CN101754693A - 水可分散的类胡萝卜素制剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了液体形式的水可分散的类胡萝卜素制剂，其含有角黄素和金盏花皂的混合物，结果，对于每1000份的溶液含有1至500份之间的总类胡萝卜素，并且考虑到其制备特征，所述制剂具有比当单独施用这些胡萝卜醇时所获得的在蛋和动物组织上的着色潜力大得多的在蛋和动物组织上的着色潜力。本文描述了包括三个阶段的用于制备这种制剂的方法：1)皂的提取，其通过部分或全部皂化金盏花提取物而进行，2)水可分散的角黄素提取物的制备，以及3)两种产物在受控的搅拌和温度条件下的混合。该制剂在动物饲料工业中作为着色试剂是有用的。

Description

水可分散的类胡萝卜素制剂

技术领域

本发明描述了液体形式的水可分散的类胡萝卜素制剂，其含有角黄素和金盏花皂的混合物，考虑到其制备特征，该制剂具有比当单独施用这些胡萝卜醇时获得的在蛋和动物组织上的着色潜力大得多的在蛋和动物组织上的着色潜力。

背景技术

角黄素，以及叶黄素和玉米黄素(Zeazathin)，后两个是金盏花皂的基本成分，属于被称为类胡萝卜素的产物的家族，其特征在于含有大量共轭双键，这是许多它的应用的基础。名称胡萝卜醇常常出现在参考资料中，所述参考资料涉及在它们的结构中含有氧化官能团(主要是酮或羟基基团)的类胡萝卜素。

事实上，组成它的碳水化合物结构的双键的延长共轭使所述类胡萝卜素通常具有很深的颜色。这种品质非常有用，特别是在食品工业中。

这些产物特别用作在动物饲料工业中的着色添加剂。它们主要用于蛋黄和鸡肉，以及其它动物例如鲑鱼和甲壳动物的组织中的着色。

还描述了它用作抗光诱导氧化的保护物的用途，其能够防止许多疾病，包括癌症。化学防止癌前(pre-cancerous)状态或预防心血管疾病的文献常常出现在参考资料中。

与处理和使用类胡萝卜素有关最主要的限制之一在于它相对低的稳定性。

存在大量关于众多降解途径的参考文献，通过这些降解途径可以研究类胡萝卜素。它们还通常与空气接触降解，产生分裂或氧化产物例如环氧化物。事实上，这种性质是它作为抗氧剂功能的基础，因为它自身的氧化避免了其它组分降解的发生。

同样地，或强或不强的酸的存在，引起降解反应，其中大量形成分裂产物。尤其是，通过光的存在，以及通过自由基形成化合物，促进了这些过程。

明显地，与这些试剂的一些相对的性能是其分子在大量共轭双键中的结果，如已经指出的，所述大量共轭双键是它抗氧化活性的原因。

因此，将确保它特别是在食物中作为着色试剂的工业应用的重要方面之一，将基于保证抵抗所有上述试剂的高稳定性。

发明内容

在本文中描述的本发明涉及一种制剂，该制剂含有这样的混合物，其特征在于用合成的胡萝卜醇、角黄素、皂化的蔬菜提取物、金盏花皂制得该混合物，其适合于在动物饲料工业中用作着色试剂。如下所述，尤其在与这两种产物的单独应用比较时，这种制剂关于着色效率是显著有利的。

通过如下的许多方面，证实了在所开发的制剂中令人惊讶的有效性提高，所述方面涉及在动物组织上更大的沉积，由于抵抗降解过程的额外保护导致的类胡萝卜素稳定性增加，和它在食物中更均一和均匀的分布，其最优化了所涉及的胡萝卜醇的着色能力。

技术概要

参考资料具有许多将胡萝卜醇作为动物食品着色添加剂用于着色蛋和组织的实例。

金盏花提取物是最重要的天然来源之一，因为它具有高的胡萝卜醇含量，主要是叶黄素和玉米黄质，由于它们是酯的形式，因此要在它们用作添加剂之前使它们经历皂化的过程。

来自金盏花的游离胡萝卜醇的首次制备实验之一在1970年的US 3523138中被描述和被请求保护。其中，在醇中，用KOH或NaOH使金盏花提取物经历皂化。用磷酸进行的部分中和使得能制备具有总胡萝卜醇高纯度的浓缩物，并且适于在动物饲料中使用。

