CN102651974A - 肉碱颗粒及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种肉碱颗粒的制备方法，其包括以下步骤：（a）制备包含至少65%（w/w）肉碱的水性溶液，（b）制备包含二氧化硅的颗粒载体，该载体的平均粒径大于150μm，和（c）将水性溶液和载体混合。本发明还涉及一种肉碱颗粒。

Description

肉碱颗粒及其制备方法

技术领域

本发明涉及肉碱颗粒及其制备方法。

背景技术

肉碱（维生素BT；3-羟基-4-三甲基铵-丁酸）是一种由赖氨酸和蛋氨酸生物合成的季铵化合物。在活细胞中，该化合物用于在脂类断裂产生的代谢能量时，将脂肪酸从细胞质运送到线粒体过程中。肉碱存在两种异构体。其生物活性形式为L-肉碱，而它的对映体D-肉碱是非生物活性的。纯L-肉碱可以通过微生物过程制备获得或通过有机合成及系列纯化步骤获得。

由于它具有维生素类似的功能，L-肉碱在药学、食品和化妆品领域有广泛的应用。已知L-肉碱在能量代谢及对人类和动物的心血管、肌肉和神经系统具有积极作用。L-肉碱还可以用于其他用途，例如作为酵母和细菌生长的营养组分。人类和动物可以口服肉碱。

固体L-肉碱具有高吸湿性。因此，其粉末混合物具有较低的稳定性，特别是可贮存性，在工业，特别是食品工业中仅有有限的应用。

现有技术中，已采用各种方法克服其吸湿性问题。为降低其吸湿性，EP0434088 B1揭示，采用L-肉碱盐和L-酒石酸制备片剂或胶囊。

US 2009/0082449公开了获得肉碱粉末或颗粒的方法。将肉碱涂在固体载体上获得一种涂层颗粒。在第一种方法中，通过制备一种水性悬浮液和喷雾干燥方法，将一种水性肉碱溶液涂覆于固体载体上。然而，喷雾干燥过程在喷雾干燥溶液中需要大量的水，这就是问题，因为水在随后的蒸发过程中需要大量的能量和时间。在第二种方法中，要将固体肉碱和固体载体混合。在第三种方法中，包含少量肉碱的起始原料的液体溶液，例如渗透或发酵产物，与载体混合，然后进行干燥获得颗粒。同样地，必须使用的相对大量的水在随后的过程中要去除，会消耗能量和时间。如[0093]部分所描述，该颗粒倾向于形成凝聚颗粒。

JP 08-012569公开了一种涂覆有肉碱氯化物的颗粒的制备方法。根据这种方法，将含有30%到60%重量的肉碱氯化物的水性溶液与载体混合，该载体优选为二氧化硅载体。干燥后，将产物与有机粘结剂混合，压成片剂等。

然而，现有技术中的这些方法具有各种缺陷。首先，从颗粒中去除大量的水需要很长时间，消耗很多能量。此外，现有技术所制备的颗粒通常具有有限的流动性。随着时间的推移，流动性的降低表明肉碱的吸湿性。颗粒的流动性和流动性在一定时期内的维持时间是很重要的产品特性。好的流动性对处理颗粒是很重要的，例如，在包装和给颗粒按比例配料过程中。低流动性的颗粒容易与例如容器和装置的内表面等表面粘结。当通过机械装置包装或按比例配料颗粒的时候，就会产生问题。此外，当肉碱或肉碱颗粒与其他组分，例如动物饲料产品混合时也会出现吸湿性的问题。在食品、饲料或饲料和食品的添加剂中，肉碱经常要与其它营养组分或其它饲料或食品的添加剂混合。由于肉碱的吸湿性，降低的流动性，在这些混合物中常会发现结块。

