CN1980578B - 封装的亲水化合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于封装功能试剂如调味剂、香味剂、药物、维生素等的胶囊。所述胶囊适合用于封装憎水物质和亲水物质。所述胶囊包含微生物、基质成分和所述可封装物质，其中，后者包含一种或多种功能试剂。本发明还涉及一种用于制备所述胶囊的方法，以及含有所述胶囊的食物产品。

Description

封装的亲水化合物
技术领域
本发明涉及包含微生物的胶囊、包含所述胶囊的输送体系或食物产品，以及一种生产所述胶囊的方法。
背景技术
功能试剂(functional agent)、成分、分子或诸如调味剂、香味、药物、除草剂以及其他类似组合物的输送，对几乎所有应用科学来说都是一个问题。没有浓缩的、易传送和可加工形式的功能试剂稳定性，输送是不可靠的，并且，功能试剂只很少地在预定位置和时间显示出它们的有益性能。
当提到稳定功能试剂输送时，封装是关键，迄今为已开发了许多种不同的封装技术和体系。微生物封装公开在US 4,001,480之中，它具有许多优点，诸如利用廉价的原料，微生物被密封在微生物的细胞壁中为亲脂性物质提供固体胶囊。得到的微生物基胶囊的重要优点是可控释放。直到其释放完成，染料仍保留在胶囊之中。按照这种方法，为了获得具有高脂含量的酵母，将酵母在特定培养基中培育。功能试剂(染料)接着溶于载体乙醇中，并使之与酵母生物量接触。在发酵数分钟之后，观察酵母细胞，发现其已浸入了染料。这样产生的输送体系可用作着色剂。这种方法的缺点在于，仅具有正常脂肪含量为40～60％的真菌可以使用，它要求非常特殊的培育工序。
但是，在EP0 085 850中，要求对具有低于40wt.-％脂含量的微生物进行封装，必须要采用一种脂扩展物质，限定为一种能与微生物脂混溶且能透过微生物细胞壁扩散的物质。待封装的功能试剂(仍是染料)溶于所述脂扩展物质之中。将该溶液混合到酵母细胞的含水浆料中，并进行搅拌，直到含有染料的该溶液扩散到酵母细胞中为止。
使用脂扩展物质的限制可根据EP0 242 135 A2的指导而得以解除，在该文献中，诸如香柏油、薄荷油、胡椒薄荷油、桉树油、malathione等其它一些亲脂物质，表现出能透过微生物细胞壁扩散并能被动地保留在微生物之中。
Bishop等人对由酵母细胞引起的精油积集的机理和动力学作了进一步研究(“Microencapsulation in yeast cells”，J.Microencapsulation，1998，15，No.6，761-773)，他们发现在高温时，由于细胞脂质膜的相变，油渗入到酵母细胞的速率显著提高。在该方法中细胞快速地失去生存能力，并且看起来对于发生该方法的细胞没有必要是有生存能力的。
研究发现，现有技术方法存在着缺点，即在封装酵母的干燥和/或离心分离过程中，有明显数量的功能试剂、调味剂等损失，尤其是挥发性物质。因此需要提供一种胶囊，其中，即使是挥发性功能试剂也能存在很长时间。
WO 03041509公开了具有外部物质封入微生物细胞之中的微胶囊，其中，至少一种由糖类、甜味剂、蛋白质和多羟基醇组成的组中的物质，被粘附到微生物的表面之上。
现有技术中封装方法的明显缺点在于，它们不适合封装较油类更为亲水的功能试剂，举例来说，这是因为在自由地穿过细胞壁后，亲水试剂不能保留在酵母细胞的胞浆中。
换言之，需要一种用于亲水功能试剂的封装体系。
另外，需要一种含有憎水和亲水的两种功能试剂的封装体系。例如，人们能够设想一种含有两种药物的输送体系，其中一种是亲水性的，另一种是憎水性的，它们是针对病人的伴随施用(concomitant application)而设计的。在此例中，按照上述公开的现有技术的微胶囊将是不合适的，因为在上述描述方法中仅有憎水药物能够扩散到酵母细胞之中。
特别地，调味成分或香味成分通常是由大量的不同单独化合物组成的，它们一起负责特定的香气或香味特征(profile)或特定的味道。组成特定调味组合物的不同调味化合物，可能具有不同的化学结构和溶解参数，这解释了为什么现有技术的酵母封装体系不可使用，极大地区别对待亲水性调味或香味化合物。对于调味组合物来说，由于缺少亲水性调味成分，这会导致能提供不同的，有时甚至是低优选的，例如不均衡味道的微胶囊。
因此，需要一种适合提供新颖的调味或香味特征的输送体系，以保存由不同调味或香味化合物组成的选择组合物的丰富性(roundness)。
另外，需要一种控制存在于胶囊中功能试剂释放的方法。功能试剂，举例来说，如果它是挥发性的，应当根据需要尽可能长时间地保留在胶囊之中。