在属于Eastman Kodak的美国专利US 3535426中，描述了来自天然植物提取物工艺的胡萝卜醇的稳定化，其包括使用大量氢氧化钾、乙醇和水的金盏花粉末的皂化。在氮气环境中进行所述皂化过程，并且持续两个小时。一旦所述皂化被中和，向其中加入饱和脂肪，并且最终干燥它以获得粉末。类似的过程描述在属于CPC International的专利US 3997679中。

存在许多其它的实例，这些实例描述了为了制备如下皂，在不同的条件下金盏花含油树脂的皂化，所述皂是在用于直接施用在动物饲料上的预混合物的制备中被适当赋形使用的皂。特别感兴趣的是由IQF在1995于ES2099683中请求保护的一般过程。根据这种方法，在NaOH或KOH的醇溶解的作用下，任选在丙二醇存在的情况下，通过辣椒粉的金盏花的脂肪提取物的皂化获得高纯度浓缩物。

参考资料还有许多从具有高水平纯度的金盏花皂制备胡萝卜醇的实例。由Tyczkowski和Hamilton在Poultry Sci.70(3)，651-4(1991)中描述了说明这个方面的实例。采用他们的步骤，获得了叶黄素的高纯度浓缩物。该方法包括通过醇化KOH的作用皂化金盏花提取物以及它用溶剂混合物(HEAT)的提取。根据该作者，在有机相分离以及它的部分蒸发之后，获得结晶叶黄素，它在己烷-丙酮中的重结晶使得能分离出结晶，其中叶黄素纯度大于99％。

许多合成的胡萝卜醇、角黄素的应用的实例还被描述为作为用于动物组织着色的着色添加剂，其赋予它诱人的红色色调。

近年来，已经开发了用于配制类胡萝卜素制剂的不同步骤，这些步骤，除它的稳定性之外，尤其要设法保证它的正确吸收以及因此它的生物可用性。整体来看，这些特征是确定待用制剂种类的那些特征。

已经描述了许多改进着色能力和增加吸收的方法，为此已经尝试将结晶的尺寸减少至小于10微米。在Chimia，21，329，(1967)中描述了在胶体油中的制剂，其另一方面具有稳定效应，如在Food Technol.，12，527，(1958)所示。它以这种方式的应用显示出很大的限制，因为它与水的混溶性低。

此外，类胡萝卜素，和特别是角黄素的水性制备是非常难的。事实上，考虑到它相对非极性的结构，必须考虑类胡萝卜素的水溶性是极低的，这意味着在获得高水平着色方面有很大限制。

已经测试了各种设计，例如使用水可溶混的有机溶剂，例如乙醇或丙酮，以及与水接触，其将溶解类胡萝卜素并且将产生非常小的可吸收颗粒。这些是描述在EP 65193和US 4726955中的实例。然而，即使在这些类型的溶剂中，类胡萝卜素的溶解度也非常低，并且将需要大量的溶剂以达到可接受的结果。

其它工艺包括使用适当赋形剂的制剂。因而，根据DE 642307中描述的方法，将类胡萝卜素溶于油，或者根据DE 861637溶于氯仿，并且与淀粉、奶粉或类似物一起喷射在赋形剂上。然而，除不容易分散在水中之外，这些制剂显示出抗氧化稳定性的主要问题。

为了这个目的，如在Chimia，21，329，(1967)以及在Fr P1056114和US 2650895中所描述的，在乳液的制备中加入明胶获得最好的结果。

和水可分散的制剂有关的最大的进展包括Chimia，21，329，(1967)，DE 1211911和DE 2534091中描述的实例。依据这些实例，类胡萝卜素溶于氯仿或二氯甲烷类型的在水中不混溶的溶剂中，并且所获得的溶液通过与明胶和糖的水溶液的均质化而乳化。消除有机溶剂产生凝胶，作为选择，该凝胶可以被喷射在干燥的赋形剂上，采用这种赋形剂获得真正水可分散的制剂。因而胡萝卜醇的稳定性显著地增加，并且同时确保了它的生物可用性高达一定的点。