本发明解决的技术问题

本发明所要解决的技术问题是，提供一种克服以上问题的肉碱颗粒及其制备方法。

特别是，本发明还提供一种简单、方便的肉碱颗粒制备方法。该方法具有较少的反应步骤、低能量消耗，并在相对短的时间范围内完成的特点。应当避免诸如在较长的时间内在高温下的喷雾干燥以及干燥等消耗能量较为集中的步骤。

本发明解决的另一个问题是，提供具有低吸湿性、高流动性的肉碱。肉碱可以长时间贮存，而不会发生材料变质的现象。特别是，可以降低或抑制肉碱在贮存长时间后的结块现象。此外，肉碱与如饲料等其它组分的混合物也具有预期的高流动性、低结块性。在肉碱或其剂型在更长时间的贮存过程中，不需要用昂贵的密集的特殊的包装来限制或避免结块。

本发明解决的另外一个问题是，提供具有相对大粒径的肉碱颗粒。这是很有益处的，因为通常情况下，较大粒径可以提高流动性。

本发明解决的另外一个问题是，提供一种肉碱颗粒的制备方法，起始原料的除尘和中间产物都可以避免。

发明内容

令人惊奇的是，本发明是通过权利要求所描述的方法、肉碱颗粒及其用途实现的。说明书中的具体实施例进一步详细描述。

本发明所涉及的肉碱颗粒的制备方法，由以下步骤组成：

（a）制备包含至少65%（w/w）肉碱的水性溶液，

（b）制备包含二氧化硅的颗粒载体，该载体的平均粒径大于150μm，以及

（c）将水性溶液和载体混合。

肉碱是包含羧基基团和季铵基团组成的两性离子。包含步骤（a）的溶液的肉碱通常通过将肉碱或其盐溶于水获得。用于制备步骤（a）中的溶液的肉碱优选为两性离子肉碱。然而，还可以采用肉碱盐制备溶液，例如氯化盐、硫酸盐或硝酸盐。步骤（a）中的用于制备水性溶液的肉碱优选为，非光学活性阴离子的肉碱盐。根据本发明，可以获得低吸湿性，而不需要提供例如有机盐等络合盐形式的肉碱，所述有机盐特别是包含多于3个碳原子的有机盐，例如酒石酸盐或柠檬酸盐。

步骤（a）中的水性溶液包含至少65%（w/w），优选大于70%（w/w），大于75%（w/w），或大于76.5%（w/w）的L-肉碱。在优选的实施例中，溶液接近饱和或饱和溶液或过饱和溶液。优选地，溶液为澄清溶液。

通常情况下，包含这样的高含量的L-肉碱的水性溶液是在提高的温度下获得的。在本发明优选的实施例中，水溶液的温度至少为60℃，优选至少为70℃，或至少为75℃。优选地，温度在60℃和90℃之间，更优选在75℃和85℃之间。另外还发现，这样提高的温度的校正是有益的，因为可以支持步骤（c）中稳定颗粒的形成。这可能是由于被加热的溶液，其粘性降低。因此，在提高的温度下制备步骤（a）的水性溶液后，优选地，在步骤（c）中，将该溶液与载体在相同或基本相同的温度下，或二者之间没有溶液的降温条件下混合。

例如，在容器中提供15%到35%(w/w)水的，添加65%到85%(w/w)肉碱或其盐，在提高的温度下搅拌，直至肉碱溶解，同时减少该溶液的粘性，得到步骤（a）的溶液。

在优选的实施例中，步骤（a）的水性溶液主要由水和肉碱组成。在该生产工艺中可能存在杂质，如副产物。以水性溶液中的固体总量为基准，非肉碱固体含量可能低于5%(w/w)、低于2%(w/w)或低于1%(w/w)。在本发明的另一个实施例中，肉碱与至少一种其它可溶性组分混合使用。例如，依据终产物的用途，可以包括进一步的活性试剂。在食品中，其它营养组分可以包括，例如维生素、氨基酸、可食性矿物质，例如吡啶甲酸铬。此外或可替代的是，还可以包括辅助试剂，例如那些提高颗粒稳定性和可处理性的物质。