简而言之，需要一种能允许存在于其中的功能试剂或功能试剂的混合物进行可控释放的胶囊。
发明内容
引人注目地，本发明人发现了一种令人惊奇的方法，可将亲水调味化合物封装到基于微生物的胶囊之中。本发明从而能够在单一胶囊中封装不同疏水性的功能试剂。
因此，第一方面，本发明提供了包含微生物、基质成分、和至少一种可封装物质的胶囊，其中，基质成分和可封装物质不是由微生物自身产生，并且，可封装物质包含至少一种功能试剂，该功能试剂的特征在于计算的辛醇/水分配系数clogP小于3。
第二方面，本发明提供一种包含本发明胶囊的输送体系。
第三方面，本发明提供一种包含本发明胶囊的食物产品。
第四方面，本发明提供一种用于制备本发明胶囊的方法，包括以下步骤：
-制备至少包含微生物和水的含水液体，
-添加包含clogP小于3的功能试剂的可封装物质，
-搅拌、搅动或混合所述含水液体和所述可封装物质，
-添加基质成分，
-干燥所述成分，和非强制选择地，
-颗粒化干燥的浆料以获得本发明的胶囊。
附图说明
图1和图2给出了从不同胶囊中回收的调味剂相对于制备过程中所用调味剂的百分比。传统酵母封装因此可与本发明的含有基质成分的封装进行比较。一系列具有不同clogP值的不同调味剂可被封装。
图3给出了没有基质成分情形下酵母-调味微胶囊的封装效率与clogP值的函数关系。可以看出，在没有基质成分情形下，具有clogP＜3甚至＜2的调味化合物逐渐变得难以被单独的酵母基体系封装。
具体实施方式
在本说明书上下文中，“包含(comprise)”一词是用来表示“除了其它之外，还包括(include)”。它不能解释为“仅由......组成”。
在本发明上下文中，除非另外说明，百分比是以干物质重量计的百分比。同样地，如果比例以份数表示，则是表示干物质的重量份数。
所用术语“平均”，例如术语“平均直径”，是表示算术平均。
术语logP是表示待封装的特定功能试剂的辛醇/水分配系数。对于本发明目的来说，要提及的是计算的logP(通常简写为clogP)值。此数值是由软件T.Suzuki，1992，CHEMICALC 2，QCPEProgram No 608，Department of chemistry，Indiana University计算得到的。也可参见T.J.Suzuki，Y.Kudo，J.Comput.-Aided Mol.Design(1990)，4，155-198。clogP值广泛应用于本行业之中，这是因为它能够在很短时间内可靠地对任意化合物给出其logP值。
术语“功能试剂”不限制于特定种类的分子。例如，它表示一种物质、一种化合物、和/或一种成分。由于其功能，功能试剂可被限定为用来进行输送的胶囊的一部分，而胶囊的其它部分通常用作用于稳定功能试剂或控制其释放的载体或成分。下面将另外给出一系列适当的功能(调味剂等)。在实践中，功能试剂的功能或目的经常标注在含有本发明胶囊的包装之上。功能可由一种或多种功能试剂来实现。同样地，数种功能可由存在于同一胶囊中的不同功能试剂来实现。
本发明提供了包含基质成分和可封装物质的胶囊，它们两者都不是产生于微生物，该微生物也是胶囊的一部分。术语“不是产生于”是用来阐明所述基质成分和所述可封装物质是胶囊的一部分，在生产过程中，它们作为单独成分加入。它们不是预见用于封装的微生物的一部分，由于发现它处于本来状态。但是，为了避免怀疑，需要说明的是，理论上，所述基质成分和/或所述可封装物质可从微生物中分离出来，再添加到本发明微生物之中。例如，对于某些多糖来说，这是正确的，它可从微生物获得，再被用作本发明胶囊的基质成分。同样地，许多调味剂都可在发酵工艺中获得，因而是微生物的产物，它们可作为单独成分，用作本发明胶囊封装中的可封装物质。
本发明提供了包含微生物，以及除了其它成分之外的包含具有计算的辛醇/水系数(clogP)小于3的功能试剂的可封装物质的胶囊。
在一种优选实施方式中，功能试剂其特征在于clogP小于2。优选地，clogP小于1.5，更优选小于1，最优选小于0.5。
优选地，对于本发明功能试剂来说，clogP值下限为-3，更优选为-2.5，最优选为-2。例如，本发明的功能试剂可具有范围处于-3至3的clogP值。
功能试剂可选自所有种类的功能试剂。举例来说，它们可为食品添加剂，诸如味道增强剂、芳香剂、调味剂。其它功能试剂是香味剂、药物、维生素、除草剂、杀真菌剂、杀虫剂、清洁剂、清洗剂、液体漂白活化剂、染料，仅仅提及了一些功能。
在本发明优选实施方式中，具有clogP＜3的功能试剂是调味剂、芳香剂或香味剂。更优选地，它是调味剂。
