DE10055526A1 - Weichkapseln, bestehend aus einem biotechnisch hergestellten, wasserunlöslichen linearen Poly-alpha-Glucan und nativer Stärke - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Weichkapseln, mindestens bestehend aus einem Gel aus linearen Poly-alpha-Glucanen und nativer Stärke sowie einem Quellungsmittel, die besondere mechanische Eigenschaften, verglichen mit herkömmlichen, auf Polysacchariden basierenden Weichkapseln, aufweisen. Diese Weichkapseln sind besonders gut geeignet für pharmazeutische, kosmetische und veterinärmedizinische Verwendungen, aber auch in der Lebensmitteltechnologie.

Description

Die Erfindung betrifft Weichkapseln, bestehend aus einem Gel aus biotechnisch hergestellten, wasserunlöslichen und linearen Poly-α-Glucanen und nativer Stärke sowie deren Verwendung zur Verkapselung von beispielsweise pharmakologisch, veterinärmedizinisch, kosmetisch oder agrochemisch wirksamen Substanzen.

Die Verwendung von Weichkapseln zur Verkapselung pharmakologisch, veterinärmedizinisch, kosmetisch oder agrochemisch wirksamen Substanzen ist seit Jahren hinlänglich bekannt. Dabei kommen in der Regel Weichkapseln zur Anwendung, die neben Weichmachern und anderen gängigen Inhaltsstoffen bevorzugt aus Gelatine bestehen. Gelatine ist ein Polypeptid, das vornehmlich durch Hydrolyse der in der Haut und in den Knochen von Tieren enthaltenen Kollagens gewonnen wird. Weichkapseln aus Gelatine ermöglichen die Verkapselung von Flüssigkeiten und Lösungen unterschiedlicher Polarität, sie bieten einen Schutz ihr empfindliche Hilfs- und Wirkstoffe und erlauben eine hohe Varianz möglicher Formen, Farben und Größen. Damit sind Weichkapseln den sogenannten Hartkapseln in vielerlei Hinsicht überlegen, und werden oft bevorzugt verwendet.

Trotz dieser Vorteile entstand im Verlauf der Problematik um die übertragbare spongiforme Enzephalopathien (Creutzfeld-Jakob-Disease, bovine spongioforme Enzephalopathie, Scrapie) sowie aufgrund der Diskussion um vegetarische Alternativen zu gelatinehaltigen Weichkapseln bzw. Darreichungsformen die den "koscher-" oder "hlal"-Anforderungen genügen, ein Bedarf an Weichkapseln, die ohne Verwendung von tierischen Proteinen hergestellt werden können, bzw. die aus Rohstoffen bestehen, welche nicht auf tierischen Quellen beruhen.

Als geeignete Ausgangsstoffe für die Herstellung von proteinfreien Weichkapseln wurden bereits Gele auf der Basis von Kohlehydraten beschrieben.

Als Gele werden elastische Mikrophasen im gequollenem Zustand bezeichnet. Hierbei werden die elastische Mikrophase durch Perkolation von Strukturelementen aufgebaut, die molekulare oder supermolekulare Dimension haben können und ein räumliches Netzwerk bilden. Die Gelbildung kann durch einen Spinodal- oder einen Wachstumsprozeß erfolgen. Im zweiten Fall ist der Perkolation ein Verzweigungsprozeß vorgelagert.

Nach Flory & Barett in Disc. Farad. Soc. 57, 1 (1974) werden vier Typen von Gelen unterschieden:

• 1. geordnete lamellare Strukturen aus Mesophasen oder silikatischen Phasen.
• 2. ungeordnete, kovalente, makromolekulare Netzwerke mit verzweigten und linearen Polymeren.
• 3. makromolekulare Netzwerke mit geordneten Vernetzungsstellen und diese verknüpfende ungeordnete Bereiche; und
• 4. ungeordnete Strukturen aus stark anisotropen Partikeln, Flokkulaten und Koazervaten.

