CN1285574C - 一种获得基于黄体素的新制剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明描述一种微晶黄体素，特别是以其酯形式的制剂的制备方法，其耐氧化并且可溶于亲水性和/或亲脂性介质中。对于这些制剂，黄体素的酯与抗氧化剂、植物油和/或有机溶剂混合，并且根据所需要的最终制剂的类型，将此初始混合物进入各种阶段。这些制剂适宜于直接应用于药物、食品和化妆品领域中作为色料。它们还可以用作食品添加剂。
Description
发明领域
本发明涉及一种新的由任何天然或合成来源起始生产黄体素制剂的方法，所述的制剂基本上是黄体素与各种脂肪酸的酯，其赋予这些分子高的附加值，这是由于它们使得可以获得其直接应用于食品、医药和化妆品领域的稳定制剂。
现有技术
传统上，已将类胡萝卜素认作是植物色素。事实上，它们以叶绿体内的光合色素-蛋白质复合物的形式出现在所有的绿色组织中。尽管类胡萝卜素的象征性的黄色至红色被叶绿素的绿色所掩盖的事实，但在秋天，当叶绿素分解和由脂肪酸的混合物酯化叶黄素时，在许多树的树叶上可以观察到由类胡萝卜素赋予的象征性的着色。少数例外的是，存在于所有物种的大多数树叶中的类胡萝卜素是β，β-胡萝卜素，叶黄素，堇菜黄素和新黄素。当然，还会遇到少量其它的类胡萝卜素，例如β，ε-胡萝卜素，β-隐黄素，玉米黄素，花药黄质，黄体素5，6-环氧化物和lactucaxanthin。许多花类或果类(番茄，橙子，辣椒，万寿菊等)，其显示从黄色至红色的颜色，是由于它们对位于它们叶绿体中的类胡萝卜素的着色，并且通常以被脂肪酸酯化的形式存在(G.Britton，S.Liaaen-Jensen，H.Pfander，Carotenoids，卷1A：Isolation and Analysis，201，Publ.Birkhuser，1995)。
可以将类胡萝卜素分为两类：纯烃类，所谓的胡萝卜素，其包括化合物如β-胡萝卜素，α-胡萝卜素，γ-胡萝卜素或番茄红素和叶黄素，含有氧化官能团的分子，这种类型的实例为虾青素(asthaxanthin)，辣椒红，角黄素(cantaxanthin)或叶黄素。这两组化合物根据它们的理化性质和在有机溶剂中的溶解度而不同地发挥作用。
所有这些化合物对于人类饮食起着重要作用，并且已深入研究了它们作为预防癌症和其它人类疾病的抗氧化剂和作为维生素A前体的性质。此外，由于它们黄色至红色的着色，将类胡萝卜素用作食品添加剂和人造黄油，黄油，油类，汤，调味料等的色料(Ninet等，Microbial Technology，第二版，卷1，529-544(1979)，Academic Press NY，Peppler H.J.和Perlman D.编辑)。
叶黄素，(3R，3’R，6’R)-β，ε-胡萝卜素-3，3’-二醇，是属于含有氧化官能团的叶黄素或类胡萝卜素的类胡萝卜素。它是一种多不饱和不对称的分子，其由类似于α-胡萝卜素((6’R)-β，ε-胡萝卜素)的碳主链组成，但在C-3处含有β羟基并且在C-3’处含有α羟基。其经验式为C40H56O2，其中分子量为568.85和下面的分子式：
黄体素
1907年，在燃烧分析和经典的分子量确定的基础上，对于从绿叶中分离出来的化合物，提议其分子式为C40H56O2，将其称为“叶黄素”(R.Willsttter和W.Mieg，Liebig’s Ann.Chem.，335，1(1907))。然而，对于从卵黄中分离出来的叶黄素而言，式C40H56O2假定了数年后(R.Willsttter和H.H.Escher Z.Physiol.Chem.，76，214(1912))，并且那时还不知道黄体素和先前从叶子中分离出来的化合物和称作“叶黄素”的是相同的。