参考资料具有角黄素以及其它类似类胡萝卜素的制剂的其它实例，例如在pH受控的特定的乳化剂存在下的液体分散体，或者采用微囊化工艺的制剂技术，即制造内部含有所述颜料的小胶囊，其保护不受空气中氧的直接作用。

在来自蔬菜来源的类胡萝卜素的特定情况下，例如叶黄素或者玉米黄素，它们的最主要的来源是金盏花，在水性途径中的溶混性通过皂化这些胡萝卜醇的脂肪酸酯和羟基基团获得，这引起水溶性皂的形成，并且同时释放类胡萝卜素。

涉及主要由叶黄素和玉米黄素组成的金盏花皂的应用的参考文献是参考资料中常见的，例如之前陈述的那些，原样或负载在矿物质赋形剂上用于产生动物食品中的预混合物。这能够被认为是它最常见的制剂。

因此，如已经示出的，参考资料具有大量有关水可分散形式的合成的类胡萝卜素制剂的介绍，以及在它的酯的皂化过程中“原位”产生的皂中分散体中的植物胡萝卜醇产品的介绍。

这些产物的商业可用性已经导致它们单独在饲料的制备中应用。将角黄素和金盏花胡萝卜醇制剂以固体的形式和以适当的比例混合以获得期望的颜色。这是惯例。

然而，没有在水可分散的制剂中的动物饲料用颜料制品的应用先例，其中所述水可分散的制剂同时含有合成的类胡萝卜素、角黄素以及来自皂化的金盏花提取物的植物胡萝卜醇。

在本文中描述了含有角黄素和金盏花皂的混合物的液体类胡萝卜素制剂，其适合于在预混合物和动物饲料制备中用作着色添加剂，并且与描述和迄今销售的那些着色添加剂相比具有显著的优点。

如在以下本发明的详细说明中能够被检验的，这种制剂因此显示出的特殊特征，这些特征使得要获得着色活性相对于单独施用所述类胡萝卜素获得的着色活性显著增加。

已经对蛋黄中获得的着色进行了比较研究，所述蛋黄在含有本发明主题的制剂的饲料中使用，以及在其它含有两种粉末形式商业产品(角黄素和金盏花胡萝卜醇)的饲料中使用。

在这些测试中，为了控制贯穿处理期间获得的着色的演变，将达到的值记录以“a”和“b”Minolta等级。

所获得的结果是结论性的，并且显示为了达到相同的着色水平，使用作为本发明主题的液体制剂，平均起来需要约20％较少的总类胡萝卜素。

因此，相对于使用单独的粉末产物获得的着色效率，在本发明中描述的液体制剂显示出在蛋中着色效率方面显著的进步。这种令人惊讶的性能可以发现是各种因素的综合结果。

根据微观的观点，由于添加皂促进了类胡萝卜素颗粒在饲料中的均匀分散，因此显著的进步必然是突出的。这允许类胡萝卜素配量中的显著改进，并且从而调节了剂量和每日进食量。直接后果是在它所沉积的组织中的着色结果均匀性的进步。

从新陈代谢的观点出发，重要的优势与已经已知的并且完全探明的在肠水平的类胡萝卜素吸收困难相关联。根据本文中提出的制剂，类胡萝卜素在食物中的释放是即时的，这将促进它的吸收并且因此增加它的效率。

在实践水平，必须突出另外显著的方面。从而，包括具有高比例的皂的基质的液体产物的制备将允许它在它制备的最后阶段直接应用在食物上。因而给出对组成食物的颗粒的有效并且均匀的覆盖。

本文中描述的制剂的一个特征是增加类胡萝卜素抗氧化以及其他抗相关的降解过程的稳定性，所述特征构成对于着色效率增加的重要论据。

为了证实这些进步，对这种类型的混合物相对于不含有添加的皂的市售产品的稳定性，已经进行了许多比较研究。一些结果示于表I。

表I：液体颜料的加速稳定性的比较研究。

加速稳定性的研究是在空气存在下，于上升至70℃的温度下进行的。保留率百分比表示为热处理之后剩余的角黄素的比例。

(*)CTX+JBM是本发明主题的制品，并且其由角黄素制剂与金盏花皂的混合物组成，其根据本发明描述的那样制备。

从上表能够获得一系列非常重要的结论。首先，它显示出在通过通常的方法获得的角黄素制剂中，在70℃下的热处理和在空气存在下引起显著的降解。在17个小时后，保留率是94.3％，并且在48个小时后，在这些条件下它下降至84％。