术语“调味剂”是表示这样一类化合物，它可单独使用或与其它化合物组合进行使用，以赋予想要的味觉效果。要被认为是调味剂，它必须被本领域熟练技术人员认可能够以想要方式改进组合物的味道。这类组合物是供口服消耗的，因此通常是食物、营养组合物等。
教科书“Perfume and Flavour Chemicals”Steffen Arctander由作者1969年出版，收集了技术人员已知的香味剂和调味剂，特地将其全部并入本文供作参考。该教科书的分子适合被封装到本发明胶囊之中，只要它们满足本发明的clogP要求即可。
功能试剂可以是不同调味剂的混合物。这是有益处的，即本发明胶囊能提供丰富的、组合风味，能在消耗时给予更多样的、完美的风味和/或香味效果。
将由功能试剂提供的可能风味，举例来说，是与肉诸如牛肉、鸡肉、猪肉、或与鱼之类相联的风味。举例来说，这种风味可能是与蔬菜、水果、浆果相联的。这种调味剂可能是香料或香料的组合物。
下述表1含有一系列适合本发明的示范功能试剂。功能试剂由其学名及其clogP值区分。每种试剂的功能也大多给出。
表1：适合本发明胶囊封装的功能试剂
  功能试剂   clogP   调味功能
  (+-)-3-羟基-2-丁酮   -0.5   牛奶气味，酸奶油，黄油
  (+-)-四氢-2-甲基-3-呋喃硫醇   0.83   肉味的
  1-(吡嗪基)-1-乙酮   -0.33   烤的，面包皮
  乙酸S-(2-甲基-3-呋喃基)硫醇酯   2.11   肉味的
  4-羟基-2，5-二甲基-3(2H)-呋喃酮   0.28   棉花糖
  三乙酸1，2，3-丙烷三酯   -1.36
  5-烯丙基-4，7-二甲氧基-1，3-苯并二氧杂环戊烯   1.65
  6-烯丙基-4-甲氧基-1，3-苯并二氧杂环戊烯   2.18   香的，肉豆蔻
  (Z)-3-己烯-1-醇   1.49   新割的草味
  1，8-桉树脑(1，8-环氧基-对-薄荷烷)   2.63   樟脑的
  樟脑(1，7，7-三甲基-二环[2.2.1]庚-2-酮)   2.22   樟脑的
优选地，所述功能试剂选自由上述表1给出的调味剂组成的组。
本发明的胶囊还包含基质成分。优选适合形成聚合物基质的基质成分。有大量数目的结构不同的基质形成用化合物或组合物，其中的一些将在下面提到。
举例来说，所述基质成分可由蛋白质形成或包含蛋白质。合适的基质成分是酪蛋白、乳清蛋白质、和/或大豆蛋白。优选地，所述基质成分可为动物胶。这些蛋白质具有良好的乳化作用和成膜性能，它们能形成聚合物基质的基础，为挥发性功能试剂提供高的保留率和保护。
所述基质成分可包含碳水化合物。在本发明的一种实施方式中，该碳水化合物是水溶性的。术语“可溶纤维”表示所述纤维根据L.Prosky等人J.Assoc.Off.Anal.Chem.71，1017-1023(1988)所述方法至少50％可溶。
为了根据需要改进所述基质性能，除了水溶性碳水化合物之外，所述基质成分还可含有不溶于水的碳水化合物。举例来说，所述基质成分除了水溶性碳水化合物外，还可含有纤维素和/或半纤维素。
举例来说，所述基质成分可包含单糖，例如D-芹菜糖、L-阿拉伯糖、2-脱氧-D-核糖、D-来苏糖、2-O-甲基-D-木糖、D-核糖、D-木糖(它们都是戊糖类)或己糖类，例如L-海藻糖、L-半乳糖、D-半乳糖、D-葡萄糖、D-甘露糖、L-鼠李糖、L-甘露糖或这些中几种的混合物。
同样地，二糖、三糖和四糖是可能有用的基质成分。
单糖和二糖可还原为相应的醇类，例如，木糖醇、山梨糖醇、D-甘露醇和/或麦芽糖醇。同样地，氧化为醛糖酸、二羧酸(dicaroxyclic acid)或糖醛酸和与酸类、碱类、或氨基化合物进行反应，能产生许多其它化合物，例如异麦芽酚，它们可被包含在本发明基质成分之中。
所述基质成分可包含上述和/或下述提到的碳水化合物的混合物、它们的衍生物和/或蛋白质。举例来说，单糖、二糖或三糖和/或它们的反应产物(参见上文)可与蛋白质或多糖基基质一起用作添加剂，从而将需要的性能赋予所述基质成分。
所述基质成分可包含寡糖，即由3～10个单糖单位组成的分子。例子如麦芽戊糖、果糖寡糖和/或半乳糖寡糖。
优选地，所述基质成分包含多糖，即每个分子含有多于10个单糖单位的糖。
这些聚合物既可是完全直链的(纤维素、直链淀粉)、支链的(支链淀粉、糖原)或线性支化的。它们可包括羧基(果胶、藻酸盐、羧甲基纤维素)或强酸基(丹麦琼脂、角叉胶或改性淀粉)。它们可通过采用中性取代基(例如，对于甲基乙基纤维素或羟丙基纤维素)或酸性取代基(与羧甲基、硫酸根或磷酸根)的衍生化而进行化学改性。