从那时起，对于通过化学降解的经典实验来试图说明类胡萝卜素的分子结构的努力都没有成功，直到发现可以确认的片段。几年后(1928)，由催化氢化的实验证实了类胡萝卜素的高度不饱和的性质，然后第一次采用了术语多烯(L.Zechmeister，L.Von Cholnoky和V.Vrabély，Ver.Deut.Chem.Ges.，61，566(1928))。从那时起，在颜色和这些分子中存在的共轭双键数之间建立了清楚而直接的关系(R.Kuhn和A.Winterstein，Helv.Chim.Acta，11，87；116；123；144(1928)，和R.Kuhn和A.Winterstein，Helv.Chim.Acta，12，493；899(1929))。
由Karrer在基于氧化分解反应的研究中建立了黄体素(或“叶黄素”)的正确分子式(P.Karrer，A.Zubrys和R.Morf，Helv.Chim.Acta，16，977(1933))。
众所周知结晶形式的类胡萝卜素的不稳定性，并且一种使它们稳定的方法是制备油性分散体。而且，认为当类胡萝卜素分散在油中时，它们更容易被身体吸收。
一种使不稳定的化合物稳定化的备选方法是它们在淀粉基质中微胶囊化。
因此，专利US 2876160，US 2827452，US 4276312和US 5976575描述了通过将包括类胡萝卜素的各种化合物包入淀粉基质中，使它们在稳定性方面的显著增加。
在色料行业使用类胡萝卜素的主要困难之一在于它们在水中的零溶解度，因为它们的许多应用发生于水性介质中。在文件US 3998753中提到了溶解度的问题，并且通过下面的方法来解决：制备在挥发性有机溶剂如卤代烃中的类胡萝卜素溶液，并且用十二烷基硫酸钠的水溶液使它们乳化。
文件US 5364563描述了一种制备粉末形式的类胡萝卜素制剂的方法，该方法包括形成高沸点油中的类胡萝卜素的混悬液。用蒸汽使混悬液过热最多30秒，以形成油中的类胡萝卜素的溶液。接着，用胶体水溶液使该溶液乳化，然后喷雾干燥乳剂。
大体上，我们尚未发现这样的黄体素的制剂，其耐贮藏延长期氧化，同时溶解于亲油性或亲水性介质，允许它们作为用于食品，药品和化妆品中的色料，例如，或作为食品添加剂。大多数黄体素的商业样品由来自于植物的萃取物或含油树脂组成，其由于它们有限的抗氧化剂含量而稳定性不够。此外，难以将这些含油树脂用于亲水性环境中，原因在于它们在水中零溶解度，所以它们的使用限于亲油性环境中的应用。相反，我们的制剂由于它们抗氧化剂的可控含量而显示高的稳定性，并且优选可应用于亲水性和亲油性环境中。
发明简述
本发明描述一种根据它们的最终用途，配制，修整(finishing)或最终提呈获自任何天然或合成来源的黄体素，相关的化合物(基本上是黄体素和各种脂肪酸的酯)或两者的混合物的方法，该方法由在油和/或有机溶剂的存在下，以适宜的比例与抗氧化剂预混合组成。
根据该方法，可以得到：
-黄体素和/或相关化合物在植物油中的微晶混悬液；适宜于在亲油性环境中应用。
-CWD黄体素(可冷水分散的黄体素)；适宜于在亲水性环境中应用。
制备制剂的方法的每种变体包含下面的阶段：
黄体素和/或相关化合物在植物油中的微晶混悬液：
·将植物油与活性分子和抗氧化剂混合。
·将混合物磨碎。
CWD黄体素(可冷水分散的黄体素)：
·黄体素和/或相关化合物在有机溶剂，优选在抗氧化剂或植物油或两者的存在下的分子溶解
·活性分子的有机溶液与改性淀粉的水溶液乳化
·有机溶剂和水蒸发，直到得到干燥的剩余物和适宜水平的残余溶剂
·产品的干燥和修整。
所描述的方法赋予该分子足够高的稳定性(在适宜的包装条件下长于6个月)，以防止其在贮藏期间氧化。
发明详述