关于根据本CTX+JBM发明制备的产物，热处理引起低得多的降解，17小时后的保留率百分比是98.52％，并且48小时后剩余在93％。

所获得的结果显示出，虽然凝胶，其在它通常的制剂中角黄素是确定稳定的，但添加由金盏花含油树脂皂化制造的皂引起额外的稳定效应，即使在极端降解条件下。

已经证明，即使相对少地添加这种皂，还是会发生这种作用，其使得能根据必要性度量皂的添加量。

虽然对于这种稳定性增加的理由现在不能够完全解释，但是能够记录到可以帮助澄清这个事实的一系列论据。

从金盏花含油树脂的皂化产生的皂含有高比例天然产物、橡胶、蜡等等，其可以用作防护剂，降低与大气氧接触的可能性。这种保护效应将类似于这些相同产物在包含在金盏花含油树脂中的胡萝卜醇上具有的那些保护效应，其在那些条件下显示出高稳定性。

此外，所述皂含有高比例的胡萝卜醇、环氧化物以及其它类胡萝卜素衍生物，因为它们的抗氧化剂能力，它们还将用作抵抗角黄素本身降解的防护剂。

最后，主要由来自含油树脂皂化的脂肪酸碱性盐导致的表面活性特性可以帮助降低角黄素结晶与空气的表面接触，并且从而保护它不受氧化以及有助于它的稳定性。

此外，已经证实皂的添加不影响角黄素在最终产物中的生物可用性，其通过确保类胡萝卜素稳定性的仅有事实，可以预计增加了它的着色活性。

要重要指出的是另一个方面，虽然从稳定或着色能力的观点看不意味着进步，但是从它的商业用途的观点看则是。因此，添加红色着色剂，例如角黄素，其来自黄色胡萝卜醇的混合物，例如含在金盏花皂中的那些，使得它们能混合并且从而在用于食物的添加剂制品中给出大范围的诱人颜色。

从工业的观点看，重要的是制备制剂所必须的简单装置。与用于参考资料中示出的其它种类制剂所描述的或多或少复杂的工业装置相比较，在本文描述的情况下，使用仅仅装备有效的搅拌器和温度控制的反应器装备就足够了。

本文描述的步骤的另一个重要的优点在于在已经描述的全过程中已经获得的成本的降低。因而，除已经陈述的装置简单性之外，反应物的特性和反应条件和最终产品的分离方法都有助于降低生产成本，从工业的观点看这使得该步骤是一种良好的备选方案。

发明详述

如上所述，在本发明中描述了液体形式的水可分散的类胡萝卜素制剂，该制剂含有角黄素和皂化的金盏花的提取物的混合物，并且考虑到它们的制备特征，其证明了与通过通常方法获得的在蛋和组织上的着色能力相比高得多的着色能力，所述通常方法包括单独施加这些胡萝卜醇。

虽然从一开始，角黄素通常通过合成制备，以进行它的制备，但即使不常见，也可以使用通过从天然来源提取而获得的富含胡萝卜醇的产物。

用于制备本发明主题的制剂的工艺的第一个阶段包括获得来自角黄素的水溶形式。

有用于制备适合于食物的着色添加剂的角黄素制剂的不同步骤。通过将角黄素溶解在和水不混溶的有机溶剂中，并且使其与含有碳水化合物和蛋白质的水溶液同助剂一起接触，制备水可分散的凝胶是正常的。消除溶剂使得能制备在水介质中可分散的凝胶。

通过将它喷射在干燥试剂的床上能够完成这种凝胶的配制工艺，其中采用所述干燥试剂的床制备微胶囊是合理的。前体凝胶和所喷射的产物二者都能被用作本文描述的制剂的前体。

第二个阶段包括制备含有胡萝卜醇叶黄素和玉米黄素的水溶形式，其从富含这些胡萝卜醇的植物来源获得，优选金盏花含油树脂。

通常使用的金盏花含油树脂含有10-15％的全部胡萝卜醇。然而，可以使用通过浓缩或纯化的工艺获得的，具有显著较高的全部胡萝卜醇含量的含油树脂。在任何情况下，根据表示为叶黄素的黄色胡萝卜醇的总量，调节皂的剂量。