更优选地，所述基质成分包含淀粉衍生物。这类多糖自身包括许多不同聚合物，这是由于它或可通过机械破坏淀粉颗粒(研磨或挤压)而对淀粉进行改性，或通过在有酸或碱存在下或者没有酸或碱存在下加热使之预胶凝或降解而得到多种不同分子量的薄的或厚的煮熬淀粉、糊精或麦芽糊精。其它可行的淀粉改性和得到的衍生物包括辛烯基-琥珀酸淀粉、淀粉醚(即羧甲基淀粉)、淀粉酯(即单磷酸淀粉酯)、交联淀粉和/或氧化淀粉。
优选地，所述基质成分包含糊精，更优选包含麦芽糊精和/或玉米糖浆。最优选地，所述基质成分包含麦芽糊精和/或具有平均葡萄糖当量为5～25的玉米淀粉糖浆，优选为6～20，更优选为10～18。
同样地，所述基质成分可包含树胶和/或水状胶质，例如，像阿拉伯树胶、黄蓍胶、刺梧桐树胶，海藻或贝壳提取物，像琼脂、角叉胶、岩藻依聚糖、褐藻酸、昆布糖、丹麦琼脂和/或壳聚糖，或微生物多糖，如糊精、支链淀粉、elsinan、凝胶多糖、硬葡聚糖、果聚糖、黄原胶、胞外多糖、文莱(welan)胶和鼠李聚糖(rhamsan)胶。
另外，茄替胶、树胶、刺梧桐树胶、昆布糖或果胶可用于所述基质成分的配方之中。
所述基质成分可还包含也可不包含酵母衍生的物质，它不包括可封装物质，举例来说，诸如酵母衍生的碳水化合物，但在封装结束后和在干燥之前，它可用于另添加干物质到所述含水液体和所述可封装物质之中。优选地，在所述基质成分中，所述基质成分包含少于90wt％的另外的酵母物质，优选少于70wt％，更加优选少于50wt％，最优选少于25wt％。优选地，所述基质成分不含封装后添加的酵母物质。
上述给出的一系列示范性基质成分，说明了本发明的广泛适用性。所述基质成分可仅由一种特别合适的成分组成，或者由两种或多种这类成分组成，可能地还混合有另外的成分，例如，根据需要用来改进所述基质成分的参数，诸如渗透性、机械强度和/或溶解度。
本发明所述胶囊包含微生物。微生物的目的是封装非强制性存在的、更憎水的功能试剂，它具有1.5、2、3、4或更高的clogP。
在本发明的一种优选实施方式中，所述微生物选自由真菌、细菌、海藻、原生动物、或这些中两种或多种的混合物组成的组。适合本发明目的微生物的候选者可在现有技术中找到，举例来说，EP0 085 805 B1，第2栏第15～25行；或EP0 242 135A2，第2页第37～40行；或EP0 453 316 A1，第5栏第20～30行。所引用文本位置，特地将其全部并入本文供作参考。优选地，微生物是真菌或细菌，更优选它是酵母。合适的酵母是商业可得的。
所述微生物可进行预处理，例如，用于提高其对可封装物质的渗透性，或用于除去有时不受欢迎的微生物气味或香气。这类预处理公开在US 5,521,089第2栏第58行至第4栏第63行和WO93/11869。在后一篇文献中，公开了过氧漂白微生物用以除去气味和增亮微生物颜色。
因此，在本发明一种优选实施方式中，所述胶囊包含至少一种另外功能试剂，其特征在于辛醇/分配系数clogP为1或更高，优选为1.5或更高。在本发明另一种实施方式中，所述另外的功能试剂具有2或更高的clogP，更优选为2.5或更高，最优选地，所述另外功能试剂的clogP≥3。
优选地，在本发明胶囊中，所述另外功能试剂被封装在所述微生物之中。
另外功能试剂的实例可选自于调味剂、香味剂、药物等，如上述对于强制性功能试剂所述，通常具有较低的clogP值。
在本发明的一种优选实施方式中，所述具有clogP≥1的非强制性另外其它功能试剂是调味剂、芳香剂或香味剂。优选地，它是调味剂。举例来说，适合于被封装的调味剂实例可选自由油酸(clogP＝7.74)、石竹烯((-)-(1R，9S，E)-4，11，11-三甲基-8-亚甲基-二环[7.2.0]十一碳-4-烯，clogP＝6.39)、α-蒎烯(2，6，6-三甲基-二环[3.1.1]庚-2-烯，clogP＝4.32)、对伞花烃(1-异丙基-4-甲基苯，clogP＝4.19)、里哪醇(3，7-二甲基-1，6-辛二烯-3-醇，logP＝3.06)、蒿脑(1-烯丙基-4-甲氧基苯，clogP＝3.00)、麝香草酚(2-异丙基-5-甲基苯酚，clogP＝3.38)、caravacrol(5-异丙基-2-甲基苯酚，clogP＝3.38)组成的组。合适的另外的功能试剂也可选自上述提及的Arctander，1969教科书中的调味剂和香味剂，只要它们满足上述给出的clogP要求即可。
优选地，所述另外其它功能试剂的clogP不超过8，更优选它不超过7.5，最优选它不超过7。