本发明的主要目的是各种随应用特性而变的制剂的制备方法，所述的应用中意欲使用黄体素和/或它的相关化合物。所述的方法由在油和/或有机溶剂的存在下，以适宜的比例预混合微晶黄体素和抗氧化剂而组成。第一种制剂，称为黄体素在植物油中的微晶混悬液，由将待配制的黄体素分子与可变量的植物油预混合。可以使用大量不同的植物油，并且最通常的但不唯一的，是向日葵油，橄榄油，玉米油，豆油，花生油，棉籽油等。黄体素和/或相关化合物的剂量取决于最终的浓度，适宜的是得到，混悬液的最通常的值为有效成分的含量为5至60％，优选为10至30％。为了增加混合物的稳定性，通常使用脂溶性的抗氧化剂，如天然的生育酚，并且优选D，L-(α-生育酚。相对于活性分子的重量，该化合物的比例为0.2至15％，并且0.5-10％，优选为0.5至5％。为了含有黄体素和/或相关化合物的制剂具有满意的生理学活性，必须减少晶体的尺寸。这由应用于液体混合物的普通研磨系统实现。本发明的一个特殊目的是球磨机，其使用直径为0.5至0.75mm的微球体，使晶体尺寸降低至10微米以下，优选5微米以下，甚至更优选2微米以下。但是，在采用适宜的球体和研磨条件的每种情况下，晶体的尺寸可以根据混悬液的特别应用而变化。晶体尺寸还决定混合物的流变性能，特别是其粘度，其还可以根据需要进行调节。
这些黄体素和/或相关化合物在油中的微晶混悬液适宜于在亲油性环境中应用。
第二种制剂，称为可冷水分散(CWD)黄体素制剂，是基于黄体素和/或相关化合物在有机溶剂中溶解，然后它们在改性淀粉中微囊化。本发明具体涉及被认为是天然的食品级溶剂的应用，如酰基酯，优选乙酸乙酯，乙酸丙酯，乙酸异丙酯，乙酸丁酯或乙酸异丁酯，作为包括在ICH第三类的组中的溶剂，其对于类胡萝卜素组分结合了相当高的溶解度以相容性。这些溶剂在国家和共同体水平，在医药和食品领域都是允许的(RDL12/04/90和RDL16/10/96)。根据ICH，残余溶剂的含量必须低于5000ppm，优选低于1000ppm并且更优选低于100ppm，这总是按液体混合物的干物质计。黄体素和/或相关化合物在有机溶剂中的浓度可以为1至50g/l，优选为10至30g/l。溶解的温度可以为室温至溶剂的沸点，优选为20至130℃。在有机溶剂中溶解分子的操作中，顺式黄体素的百分比是温度/时间关系的函数的事实表明：如果我们期望得到具有低含量该异构体的产品，那么使用低的溶解温度，或者非常短的溶解时间。因此，为了得到低水平的顺式黄体素，并且由于这些化合物在20-40℃等级的温度下，在这种类型的溶剂(酰基酯)中相对低的溶解度，优选在70至130℃进行溶解数秒。应当注意的是，反式异构体是天然的异构体，并且在这两种异构体的着色的颜色深浅方面的差别。另一方面，如果顺式异构体的水平不重要，可以在其条件下没有限制地进行溶解而不是达到分子水平的完全溶解。备选地，可以使用在相对低的温度(20-35℃)对这些分子具有更大溶解度的溶剂，如氯仿，二氯甲烷，THF等。在此情况下，可以在低温(约30℃)下进行溶解数分钟，而没有形成过分高比例的顺式异构体的危险。为了提高最终制剂的稳定性，将抗氧化剂，或几种抗氧化剂的混合物，优选如生育酚，棕榈酸抗坏血酸酯等，相对于活性分子的重量，它们中的每一种以0.2-30％，优选1至30％，优选10至20％的比例在有机溶剂中与黄体素和/或相关化合物一起溶解。还可以在混合物中混合植物油，即向日葵油、橄榄油、玉米油、豆油、棉籽油等，以帮助促进黄体素和/或相关化合物的溶解，和给予制剂额外的稳定性。黄体素/油的比例可以为10/1至1/10。