Aus der Literatur sind zahlreiche Beispiele bekannt, wie Gele und Netzwerke auf der Basis von Kohlehydraten für die Verkapselung von Wirkstoffen genutzt werden können. So beschreiben Yamada, Watei & Wakao in (JP 030986038) ein Verfahren zur Herstellung von Hart- und Weichkapseln bestehend aus einer Mischung von Cellulose und Stärke für die Anwendung in Lebensmitteln und pharmazeutischen Applikationen.

In der Druckschrift WO 92/09274 wird der teilweise Austausch von Gelatine bei der Weichkapselherstellung durch Amylose-angereicherte Stärke vorgeschlagen. Die US 5 342 626 beschreibt die Herstellung von Filmen aus Carrageen, Gellanen und Mannanen sowie deren Verwendung zur Weichkapselherstellung. Die Nutzung von Carrageen in Konzentrationen < 5% als Geliermittel bei der Herstellung von Weichkapseln wird ebenfalls in der WO 99/07347 offenbart. Die Nutzung chemisch modifizierter Stärken und Cellulosen zur Weichkapselherstellung wird in der JP 93/212706 und der WO 00/18835 diskutiert. Die Herstellung von Weichkapseln auf der Basis nativer Kartoffelstärke wird von der Firma SwissCaps, Schweiz, beschrieben.

In der WO 99/02600 der Anmelderin werden thermoplastische Mischungen auf Basis von Stärke und linearen, wasserunlöslichen Poly-α-Glucanen beschrieben. Eine Verwendung dieser Mischungen zur Herstellung von Weichkapseln bleibt unerwähnt.

Stand der Technik bei der Herstellung von Weichkapseln ist daher die Nutzung von nativen, gegebenenfalls chemisch oder physikalisch modifizierten Stärken, Cellulosen und anderen Kohlehydraten in Kombination mit weiteren geeigneten Verbindungen und gängigen Weichmachern durch verschiedene, dem gängigen Fachmann bekannte Verfahren.

Nachteilig an den bisher beschriebenen Weichkapseln auf Basis von Polysacchariden ist deren relativ geringe mechanische Festigkeit. Die bisherigen Weichkapseln auf Basis von Polysacchariden weisen daher Wandstärken auf, die deutlich über 100 µm und i. d. R. auch Werte von 200-300 µm überschreiten, was für einige Anwendungen von Nachteil ist, und zusätzlich einen preislichen Nachteil schafft. Weiterhin sind die verwendeten pflanzlichen Rohstoffe aufgrund ihres natürlichen Ursprungs oft sehr heterogen, was eine Produktion von einheitlichen Weichkapseln erschwert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, Weichkapseln zur Verfügung zu stellen, die die genannten Nachteile des Stands der Technik überwinden.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen beschriebenen Ausführungsbeispiele gelöst.

Erfindungsgemäß werden Weichkapseln vorgeschlagen, die aus einem Gel bestehen, das mindestens aus einem nicht-nativen, biotechnisch hergestellten, wasserunlöslichen und linearen Poly-α-Glucan, nativer Stärke sowie einem geeigneten Quellmittel aufgebaut ist.

Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung dieser Weichkapseln zur Verfügung gestellt, bei dem das Poly-α-Glucan, die Stärke und gegebenenfalls das Quellmittel in einem Kammerkneter bei Temperaturen < 160°C homogenisiert werden. Anschließend wird das erzeugte Gel in einem geeigneten thermoplastischen Verarbeitungsverfahren, vorzugsweise einer Presse oder einem Extruder, zu einer Folie, einem Film oder einem Band verformt und anschließend durch das an sich bekannte Rotary-Die-Verfahren (J. P. Stanley, Soff Gelatine Capsules; in L. Liebermann et al.: The Theory and of Practice Industrial Pharmacy; Lea & Febiger Philadelphia, 1986) zu Weichkapseln verarbeitet.

Diese Weichkapseln können beispielsweise pharmakologisch, veterinärmedizinisch, kosmetisch oder agrochemisch wirksame Substanzen oder Substanzgemische enthalten.