水可分散的形式包括金盏花皂，该金盏花皂根据通常的方法，通过在碱性试剂，例如碱性氢氧化物或碱土或金属的醇盐，的作用下，在水性或水醇的介质中，金盏花含油树脂的部分或全部的皂化的工艺制备。使用水性氢氧化钾作为水性介质中的皂化试剂已经获得了最好的结果。

如前所述，关于所添加金盏花皂的量和特征，存在大量的可能性。事实上，少量添加皂产生着色能力显著的进步以及对角黄素相当大的稳定效应。

取决于在金盏花含油树脂中总胡萝卜醇的比例，其表示为相对于所使用的角黄素量的叶黄素的当量数量，并且取决于期望的颜色，加入以制备所述制剂的皂的量是固定的。

取决于胡萝卜醇和助剂中每一个的使用量，所制备的制剂将含有每1000份溶液1份总类胡萝卜素到每1000份溶液500份总类胡萝卜素。

与请求保护的制剂的特殊特征相关的另一个重要方面基于赋形剂与助剂的特性和量。

如前所述，从水可分散的角黄素制备制剂，该水可分散的角黄素确保存在用于最终产物的试剂，例如碳水化合物、蛋白质以及，如果适当的话，无机赋形剂，其有助于通过附加的胡萝卜醇的稳定性增加着色活性。

此外，伴随皂化的金盏花提取物，构成所请求保护的制剂的另外成分的皂、橡胶、蜡以及其它试剂的存在，是所有胡萝卜醇稳定性增加以及因此它的着色效率增加的基础。

这些助剂的量与用于制备所描述制剂中使用的角黄素和金盏花皂的相关量成比例，并且因此覆盖浓度的宽的范围。

制备合格产品中一个重要的因素是搅拌。不管之前角黄素制剂的种类，当在金盏花皂上施用强力搅拌确保良好的成分混合时，获得最好的结果。一旦完成添加，使搅拌持续1分钟至几个小时，优选1至3个小时，直到获得完全均匀的混合物。尤其当添加角黄素与金盏花皂的顺序改变时，并入另外的搅拌体系是有用的，如Ultra-Turrax或类似物。

在一些情况下，为了流化所述皂以获得更均匀的混合物的目的，推荐添加少量的无机酸，例如磷酸、盐酸、硫酸或类似物，或者甚至有机酸。在这些情况下，必须缓慢和小心地添加，并且其中强力搅拌避免了酸的高浓度区域。在任何情况下，最终的pH值必须保持超过9。

虽然不是关键参数，温度仍然有很大的影响，达到能够流化分散体介质从而获得更均匀的混合物的程度。温度值通常的在5℃至95℃。然而，取决于流动性以及因此所使用金盏花皂的组分，调节所述值，最好的结果在25℃与70℃之间的温度下已经获得，。

在通常的运行条件下，空气的存在不认为是显著的风险。然而，推荐使用氩或氮惰性气氛以获得最佳的结果。

所描述的制剂的特别有用的特征是它是液体。因此，能够以不同的方式并入这种制剂，在这些方式之中，从实用的观点看，喷射或喷洒在饲料上被认为是最适当的，所述饲料优选已经粒化并因而降低了热冲击，该粒化工艺将在胡萝卜醇上引起。