将由此得到的活性分子的溶液混合并用含有乳化剂微胶囊剂的溶液乳化，所述的乳化剂例如改性淀粉，更具体地是来自于淀粉的酯，优选来自于各种分子量的淀粉的琥珀酸辛烯酯，特别但不是排它的，来自于National Starch的Purity Gum 2000或来自于Roquette的Cleargum CO 01，所述的微胶囊剂形成自例如改性淀粉，更具体地是来自于淀粉的酯，优选来自于各种分子量的淀粉的琥珀酸辛烯酯，特别但不是排它的，来自于National Starch的Hi Cap 100或Capsul。乳化剂和微胶囊剂的混合比例可以为5/95至95/5，优选为25/75至75/25，并且更优选40/60至60/40。乳化剂和微胶囊剂混合物的每种组分的水含量是变化的，并且可以为1至30％，优选为5至20％，并且更优选为10％。将水相和有机相的混合物乳化，并且使用通常使用的Mantón Gaulin或微流体器(Microfluidizer)型压差均化系统，使得到的乳剂均质化，并且优选由切线摩擦均质化，例如用Ultraturrax型的乳化器，其时间根据由设备所供给的能量和将乳化的混合物的体积而变化，以帮助得到平均胶束尺寸为10微米以下，优选为2微米以下，并且更优选为0.1至1微米。
一旦已经形成乳剂，进行有机溶剂的蒸发，优选通过真空蒸馏在低于50℃的温度进行。由于发生溶剂蒸发，在淀粉基质中发生活性分子的微晶化。一旦已经蒸发掉溶剂，继续进行蒸发，其中连续地加入水，直到得到这样的残余溶剂的含量，其满足于法规中所规定的最高浓度的规定，和适宜于将应用于该液体混合物的干燥类型的干的剩余物。微囊化的黄体素和/或相关化合物的混悬液的干物质的适宜量为1至30％，优选为10至25％。
发现，按照本发明，通过高温喷雾(雾化(atomization))的干燥方法和通过流化床喷雾(粒化)的方法都适宜于干燥所得到的活性分子水性混悬液。另一种备选方法是冷冻干燥。
根据雾化的干燥方法，干燥空气的适宜进口温度将为100至200℃，而出口温度将为60至120℃。雾化产品的颗粒尺寸为10至100微米。为了增大颗粒尺寸且由此降低有效表面积，并且因而提高产品的氧化稳定性，可以将雾化产品送至修整工序，其由喷淋用于制剂的改性淀粉之一的溶液而附聚，或微囊化的活性分子在所述雾化产品的流化床内的实际混悬液组成，可以使颗粒尺寸达到50-500微米，优选为200-300微米。
粒化方法包括流化床造粒机的使用，其中放置晶种物质，其可以是传统的惰性物质，如糖颗粒，或待干燥的实际物质的微粉，其是在前面的粒化操作或在喷雾干燥操作中得到的。通过空气使颗粒保持运动的状态，并且流化床的温度保持于30至90℃，优选为50至80℃。通过预热至20至140℃的温度的空气，在流化床内，在保证待涂布的颗粒不过分地湿并且不形成块体的速度下，喷淋黄体素和/或相关分子的混悬液。粒化产品的颗粒尺寸为100至2000微米，优选为100至800微米，并且更优选为100至300微米。
不管通过哪一种方法完成喷雾干燥阶段，以及任选的附聚，可以将得到的颗粒送至通过涂布的修整工序。该涂布用按干重量计约0.5-10％的糖或甚至淀粉的水溶液进行。
实施例1
来自于Netzsch的Minizeta 003型实验室球磨机，按此顺序装入直径为0.5-0.75mm的微球体，30g的向日葵油(Koipe)，0.08g的D，L-α-生育酚(Merck)和20g的黄体素酯(eter)Xantopina Plus(Bioquimex)，其等价黄体素含量为40％。将混合物在3000rpm下研磨5分钟，得到45g橙色的，粘性液体。油性混悬液的分光光度分析显示：黄体素含量为15％。晶体尺寸小于10微米。
实施例2
将20g的黄体素酯Xantopina Plus(Bioquimex)，其等价黄体素含量为40％，重新悬浮于410ml的乙酸异丁酯中，并且加入0.8g的D，L-α-生育酚(Merck)。将混合物加热至沸腾(114℃)2分钟，达到固体的完全溶解。作为平行的操作，将26.65g的Hi Cap 100(National Starch)和26.65g的PurityGum 2000(Naional Starch)溶解于325ml的软化水中。使用来自于IKA的Ultraturrax乳化剂，将在水相上的热有机相在一个阶段中乳化10分钟，用Coulter LS230分析器测量的，得到的平均胶束尺寸为0.4微米。将乳剂转移至真空蒸馏系统，加入600ml的水，以便410ml的乙酸异丁酯与约700ml的水一起蒸发掉。得到225g的液体制剂(25.9％的干物质)，其中等价黄体素含量为2.6％(按干物质计为10.1％)。在Aeromatic AG实验室造粒机中干燥该液体制剂，采用的进口气体温度为90℃，并且产品温度达到70℃，得到橙色粉末，其等价黄体素含量为9.7％和水含量为2.6％。