事实上，如果本发明胶囊中存在两种功能试剂，则其中之一可具有相对低的clogP值，而另一种具有相对高的clogP值。但是，存在着clogP范围为1～3的部分重叠区域，在该范围内，所述功能试剂是部分地而非全部地保留在微生物之中，其它部分则保留在所述基质成分之中。因而，本发明也可设想，所述功能试剂和/或另外的功能试剂中的单独一种或两种具有的clogP值范围为1～3，优选为1.5～2.5，例如1～2。
当然，本发明胶囊可包含大量不同功能试剂，诸如具有各种不同clogP值的调味剂。本发明不同于现有技术之处在于存在基质成分，更亲水的试剂能主要被保留在其中，而更憎水的试剂如另外的功能试剂则主要保留在微生物之中。这样，本发明提供的胶囊，它能有效地释放憎水的和亲水的功能试剂、和均匀试剂(evenagent)(它们处于clogP为1～3的中间范围)。因此，几乎可能的clogP值的整个范围都可被所述至少一种功能试剂和所述至少一种非强制性另外的功能试剂所覆盖。由1～100种不同功能试剂组成的组合物，优选2～50种，可存在于本发明的胶囊中。对于调味剂来说，非常复杂且平衡的调味组合物可经此而被封装到同一胶囊之中。
优选地，本发明胶囊包含至少两种功能试剂，其种一种具有小于3的clogP值，另一种具有3或更高的clogP值。
在本发明胶囊的优选实施方式中，所述可封装物质还包含载体。优选地，所述载体是处于温度为20℃的液体。优选地，所述载体是所述功能试剂的溶剂。所述载体是用于功能试剂，特别是用于溶解功能试剂、将其输送到微生物和/或基质成分之中和/或稀释功能试剂。根据所述至少一种功能试剂的精确溶解度，可为所述试剂选择一种合适的载体。在文献中，对载体实例进行了讨论。在该情况下，EP0 242 135 A2第3页第50行至第3页第4行特地并入本文中供作参考。同样地，EP0 085 805 B1从第2栏第27行到第4栏第25行提到的所谓脂扩展物质，可用作载体。在EP 0 453316 A1中，在第5栏第39～53行的段落对将被封装的憎水性液体进行了讨论。在该参考书目其后的第5栏第54行至第6栏第5行作了详细解释，所述憎水性液体可用来溶解染料、香料等。所有上述文本位置都特地并入本文供作参考。所述载体(如果存在的话)优选选自由醇、二醇、酯、芳烃、芳族亲脂油类、羧酸、醇、油、脂肪和/或这些成分的混合物组成的组。优选地，所述载体是脂类。更优选地，它是脂肪和/或油。优选地，所述载体具有食品级状态，并满足GRAS要求(通常认为是安全的)。当然，所述载体必须选择与所述至少一种功能试剂是互溶的或者在所述至少一种功能试剂中是可乳化的。
实际上，作为分离或纯化步骤的直接结果，许多天然分离物或提取物在载体中包含一种或多种功能试剂，诸如调味剂。例如，一些萃取步骤直接产生含有不同调味和/或香味化合物的油，它们可直接用作本发明的可封装物质。一个实例是柑橘油，它在自柑橘的果皮和/或皮下海绵层被冷压提取后，就可立即用作本发明的可封装物质。
在本发明胶囊的优选实施方式中，所述微生物提供胶囊干重的5～80％，所述基质成分提供5～80％，所述包含至少一种功能试剂的可封装物质提供5～60％。
优选地，所述微生物提供胶囊干重的15～40％，所述基质成分提供15～40％，所述包含至少一种功能试剂的可封装物质提供10～50％。
最优选地，所述胶囊可包含20wt.-％微生物、40wt.-％可封装物质和20wt.-％基质成分。
举例来说，所述包含至少一种clogP＜3功能试剂的可封装物质，所述功能试剂提供胶囊的10～40wt.-％，至少一种另外的不同功能试剂提供胶囊的10～40wt.-％。
在一种优选实施方式中，本发明胶囊具有的平均直径在5μm～2mm范围之间。优选地，所述直径处于40μm～1mm范围之间，更优选为60μm～500μm。
本发明提供了一种包含本发明胶囊的输送体系。所述输送体系可由原样的胶囊组成，它优选是形成粉末。这类粉末能容易地并入到任意想得到的产品之中，诸如食物产品、药物产品、身体护理产品。
另一方面，本发明的输送体系可包含其它成分，诸如提供其它功能的其它胶囊、或者适于减轻本发明胶囊和/或对消费最终产品应用的贮存和/或加工的简单载体物质。
本发明提供了包含所述胶囊的食物产品。这类食物产品可为冷藏或冷冻产品。它可为一种在冷藏、室温和/或高温时进行消耗的食物产品。
优选地，所述食物产品是一种可食用产品，如由Firmenich SA于2004年1月12日提交的专利申请，欧洲专利申请号为EP04100069.6所公开的内容。在此文献中公开的微胶囊可按1∶1的比例简单地被本发明胶囊替换。因此，EP04100069.6中的所述可食用产品包含本发明胶囊，并且，对它们进行至少70℃的热处理，优选为100℃，更优选至少170℃。