因而，确保了胡萝卜醇完全均匀的分布在整个所有的饲料内，并且还通过制剂内防止热或氧化降解的助剂的存在形成了精细的保护膜。

如通常在皮肤上和蛋黄内使用的，与单独使用粉末状胡萝卜醇相比，这方面是调整更大的着色效率以及显色中更大的均匀性的原因之一。

具体实施方式

下文将描述如何实施所述的本发明的一系列实施例，所述实施例不具有任何限制特性。

实施例1

根据以下原材料的比例进行金盏花含油树脂的皂化：

190g金盏花含油树脂

76g 50％的氢氧化钾

以及在强力搅拌下加热至70-80℃直到皂化完成。

用添加的磷酸和水酸化以调节浓度高达约20至25％皂之间的值。

将这样制备的混合物在强力搅拌下，在使得总金盏花胡萝卜醇与角黄素相比的最终比例为15∶1的情况下，与助剂一起倾倒到得自角黄素、蔗糖和明胶的制品上。

维持搅拌一个小时，让它逐渐达到室温。

结果是胡萝卜醇在水性介质中完全均匀的分散体，其可用作动物饲料中的着色添加剂。

实施例2

使用如下物质进行金盏花含油树脂的皂化，获得根据实施例1相应的皂，

400g金盏花含油树脂

160g 50％的氢氧化钾

以及在强力搅拌下加热至80℃直到皂化完成。

在使得总金盏花胡萝卜醇与角黄素相比的最终比例是10∶1的情况下，将微胶囊形式的角黄素的当量数加入这种皂。

水被添加并且使用磷酸以及维持搅拌30分钟进行酸化。

连接ultraturrax搅拌器并且维持搅拌2个小时，同时它冷却至室温。

获得胡萝卜醇在水介质中均匀的制品，其在动物饲料中适用作添加剂。

实施例3

根据实施例2进行金盏花含油树脂的皂化，维持加热45分钟，因此没有完全皂化。

在这些条件下，维持约60-65℃的温度，在使得总金盏花胡萝卜醇与角黄素相比的最终比例是20∶1的情况下，添加微胶囊形式的角黄素的当量数。

维持加热直到金盏花含油树脂酯的皂化完成，并且不用冷却，添加水并且用磷酸使其酸化，维持搅拌30分钟。

连接ultraturrax搅拌器并且搅拌30分钟同时让它冷却至室温。

结果是红色和黄色胡萝卜醇的水分散体，其适合用作动物饲料中的颜料。

Claims (14)

1.液体形式的水可分散的类胡萝卜素制剂，其由角黄素和皂化的金盏花的提取物的混合物组成，该制剂对于每1000份溶液含有1至500份的总类胡萝卜素，所述溶液适合在动物饲料工业中用作着色试剂。

2.根据权利要求1的类胡萝卜素制剂，其中所用的金盏花提取物已经经历了胡萝卜醇酯的部分或全部皂化的工艺。

3.根据权利要求1的制剂，其中通过合成，或者通过从天然来源提取，获得原始的角黄素。

4.用于制备权利要求1所描述制剂的步骤，其由以下阶段组成：

-通过金盏花提取物的部分或者全部皂化获得皂，

-制备水可分散的角黄素制剂，

-将两种产物在受控的搅拌和温度条件下混合。

5.根据权利要求4的步骤，其中通过碱性试剂，例如碱性氢氧化物或者碱土或者金属醇化物的作用，在水性或者水醇介质中，使所述金盏花提取物经历它的胡萝卜醇酯的部分或者全部皂化。

6.根据权利要求4的步骤，其中以如下形式制备含有角黄素的可分散的产物：微胶囊化的、分散体或者凝胶形式，或者任何其它允许胡萝卜醇在水性介质中均匀分散的制剂。

7.根据权利要求4的步骤，其中用强力搅拌进行所述金盏花皂与水可分散的角黄素的混合，直到获得均匀的混合物。

8.根据权利要求4至7的步骤，其中取决于所用的搅拌条件，使混合物的搅拌维持1分钟至几个小时，直到获得完全均匀的混合物。

9.根据权利要求4至8的步骤，其中为了保持足够的流动性以获得均匀的混合物的目的，取决于所用成分的组成和粘度以及取决于所述搅拌条件，将所述混合物的温度保持在5℃至95℃，优选25℃至75℃。

10.根据权利要求4的步骤，其中在不存在空气的情况下，通过利用氩或者氮的惰性气氛，进行所述混合。

11.根据权利要求1获得的制剂用于制备动物饲料用添加剂、预混合物或者产品的用途。

12.根据权利要求1获得的制剂用于制备动物用饮料的用途。

13.根据权利要求1获得的制剂用于着色蛋和动物组织的用途。

14.权利要求1中描述的液体制剂的应用步骤，其包括：添加在动物饲料上，使得能够确保类胡萝卜素混合物的均匀分布，从而有利于它对所述饲料的稳定影响。