实施例3
将20g的黄体素酯Xantopina Plus(Bioquimex)，其等价黄体素含量为40％，重新悬浮于410ml的乙酸异丁酯中，并且加入0.8g的D，L-α-生育酚(Merck)，1.6g的棕榈酸抗坏血酸酯(Merck)和8g的向日葵油(Koipe)。将混合物加热至沸腾(114℃)2分钟，达到固体的完全溶解。作为平行的操作，将21.5g的Hi Cap 100(National Starch)和21.5g的Purity Gum 2000(National Starch)溶解于325ml的软化水中。使用来自于IKA的Ultraturrax乳化剂，将在水相上的热有机相在一个阶段中乳化10分钟，用Coulter LS230分析器测量的，得到的平均胶束尺寸为0.5微米。将乳剂转移至真空蒸馏系统，加入600ml的水，以便410ml的乙酸异丁酯与约700ml的水一起蒸发掉。得到205g的液体制剂(25.0％的干物质)，其中等价黄体素含量为2.5％(按干物质计为10.0％)。在Aeromatic AG实验室造粒机中干燥该液体制剂，采用的进口气体温度为90℃，并且产品温度达到70℃，得到橙色粉末，其等价黄体素含量为9.5％和水含量为3.0％。
实施例4
将20g的黄体素酯Xantopina Plus(Bioquimex)，其等价黄体素含量为40％，重新悬浮于500ml的二氯甲烷中，并且加入0.8g的D，L-α-生育酚(Merck)。将混合物加热至35℃5分钟，达到固体的完全溶解。作为平行的操作，将26.65g的Hi Cap 100(National Starch)和26.65g的Purity Gum2000(National Starch)溶解于400ml的软化水中。使用来自于IKA的Ultraturrax乳化剂，将在水相上的热有机相在一个阶段中乳化10分钟，用Coulter LS230分析器测量的，得到的平均胶束尺寸为0.5微米。将乳剂转移至真空蒸馏系统，加入600ml的水，以便500ml的二氯甲烷与约800ml的水一起蒸发掉。得到200g的液体制剂(26％的干物质)，其中等价黄体素含量为2.6％(按干物质计为10.0％)。在Aeromatic AG实验室造粒机中干燥该液体制剂，采用的进口气体温度为90℃，并且产品温度达到70℃，得到橙色粉末，其等价黄体素含量为9.8％和水含量为2.0％。
Claims (32)
1.一种获得微晶制剂的方法，所述制剂基于源自任何来源，无论是天然的或合成的黄体素，其脂肪酸的酯或其混合物，所述方法由下述步骤组成：
a)取决于所使用的溶剂，在20-130℃的温度下，在抗氧化剂或植物油或两者的存在下，在食品级有机溶剂中溶解所述黄体素，
b)通过使用均质化装置，用改性淀粉的水溶液，将上一步骤得到的有机溶液乳化和微囊化，
c)蒸发有机溶剂和水，直到得到适宜于食品级商业化的残余溶剂的含量，并且发生黄体素的微晶化，
d)干燥和修整。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，将生育酚或棕榈酸抗坏血酸酯用作抗氧化剂，其比例为相对于活性分子的重量的0.2至30％。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于所述比例为相对于活性分子重量的10-20％。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述抗氧化剂是脂溶性的抗氧化剂化合物，按所述混合物中的黄体素的重量计，其比例为0.5至10％。