任何适合对所述可食用产品进行热处理(热的温度)的食品加工技术，都可采用，其中有一些公开在所申请的EP04100069.6的第6页第17～32行之中。该文本位置可并入本文供作参考。
举例来说，本发明胶囊可被应用于其中或其上的所述可食用产品包括以高水活性的应用如汤；烘烤产品如饼干、面包、蛋糕；高熟应用如新鲜和干燥面食；谷物薄片、挤出点心、煎炸产品如法式炸薯条或加工的马铃薯片。优选地，本发明所述食物产品是指马铃薯片和/或法式炸薯条。
根据包含本发明胶囊的食物产品的性质，来选择应用所述胶囊到所述产品之上的技术。例如，如果所述食物产品是生面团基产品，则所述胶囊可在热处理如烘焙之前，简便地与所述生面团另外的成分混合到一起。在其它应用中，在对其进行热处理之前，可使本发明胶囊与水进行混合，并在将它们应用到食物产品之前制备成面糊(batter)，可能是有用的。如果所述食物产品是法式炸薯条，举例来说，则本发明胶囊可与水混合以得到面糊，例如在Hobart混合器中，并涂敷到法式炸薯条之上，然后在约180℃于棕榈油中同等油炸60秒，如所申请的EP04100069.6第9页第17～22行中所述。
本发明提供了用于制备所述胶囊的方法。因此，在一个步骤中，在一个合适容器例如混合器中制备一种包含至少一种微生物和水的含水液体。举例来说，干酵母(它是商业可得的)可与水进行混合。优选地，所述包含微生物和水的含水液体是一种具有10～30wt.-％固体的悬浮液，优选15～25wt％，其取决于微生物类型和所用设备。
本发明上下文中的含水液体包含水和微生物的混合物，并且在进一步工艺步骤后，还包含所述可封装物质。这些混合物可为悬浮液、浆料、乳浊液、分散体等。术语“含水液体”因而仅表示存在着水。
在所述方法一个步骤中，添加所述包含至少一种clogP小于3的功能试剂的可封装物质。当然，所述可封装物质也可在添加微生物之前添加到水中。所述可封装物质的添加，可引起乳浊液的形成，其取决于所述可封装物质的疏水性。因此，举例来说，乳化剂、表面活性剂和/或稳定剂也可添加到所述含水液体之中。
在一种实施方式中，本发明所述方法包含添加一种可封装物质到所述包含微生物和水的含水液体之中的另外的步骤，其中，所述可封装物质包含一种clogP为1或更高的另外的其它功能试剂。
如果所述胶囊打算包含一种clogP值为1、2、3或更高的另外的其它功能试剂，则这种功能试剂优选也包含在所述包含具有较低clogP值的功能试剂的可封装物质之中。优选地，所述可封装物质(它是按照上述给出步骤添加的)，包含所有各种不同clogP值的功能试剂。
优选地，所述含水液体中微生物与可封装物质的干重比在1∶1～5∶1范围之内，优选为1.4∶1～4∶1，更优选为1.6∶1～3∶1，最优选为1.9∶1～2.9∶1。例如，该比值为2.1∶1。
所述包含微生物、水和可封装物质的含水液体接着进行混合、搅拌或搅动1～6小时，优选1.5～5小时，更优选为2～4小时。这优选是在高于室温进行，诸如高于25℃，优选高于35℃，更优选高于40℃。
在此混合步骤中，封装物质的至少一部分可渗透到所述微生物细胞之中。如果所述功能试剂的clogP大于约3，则所述功能试剂的相当比例将自由地进入到细胞中。如果存在于所述可封装物质中功能试剂的clogP小于约3，则仅有很小部分会进入到细胞中。剩余部分将保留在细胞外部的所述含水液体之中。
上述封装憎水化合物到微生物之中的方法的基本原理，公开在EP A2 0 242 135之中，或者更早引用的其它现有技术参考资料。但是，现有技术对于亲水性和可封装物质向细胞的扩散两者之间的关系则完全没有提及。
在所述可封装物质差不多全部扩散到微生物细胞之后(取决于其clogP)，添加所述基质成分。
优选地，相对每份较早添加的微生物，添加0.4～4份基质成分。更优选地，相对每份微生物，添加0.6～2份基质成分，最优选添加1份基质成分。
本发明胶囊中微生物∶可封装物质∶基质成分的重量比例，优选为1∶1～5∶0.4～4，优选为1∶1.4～4∶0.6～2。
在向所述含水液体添加基质成分之后，优选地对所有成分再次进行混合，例如，通过采用高剪切混合器，以保证所述功能试剂合适均质化到所述基质成分之中。
接着，对得到的混合物进行干燥，如果需要(取决于所采用的干燥技术)，对其进行颗粒化，以获得本发明的胶囊。
干燥可通过例如喷雾干燥、冷冻干燥、流化床干燥和/或烘炉干燥进行。优选地，所述干燥步骤是通过喷雾干燥进行的。
实施例1