步骤（a）中的水性溶液应该具有一定的粘性，这样就可以在普通容器中倾倒或喷雾。在本发明的一个优选的实施例中，在70℃温度下或溶液（a）制备的温度下，步骤（a）中的肉碱溶液的粘性在0.5到150mPas之间，更优选的在0.8到50mPas之间。

根据本发明，颗粒载体的平均粒径高于150μm，优选高于180μm，高于200μm或高于220μm。令人惊奇的是，在本发明特定过程中，当采用大粒径载体时，可以获得具有较高流动性、较低吸湿性的稳定颗粒。在本发明优选的实施例中，载体的平均粒径（d50）在150和1000μm之间，更优选的在180和800μm之间，或220和500μm之间。在特别优选的实施例中，优选的载体大小，特别是用于食品或食品添加剂的，在约200和约300μm之间。可以根据ISO13320:2009测量平均粒径（d50）。在本发明所述及的方法中，可以使用平均粒径大于1000μm的载体，但这些产品通常很少用于药品、食品或饲料方面。

在优选的实施例中，在本发明所涉及的方法中作为起始化合物的干肉碱与载体的比优选在0.5：1和5：1之间，或1：1和2.5：1之间，更优选的在1.3：1和2：1(w/w)之间。

在本发明优选的实施例中，在ISO5794-1条件下测量，载体的BET表面在100和1000m2/g之间，更优选的在150和600m2/g之间，或200和500m2/g之间。BET表面与粒子的特定表面有关。通常情况下，具有高BET表面（m2/g）的粒子吸收更多的水。

根据本发明，采用的载体包括二氧化硅。在优选的实施例中，载体为大粒子二氧化硅载体。现有技术中，大粒子二氧化硅是公知的，商业上可以获取的。依据生产工艺，通常粒子或多或少为球形。根据本发明，载体可以吸收至少一定量的水。这样的载体是商业上可利用的，例如Rhodia公司的品牌Tixosil或Evonik Industries的品牌SIPERNAT。例如，根据本发明，有用的二氧化硅载体为Tixosil 68、Tixosil 38X和SIPERNAT 2200，每种的平均粒径都大于150μm。优选地，二氧化硅载体主要由SiO2组成。由于阴离子和阳离子，例如硫酸盐和钠盐或其他金属氧化物，例如氧化铁，载体中可能含有少量的杂质。通常情况下，粒子的SiO2含量高于95wt.%或高于98wt.%。在本发明另外一个优选的实施例中，载体包括二氧化硅和至少一种其它金属氧化物，例如氧化铝。在这些载体材料中，二氧化硅含量可高于10%，高于50%或高于80%（w/w）。

在本发明一个优选的实施例中，在步骤（c）中，将水性溶液加入到含有载体的搅拌器中，搅拌。该搅拌器可以是普通的装置，例如立式搅拌器、立式螺旋搅拌器、桨叶式搅拌器、水平搅拌器或球形搅拌器。将水性溶液加入到混合物中，例如通过喷嘴或简单的空心管，优选地，水性溶液在一定的时间区间内加入到搅拌器，这样可以确保溶液被载体均匀的吸收。例如，在20分钟到3个小时内，将水性溶液加入，优选在30分钟和2个小时之间。通常情况下，需要调整进料速度，这样溶液可以高效的被载体吸收，从而获得均一的涂层。在步骤（c）中，水性溶液优选保持在提高的温度下。优选地，温度或温度范围选作为步骤（a）中的温度。此外，搅拌器也可以加热。整个反应可以在批量反应或联系反应中完成。