5.根据权利要求1至4任何一项的方法，其中所使用的油是植物来源的，为向日葵油、橄榄油、玉米油、棉籽油、花生油或豆油。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于，所使用的有机溶剂选自下述物质：二氯甲烷、氯仿、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丁酯或乙酸异丁酯。
7.根据权利要求1的方法，其中蒸发步骤c)的屏蔽是相对于所述混悬液的干物质，有机溶剂残余含量低于5000ppm。
8.根据权利要求7的方法，其中所述有机溶剂残余含量低于1000ppm。
9.根据权利要求8的方法，其中所述有机溶剂残余含量低于100ppm。
10.根据权利要求1的方法，其特征在于，将淀粉酯用作乳化剂/微胶囊剂。
11.根据权利要求10的方法，其特征在于淀粉酯是淀粉的琥珀辛烯酯衍生物。
12.根据权利要求1的方法，其特征在于，通过在进口空气温度为100-200℃和出口空气温度为60-120℃的温度下的雾化来进行所述液体混悬液的干燥。
13.根据权利要求1的方法，其特征在于，在对于流化床温度为30-90℃下，通过流化床喷雾来进行所述液体混悬液的干燥，用预热至20-140℃的空气将所述悬浮液喷淋到所述流化床上。
14.根据权利要求13的方法，其特征在于，在对于流化床温度为50-80℃下，通过流化床喷雾来进行所述液体混悬液的干燥。
15.根据权利要求1的方法，其特征在于，通过冷冻干燥进行所述液体混悬液的干燥。
16.根据权利要求1的方法，其特征在于，修整由用糖或改性淀粉的水溶液涂布所述的颗粒组成。
17.一种根据权利要求1至16中任何一项的方法可以获得的制剂，其特征在于，它由黄体素和/或其脂肪酸的酯的微晶颗粒组成，其具有低于10微米的测量为平均胶束尺寸的微晶体平均尺寸，并且平均颗粒尺寸为100-2000微米。
18.根据权利要求17的制剂，其中所述微晶体平均尺寸低于2微米。
19.根据权利要求18的制剂，其中所述微晶体平均尺寸为0.1至1微米。
20.根据权利要求17的制剂，其中所述平均颗粒尺寸为100-800微米。
21.根据权利要求20的制剂，其中所述平均颗粒尺寸为100-300微米。
22.一种根据权利要求1至16中任何一项的方法可以获得的制剂，其特征在于，它由黄体素和/或其脂肪酸的酯的微晶的雾化产品组成，其具有低于10微米的测量为平均胶束尺寸的微晶体平均尺寸，所述雾化产品的平均颗粒尺寸为10-100微米。
23.根据权利要求22的制剂，其中所述微晶体平均尺寸低于2微米。
24.根据权利要求23的制剂，其中所述微晶体平均尺寸为0.1至1微米。
25.一种根据权利要求1至16中任何一项的方法可以获得的制剂，其特征在于，它由黄体素和/或其脂肪酸的酯的微晶的雾化产品的附聚物组成，其具有低于10微米的测量为平均胶束尺寸的微晶体平均尺寸，平均附聚物尺寸为50-500微米。
26.根据权利要求25的制剂，其中所述微晶体平均尺寸低于2微米。
27.根据权利要求26的制剂，其中所述微晶体平均尺寸为0.1至1微米。
28.根据权利要求25的制剂，其中所述附聚物尺寸为200-300微米。
29.根据权利要求17至28中任何一项的制剂，其特征在于，它被0.5-10％干重量的糖或改性淀粉的水溶液涂布。
30.权利要求17至29中的制剂的任何一个作为着色剂的应用。
31.权利要求30的应用，其中所述着色剂用在食品、医药和化妆品行业中。
32.权利要求17至29中的制剂的任何一个作为食品添加剂的应用。
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