本发明胶囊中具有不同辛醇/水分配系数(clogP)的不同功能试剂的保留率，与基于仅有酵母的胶囊、对应于现有技术公开的封装技术进行比较。对两种不同类型酵母进行试验，酵母1(干燥DCL)和酵母2(洗过的“Williams”)，它们可分别从Lesaffre，France和Aventine Renewable Energy Company，USA购得。
物质
表2：样品配方
封装类型   酵母(g)   调味剂(g)   麦芽糊精18DE(g)   水的质量(g)
 酵母1   150   75   0   375
 酵母2   150   75   0   375
 酵母1+基质成分<sup>*</sup>(发明)   150   75   150   375
 酵母2+基质成分<sup>*</sup>(发明)   150   75   150   375
*麦芽糊精DE 18
表3：可封装物质(调味剂)
  实例   功能试剂   clogP   附图
  1   (+-)-3-羟基-2-丁酮   -0.5   1
  2   (+-)-四氢-2-甲基-3-呋喃硫醇   0.83   1
  3   1-(吡嗪基)-1-乙酮   0.33   1
  4   乙酸S-(2-甲基-3-呋喃基)硫醇酯   2.11   1
  5   4-羟基-2，5-二甲基-3(2H)-呋喃酮   0.28   2
  6   三乙酸1，2，3-丙烷三酯   -1.36   2
  7   油酸   7.74   2
所有调味试剂都可以其纯化形式商业获得。
对于每种调味剂来说，一个样品被单独封装于酵母1和2之中，接着进行洗涤步骤，并立即进行喷雾干燥，对应样品是按照本发明所述方法进行，是通过添加基质成分(麦芽糊精)进行的，在雾化(喷雾干燥)之前没有任何洗涤步骤。
酵母分散在1升烧瓶的水中。
接着添加液体调味剂，混合物在150rpm的恒定搅拌下(采用平叶片搅拌器)，于50℃保持4小时。
未使用基质成分的方法(现有技术)
在台式离心分离机(bench top centrifuge)中，以3200rpm转速，对混合物(水+酵母+调味剂)进行分离20分钟。离心分离机温度保持在4℃。回收的酵母糊用蒸馏水洗涤两次(1,200～1,400ml蒸馏水)，再次进行离心分离(以保证所有过量活性的和无关的物质被除去)。酵母饼接着从离心分离罐中取出，并准备用于喷雾干燥。
向该酵母饼中添加300g蒸馏水，并进行混合直到形成均匀的分散体。接着将样品在210℃入口和90～100℃出口的Niro mobilminor之上进行喷雾干燥，进料速率大约10ml/min。
采用添加基质成分(麦芽糊精18DE)的本发明方法
调味剂经4小时被吸收到酵母中，然后直接添加麦芽糊精到烧瓶中的封装混合物中，并进行混合直至均匀。
混合物接着原样在210℃入口和90～100℃出口的Niro mobilminor之上进行喷雾干燥，进料速率大约10ml/min。得到含有本发明胶囊的粉末。
样品分析
通过采用乙醇萃取从胶囊中分离出调味剂。具体地说，500mg胶囊采用1ml水进行水合，接着与9ml乙醇进行混合。悬浮液搅拌10分钟，离心分离并过滤。滤出液体采用GS-MS(气相色谱质谱)、SIM法(选择离子监测)，以分离方式(Split mode)进行分析。
结果和结论
结果如下述图1～2所示，它给出了从不同胶囊回收的不同调味剂的百分比(制备中所用调味剂的wt.-％)。术语MC表示基质成分。
在图1中，给出了从仅有酵母1、酵母1与基质成分(本发明)、仅有酵母2、酵母2与基质成分(本发明)的胶囊中回收的(+-)-3-羟基-2-丁酮、四氢甲基呋喃硫醇、1-(吡嗪基)-1-乙酮、和乙酸S-(2-甲基-3-呋喃基)硫醇酯。所有四种分子具有相对低的clogP值(亲水的)，并且单独在酵母细胞中没有充分的吸收。所述基质成分的添加帮助提高它们在最终胶囊中的含量。基质成分的使用从而明显提高了调味剂从胶囊中的回收。
在图2中，给出了从胶囊中回收的4-羟基-2，5-二甲基-3(2H)-呋喃酮、三乙酸1，2，3-丙烷三酯和油酸。
可以看出，当在喷雾干燥前添加基质成分时，调味化合物能更好地得到保留。特别地，4-羟基-2，5-二甲基-3(2H)-呋喃酮和三乙酸1，2，3-丙烷三酯(亲水性，clogP＜1)的数量，在包含基质成分的胶囊中是明显更高的。
总而言之，对于包括相似的或变动的clogP值的多种调味剂的封装，本发明胶囊中的调味剂保留是更为完全的，这归因于基质成分中更亲水性调味剂的保留。
因此，除了非强制性更憎水功能试剂之外(它们也可能存在)，所述基质成分可与微生物一起使用，以有效封装clogP＜3的功能分子。