在本发明一个优选的实施例中，添加抗结块试剂。抗结块试剂是一种添加剂，可以抑制组分结块在一起，这样避免形成结块或连续的固体物。优选地，抗结块试剂选自可口服的试剂，在食品和药品应用中是必要的。特别优选的是基于二氧化硅的抗结块试剂。为了避免抗结块试剂与水性溶液和产品相互作用，优选地，抗结块试剂为疏水性的和抗水的。在本发明一个优选的实施例中，抗结块试剂为疏水二氧化硅颗粒。优选地，抗结块试剂为疏水二氧化硅颗粒，例如平均粒径低于50μm，低于30μm或低于20μm（d50，在ISO13320-1条件下测量）。这样的产品在现有技术中是公知的和可商业利用的，例如Evonik Industries的品牌SIPERNAT D17或SIPERNAT 22。在一个优选的实施例中，以载体总量为基准，添加的抗结块试剂量为0.5到10％，更优选的为1到5%（w/w）。优选地，本发明产品方法中，抗结块试剂在步骤（c）后添加，即水性溶液和载体混合后，或至少在添加至少水性溶液重要部分完成后。研究发现，抗结块试剂可以进一步提高颗粒的流动性。

令人惊奇的是，即使中断水性溶液的进料，连续搅拌混合物一定时间，也可以进一步提高终产物的流动性。在本发明一个优选的实施例中，在步骤（c）中，水性溶液在至少两个时间区间中被进料入搅拌器，期间中断进料，连续搅拌混合物。优选地，水性溶液在两个时间区间内被进料到混合物中。每个区间长度可在5分钟到40分钟之间，优选在10分钟到30分钟之间。优选地，在第一个区间，加入40%到90%，优选50%到80%的水性溶液。在第二个区间，加入剩余水性溶液。中间间断时间长度为5到40分钟，或10到30分钟。间断时间应该足够长，这样搅拌器中的肉碱可以被载体吸收或基本吸收。当所有的水性溶液加入完成后，优选地，将混合物进一步搅拌一定时间，例如至少2分钟，优选3到20分钟。

时间区间的长度，每个区间中加入的水性溶液的量，载体的量和搅拌器速度是相互关联的，被相应调整，这样溶液可以均匀的被载体吸收。

在本发明一个优选的实施例中，步骤（c）包含以下步骤：

（c1）将水性溶液的第一部分加入搅拌器，

（c2）停止向搅拌器中加入水性溶液，搅拌混合物至少3分钟，

（c3）将水性溶液的第二部分加入搅拌器，

（c4）停止向搅拌器中加入水性溶液，搅拌混合物至少3分钟，

其中，抗结块试剂可以选择性的在步骤（c3）后或步骤（c4）后或期间加入，

其中，在步骤（c1）到（c4）过程中搅拌搅拌器。

如果需要的话，肉碱颗粒可以进行随后的加工步骤，例如筛分。

本发明的目的还可以是通过本发明的方法获得的肉碱颗粒。该肉碱颗粒具有稳定、低吸湿性的特点。

本发明的另一个目的是肉碱颗粒，其中颗粒主要由涂覆有肉碱的二氧化硅载体组成。优选地，所述的颗粒的平均粒径大于160μm或大于200μm。例如，平均粒径可以在200到700μm之间，或在220到400μm之间。本发明的颗粒可以包含至少5%或至少10%（w/w）的肉碱。在本发明的一个优选的实施例中，以固体总量为基准，肉碱颗粒由或主要由30到95%（w/w）的二氧化硅载体和70到5%（w/w）的肉碱组成。由于例如杂质的存在，肉碱颗粒可以含有小于10%，小于5%或小于2%（w/w）的其它组分。

在优选的实施例中，颗粒主要包含具有肉碱涂层的单一载体粒子。所述的颗粒基本不含涂层载体粒子的聚集体。这样确保本发明的颗粒的均一性和高流动性。在该实施例中，所述的颗粒不同于US 2009/0082449中[0093]部分描述的涂层载体粒子聚集体颗粒，其中的粒子是涂层载体粒子的聚集体。

