2°C.min-1.70,3g de Iimoneno é incluído lentamente à mistura de gelatina e goma-arábica ehomogeneizado com um misturador em 350 RPM durante 5min, de modo a atingirum tamanho médio de gotícula de 300μίη. A emulsão é mantida então em 31°Cdurante 20min e por fim o resfriamento diminuído para 20°C em uma taxa de0.1 °C.min"1. A velocidade de mistura é diminuída levemente; o pH é ajustado para4,5 se necessário e 4,22g de transglutaminase (ACTIVA® WM fornecida pelaAjinomoto) é incluída à mistura. A ligação cruzada é deixada processar durante anoite em 20°C.

As microcápsulas obtidas assim são mostradas na Figura 3. As microcápsulas têmum diâmetro médio de 250pm.

Exemplo 4

Microencapsulação de acordo com a Invenção com Gelatina de BoiO tipo B (Volume 275 - Kosher) de gelatina de boi tem uma temperatura degelatinização acima de 32°, conforme determinado pela metodologia fornecida nadescrição, e goma-arábica (Efficacia®, da CNI) são usados como hidrocolóides.Uma solução-mãe de gelatina (solução A) é preparada misturando 180g de águadeionizada morna e 20g de gelatina em um recipiente até que ela sejacompletamente dissolvida; a solução é mantida, então, em 40°C. Uma solução-mãede goma-arábica (solução B) é preparada misturando 180g de água fria deionizada e20g de goma-arábica em um recipiente até que seja completamente dissolvida; asolução é, então, aquecida e mantida a 40°C.

105,4g da solução A é misturada com 70,3g da solução B em um recipiente sobagitação leve (a taxa de gelatina/goma-arábica é de 1.5:1). O sistema é diluído entãopela inclusão de 354,1g de água deionizada morna, que leva a uma concentraçãototal de hidrocolóide de 3,4%w/w. A solução é mantida em 40°C e o pH é ajustado para 3,75 com uma solução lática aquosa a 50% w/w. A mistura é, então, resfriadarapidamente para 310C em uma taxa de 2°C.min"1

70,3g de Iimoneno é incluído lentamente à mistura de gelatina e goma-arábica ehomogeneizado com um misturador em 350 RPM durante 5min, de modo a atingirum tamanho médio de gotícula de 300μm. A emulsão é mantida então em 31°Cdurante 20min e por fim o resfriamento diminuído para 20°C em uma taxa de0.1°C.min"1. A velocidade de mistura é diminuída levemente; o pH é ajustado para4,5 se necessário e 4,22g de transglutaminase (ACTIVA® WM fornecida pelaAjinomoto) é incluído à mistura. A ligação cruzada é deixada processar durante anoite em 20°C.

Uma suspensão aquosa de microcápsulas é obtida assim. As microcápsulas têm umdiâmetro médio de 250μηη.

Exemplo 5

Microencapsulação de acordo com a Invenção com Gelatina de AveA gelatina de ave (Volume 200) que tem uma temperatura de gelatinização acima de32°C, conforme determinado pela metodologia fornecida na descrição, e goma-arábica (Efficacia®, da CNI) são usados como hidrocolóides. Uma solução-mãe degelatina (solução A) é preparada misturando 180g de água deionizada morna e 20gde gelatina em um recipiente até que ela seja completamente dissolvida; a solução émantida, então, em 40°C. Uma solução-mãe de goma-arábica (solução B) épreparada misturando 180g de água fria deionizada e 20g de goma-arábica em umrecipiente até que seja completamente dissolvida; a solução é, então, aquecida emantida a 40°C.

105,4g da solução A é misturada com 70,3g da solução B em um recipiente sobagitação leve (a taxa de gelatina/goma-arábica é de 1.5:1). O sistema é diluído entãopela inclusão de 354,1g de água deionizada morna, que leva a concentração total dehidrocolóide a 3,4%w/w. A solução é mantida em 40°C e o pH é ajustado para 4,2com uma solução lática aquosa a 50% w/w. A mistura é, então, resfriadarapidamente para 310C em uma taxa de 2°C.min-1.

70,3g de Iimoneno é incluído lentamente à mistura de gelatina e goma-arábica ehomogeneizado com um misturador em 350 RPM durante 5min, de modo a atingirum tamanho médio de gotícula de 300μm. A emulsão é mantida então em 31°Cdurante 20min e por fim o resfriamento diminuído para 20°C em uma taxa de0.1 °C.min"1. A velocidade de mistura é diminuída levemente; o pH é ajustado para4,5 se necessário e 4.22g de transglutaminase (ACTIVA® WM fornecida pelaAjinomoto) é incluída à mistura. A ligação cruzada é deixada processar durante anoite em 20°C.