实施例2
为了评价没有基质成分情形时用于酵母中封装的调味化合物疏水性/亲水性的相关性，对调味行业目前使用的总数140种不同调味化合物的封装效率进行研究。
将140种调味剂分为10组相似的化学种类，形成10种不同组合物，每种组合物含有7～19种不同化合物。这样组合在一起的化学种类是：(1)酸、呋喃酮和内酯，(2)醇和酚，(3)醛，(4)吡嗪，(5)胺、kenolines、kenoxalines吡啶噻唑、二噻嗪、二环内酯、和苯并吡喃酮，(6)酮和甲基酮，(7)硫化物、二硫化物、三硫化物和异硫氰酸酯，(8)酯和硫代酸酯，(9)萜烯和萜烯酯，(10)硫醇和噻吩。不同组合物含有7～19种不同化合物。为了内部对照，每种组合物含有不同化学种类的一种调味化合物。如果该化学种类对封装效率有影响，就能对其进行评价。
对于每种化学种类来说，在相同稀释液中，制备一种含有相等数量(5wt.％)的7～19种不同调味化合物的组合物。每种组合物还含有乙酸甘油酯，补足每种调味组合物达到100wt.％。具有19种不同化合物的组合物含有5wt.％的乙酸甘油酯。
按此方法，可制备10种包含所有140种不同调味化合物的调味组合物。
这10种组合物中的每一种都横跨很大clogP范围。在140种化合物中，按Suzuki方法(1992年)计算得到，具有最低clogP值(-1.09)的样本是二乙酰，具有最高clogP值(+6.39)的化合物是石竹烯((-)-(1R，9S，E)-4，11，11-三甲基-8-亚甲基-二环[7.2.0]十一碳-4-烯))。
在如实施例1所述条件下(没有使用基质成分的方法)，以相对数量12∶100∶220，通过混合每种调味化合物、干酵母和水，对酵母进行封装。
按照实施例1给出的方法(样品分析)，通过乙醇萃取，对所有样品进行分析。
每种调味化合物封装效率，可通过用GC-MS检测到的调味剂数量除以封装所用液体调味剂数量而计算得到。
结果如下述图3所示，它给出了每种调味化合物封装效率与clogP值的函数关系。该图清楚地表明，sygmoidal曲线的拐点在clogP为2和3之间。换言之，具有logP值低于3甚至＜2的化合物将更加难以采用单独酵母基体系进行封装。另一方面，图1和2表明，如果存在如本发明所要求的基质成分，则这些化合物能够很好地被封装。

Claims (15)

1.包含微生物、基质成分、和至少一种可封装物质的胶囊，其中，所述基质成分和所述可封装物质不是由所述微生物自身产生的，并且，所述可封装物质包含至少一种功能试剂，该功能试剂的特征在于计算的辛醇/水分配系数clogP小于3。
2.权利要求1所述胶囊，包含至少一种另外的其它功能试剂，该另外的其它功能试剂的特征在于计算的辛醇/水分配系数clogP为1或更高。
3.权利要求1所述胶囊，其中，所述功能试剂特征在于clogP小于2。
4.权利要求2所述胶囊，其中，所述另外的功能试剂具有的clogP为2或更高。
5.前述任一权利要求所述胶囊，其中，所述可封装物质还包含载体。
6.权利要求1或2所述胶囊，其中，所述微生物提供所述胶囊干重的5～80％，所述基质成分提供5～80％，所述包含至少一种功能试剂的可封装物质提供5～60％。
7.前述任一权利要求所述胶囊，其中，所述基质成分包含水溶性碳水化合物。
8.前述任一权利要求所述胶囊，其中，所述具有clogP＜3的功能试剂是调味剂、芳香剂和/或香味剂。
9.前述任一权利要求所述胶囊，其中，所述具有clogP≥1的另外的其它功能试剂是调味剂、芳香剂或香味剂。
10.前述任一权利要求所述胶囊，其中，所述微生物选自由真菌、细菌、海藻、原生动物、或这些中两种或多种的混合物组成的组。
11.前述任一权利要求所述胶囊，它具有的尺寸在5μm～2mm范围之间。
12.一种包含前述任一权利要求所述胶囊的输送体系。
13.一种包含前述任一权利要求所述胶囊的食物产品。
14.一种用于制备权利要求1所述胶囊的方法，包括以下步骤：
-制备至少包含微生物和水的含水液体，
-添加包含clogP小于3的功能试剂的可封装物质，
-搅拌、搅动或混合所述含水液体和所述可封装物质，
-添加基质成分，
-干燥所述成分，和非强制选择地，
-颗粒化干燥的浆料以获得权利要求1所述胶囊。
15.权利要求11所述方法，还包含添加可封装物质到所述包含微生物和水的含水液体的另外步骤，其中，所述可封装物质包含clogP为1或更高的另外的其它功能试剂。
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