在本发明的一个优选的实施例中，颗粒的吸湿性较低。可以通过ISO12571:2000方法测定吸湿性。

本发明所述的颗粒具有较好的流动性。优选地，颗粒的堆积角低于45°，更优选的低于40°或低于35°。堆积角可以通过DIN ISO4324方法测量。

在本发明的一个优选的实施例中，肉碱是纯的或基本纯的L-肉碱。由于杂质的存在，可以含有少量的D-肉碱。在一个次优选实施例中，肉碱可以是外消旋化合物或D-肉碱。

本发明的另一个目的是本发明所述的肉碱颗粒在食品、药品或化妆品组合物中的应用。在这里，术语“食品”是指人类和动物的任何食品或饲料。肉碱颗粒可以通过服用给人类或动物，例如牛、马、猪、家禽、鱼或宠物，例如猫和狗。

肉碱颗粒可以与其它化合物混合。这些化合物可以是适于作为食品成分或食品添加剂的物质。本发明中，术语“食品成分”是指单一物质或混合物质，他们可以选择性的含有一种或多种添加剂，可以用作人类的营养物质，可以以非加工、加工和/或制剂形式被人类或动物所消化。“食品添加剂”是添加到食品中，改变这些食品的某些特性的物质，例如外观、组分、浓度、味道、气味、贮存性、可加工性等，或由于生理上或营养方面的原因。例如，食品添加剂包括，但不限于，甜味剂、填充剂、风味剂、酸化剂、防腐剂、矿物质、维生素、氨基酸、抗氧化剂、酶、色素、乳化剂，提高压缩功能的试剂等等。

其它化合物还可以是传统上用于药品组合物制备的物质或物质混合物，它们本身不是活性成分或试剂。“药品组合物”是应用于或置于动物或人体内的物质或试剂，它们可以治愈或愈合和/或减轻和/或预防某些疾病、伤害或损伤或可以将身体的某个组织或器官的功能恢复到正常。这些通常用于药品组合物的制备，但本身并不是活性试剂的物质包括，但不限于赋形剂、润滑剂、风味剂、崩解剂、粘合剂等等。

本发明所述的肉碱颗粒及其制备方法解决了上述提到的问题。本发明所述的方法可以以相对简单的方式制备肉碱颗粒。本发明所述的方法可以在耗用较低能量，在较短的时间内完成，并采用简单的标准设备。

在本发明的方法中，工艺过程、溶液和载体可以调整，这样所使用的水基本可以被颗粒吸收。因此，耗能的干燥步骤，例如喷雾干燥步骤，就不是必须的了。优选地，本发明的方法不包括喷雾干燥步骤。进一步地，在提高的温度和/或延长时间内干燥涂覆的载体就不是必须的。相对照地，根据本发明，在提高的温度下，将包含高浓度肉碱的水性溶液与载体混合时，可以获得肉碱颗粒，而没有随后的加热和干燥步骤。优选地，大于30℃或大于50℃的干燥温度和/或大于10分钟或大于30分钟的干燥时间就不需要了。如上所述，“干燥”是指颗粒表面基本不湿或潮湿。然而，它们通常具有内水含量，因为涂覆工艺中所使用的部分水被吸收到颗粒核中。

采用本发明所述的工艺，可以得到高优质特性的肉碱颗粒。令人惊奇的是，该肉碱颗粒具有较低的吸湿性，在延长的贮存时间后保持流动性。即使该颗粒在贮存约3个月后，流动性基本不受影响。得到的肉碱颗粒具有较高的平均粒径，进一步提高了流动性。