Uma suspensão aquosa de microcápsulas é obtida assim. As microcápsulas têm umdiâmetro médio de 250pm.

Claims

1. "MÉTODO DE MICROENCAPSULAÇÃO DE UM MATERIAL HIDROFÓBICOPOR COACERVAÇÃO", caracterizado por compreender as etapas de:- preparo de uma solução hidrocolóide através da dissolução em pelo menos umaproteína gelificável e, como opção, um composto de polímero não-proteína, emágua;- resfriamento da solução hidrocolóide em uma temperatura abaixo da temperaturade gelatinização de uma fase de coacervação com base na proteína;- preparo, depois da etapa de resfriamento, de uma emulsão e/ou suspensão poremulsificação e/ou suspensão de um material hidrofóbico na solução;- formação de uma parede colóide que compreende a proteína ao redor degotículas e/ou partículas de material hidrofóbico presente em uma emulsão e/oususpensão; e,- ligação cruzada da parede coloidal.

2. "MÉTODO DE MICROENCAPSULAÇÃO DE UM MATERIAL HIDROFÓBICOPOR COACERVAÇÃO", da reivindicação 1, caracterizado por compreender aetapa de fornecimento da fase de coacervação com base na proteína através daindução da separação de fase na solução.

3. "MÉTODO DE MICROENCAPSULAÇÃO DE UM MATERIAL HIDROFÓBICOPOR COACERVAÇÃO" da reivindicação 1 ou 2, caracterizado pela ligaçãocruzada ser efetivada com a enzima transglutaminase.

4. "MÉTODO DE MICROENCAPSULAÇÃO DE UM MATERIAL HIDROFÓBICOPOR COACERVAÇÃO", de qualquer uma das reivindicações precedentes,caracterizado pela ligação cruzada acontecer em um pH na faixa de 3,5 a 6,5.

5. "MÉTODO DE MICROENCAPSULAÇÃO DE UM MATERIAL HIDROFÓBICOPOR COACERV AÇÃO", da reivindicação 3, caracterizado pelo materialhidrofóbico ser incluído à solução com a solução tendo uma temperatura na faixa de-22 a 32°C.

6. "MÉTODO DE MICROENCAPSULAÇÃO DE UM MATERIAL HIDROFÓBICOPOR COACERV AÇÃO", de qualquer uma das reivindicações precedentes,caracterizado pela ligação cruzada ser conduzida em uma temperatura na faixa de-11 a 27°C.

7. "MÉTODO DE MICROENCAPSULAÇÃO DE UM MATERIAL HIDROFÓBICOPOR COACERVAÇÃO", de qualquer uma das reivindicações precedentes,caracterizado pela ligação cruzada ser conduzida a uma temperatura na faixa de 12a 26°C.

8. "MÉTODO DE MICROENCAPSULAÇÃO DE UM MATERIAL HIDROFÓBICOPOR COACERVAÇÃO" de qualquer uma das reivindicações precedentes,caracterizado pela ligação cruzada ser conduzida a uma temperatura na faixa de 13a 25°C.

9. "MÉTODO DE MICROENCAPSULAÇÃO DE UM MATERIAL HIDROFÓBICOPOR COACERVAÇÃO" de qualquer uma das reivindicações precedentes,caracterizado pela proteína ser gelatina de peixe em água morna.

10. "MÉTODO DE MICROENCAPSULAÇÃO DE UM MATERIAL HIDROFÓBICOPOR COACERVAÇÃO" de qualquer uma das reivindicações precedentes,caracterizado pelo material hidrofóbico compreender sabores, fragrâncias,gorduras, óleos, aperfeiçoadores para sensação bucal, neutracéticos, drogas, outrosingredientes bioativos e/ou mistures que incluem muitas ou a maioria delas.

11. "MÉTODO DE PREPARO DE MICROCÁPSULAS POR COACERVAÇÃOCOMPLEXA", caracterizado pelo método compreender a etapa de ligação cruzadade uma parede hidrocoloidal de microcápsulas com transglutaminase em umatemperatura na faixa de 13 a 25°C e em um pH na faixa de 3,5 a 6,5.

12.

"MÉTODO DE PREPARO DE MICROCÁPSULAS POR COACERVAÇÃOCOMPLEXA", caracterizado por compreender a etapa de ligação cruzada de umaparede hidrocoloidal que compreende gelatina de peixe de água morna comtransglutaminase, em uma temperatura na faixa de 13 a 25°C.