根据本发明，在颗粒涂层中引入稳定性提高添加剂不是必要的，例如有机粘合剂。在优选的实施例中，本发明的肉碱颗粒主要由肉碱、载体和抗结块剂组成，优选以二氧化硅为基底。

实施例

水性肉碱溶液的制备

将10.5kg水加入搅拌的容器内。

将34.2kg干肉碱（左旋肉碱）添加到容器内。

将容器加热至80℃，搅拌直至固体被完全溶解。

微二氧化硅聚集体的制备

将23kg二氧化硅聚集体（Tixosil 68，Rhodia）加入到搅拌器内（例如Nauta型或水平浆式搅拌器）。将搅拌器开启。

水性肉碱溶液的进料和混合

在75℃到80℃温度下，通过喷嘴或空心管将肉碱溶液进料至运行着的搅拌器中。在第一个进料步骤中，在20分钟或更长时间内，大约2/3的水性溶液被加入到搅拌器中。第一个喂料步骤完成后，停止加入肉碱/水溶液，二氧化硅/肉碱/水混合15分钟。

在第二个喂料步骤中，剩余的水性溶液在10分钟或更长时间内加入到搅拌器中。立即加入684g的抗结块剂（二氧化硅）。混合7分钟，分离产品。得到67kg颗粒肉碱。

获得的颗粒具有良好的流动性和较低的吸湿性。平均粒径（d50）大约为262μm。平均粒径（d50）是根据ISO13320:2009测量的。

测量的颗粒堆积角为34.5°，而商业上可利用的喂料试剂的堆积角为53.3°。堆积角根据DIN ISO4324方法测量的。

HAUSNER比为1.18（表明为自由流动），而商业上可利用的喂料试剂的HAUSNER比为1.41（表示不可流动）。HAUSNER比是根据DIN 53194方法测量的。

Claims (15)

1.一种肉碱颗粒的制备方法，包含以下步骤：

（a）制备包含至少65%（w/w）肉碱的水性溶液，

（b）制备包含二氧化硅的颗粒载体，该载体的平均粒径大于150μm，和

（c）将所述水性溶液和所述载体混合，

其中不包括干燥步骤。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述水性溶液的所述温度大于60℃。

3.如前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，在步骤（a）中的肉碱溶液粘性在0.5到150mPas之间。

4.如前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，所述载体的所述平均粒径在150到500μm之间。

5.如前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，所述载体的所述BET表面在100到1000m2/g之间。

6.如前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，步骤（c）中，所述水性溶液被加入到含有所述载体的搅拌器中，同时搅拌所述搅拌器。

7.如前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，添加抗结块剂。

8.如前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，所述的抗结块剂为疏水二氧化硅粒子。

9.如权利要求6到8中至少一项所述的方法，其中，步骤（c）中，所述水性溶液在至少两个时间区间内被加入到所述搅拌器内，在该区间之间，所述喂料中断，同时搅拌所述混合物。

10.如前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，步骤（c）包括以下步骤：

（c1）将所述水性溶液的第一部分加入所述搅拌器，

（c2）停止向所述搅拌器中加入水性溶液，搅拌所述混合物至少3分钟，

（c3）将所述水性溶液的第二部分加入所述搅拌器，

（c4）停止向所述搅拌器中加入水性溶液，搅拌所述混合物至少3分钟，

其中，抗结块试剂在步骤（c3）或步骤（c4）的过程中或之后加入，

其中，在步骤（c1）到（c4）过程中搅拌所述搅拌器。

11.一种肉碱颗粒，其能通过任一前述权利要求所述的方法制备。

12.一种肉碱颗粒，其平均粒径大于150μm，其中，所述颗粒主要由涂覆有肉碱的二氧化硅载体组成，其中所述颗粒可选择性地包括抗结块剂。

13.如权利要求12所述的肉碱颗粒，其中，以固体总量为基准，所述的肉碱颗粒包含30到95%（w/w）的二氧化硅载体和70到5%（w/w）的肉碱。

14.如前述任一权利要求所述的肉碱颗粒的制备方法，其中，所述肉碱为L-肉碱。

15.如权利要求11到14中任一项所述的肉碱颗粒在饲料或食品组合物、药品组合物或化妆品组合物中的应用。