Weiterhin kann das Gel in einer bevorzugten Ausführungsform Geruchs- und/oder Geschmacks- und/oder die Farbe der Weichkapseln verändernde Substanzen enthalten sowie weitere Zusätze, wie sie für den jeweiligen Anwendungsfall üblich sind.

Die Herstellung erfindungsgemäß verwendbarer Gele unter Verwendung von Poly-α-1,4-D-Glucan wird in der älteren, nicht vorveröffentlichten Anmeldung DE 100 22 095.9 der Anmelderin beschrieben, und diese Anmeldung wird für die Zwecke der vorliegenden Erfindung voll inhaltlich miteinbezogen.

Überraschenderweise konnte von den vorstehend genannten Erfindern gezeigt werden, daß die aus einem erfindungsgemäßen Gel hergestellten Weichkapseln eine gegenüber herkömmlichen Weichkapseln stark erhöhte Festigkeit und damit verbunden zahlreiche Vorteile aufweisen.

So kann die Wandstärke der Weichkapseln um den Faktor 3 auf etwa 100 Mikrometer gegenüber gängigen polysaccharidhaltigen Produkten reduziert werden, wodurch die Weichkapseln preiswerter hergestellt werden können.

Die Dehnfähigkeit der durch die thermoplastischen Verarbeitungsverfahren enthaltenen Filme, Folien und Bänder beträgt bei dieser Wandstärke ≦ 200%, die Festigkeit bei dieser Dehnung nimmt den sehr hohen Wert von ≦ 5 MPa ein.

Als Schweißtemperatur eignen sich Bereiche von 50-100°C.

Darüber hinaus kann weitgehend auf Glyzerin oder andere hydrophile Polyole als Weichmacher verzichtet werden, wodurch die Hygroskopizität der Kapseln gesenkt wird. Dadurch wird die Lagerfähigkeit der Weichkapseln sowie die Sauerstoff-Barrierefunktion der Weichkapseln positiv beeinflusst.

Gegenüber gängigen gelatinehaltigen Weichkapseln bieten die vorgeschlagenen Kapseln aus biotechnisch hergestelltem, wasserunlöslichen, linearen Poly-α-1,4- D-Glucanen und Stärke neben den bereits erwähnten Vorteilen die Möglichkeit, den Wassergehalt vor der Extrusion so einzustellen, daß sie ohne weiteres Nachtrocknen der Weiterverarbeitung nach dem Rotary-Die-Verfahren zugänglich sind.

Die vorstehend genannten Erfinder konnten überraschenderweise zeigen, daß durch die Verwendung von biotechnisch hergestellten, wasserunlöslichen, linearen Poly-α-Glucanen bei der Herstellung der Gele hochgeordnete, kristalline Bereiche entstehen, die als Vernetzungsstellen für die ungeordneten Stärkemoleküle dienen. Es liegt somit nach Flory ein Typ-3 Gel vor, dessen Netzwerkdichte - bei vergleichbarem Quellungsgrad - durch den relativen Anteil an wasserunlöslichen, linearen Poly-α-Glucanen bestimmt wird. Über die Netzwerkdichte lassen sich die mechanischen Eigenschaften des Gels wie Modul, Dehnung und Spannung beim Bruch einstellen. Mithin werden in der vorliegenden Anmeldung die kristallinen Eigenschaften des erfindungsgemäß bevorzugt eingesetzten, biotechnisch hergestellten, wasserunlöslichen, linearen Poly-α-1,4-D-Glucans in vorteilhafter Art und Weise mit der guten Verarbeitbarkeit von nativer Stärke kombiniert.

Im Rahmen der Erfindung bedeutet "biotechnisch hergestellt" die Anwendung von biokatalytischen, auch biotransformatorischen, oder fermentativen Prozessen.

Wasserunlösliche lineare Poly-α-Glucane hergestellt durch Biokatalyse (auch: Biotransformation) im Rahmen dieser Erfindung bedeutet, daß das lineare PolyGlucan durch katalytische Reaktion von monomeren Grundbausteinen wie oligomeren Sacchariden, z. B. von Mono- und/oder Disacchariden, hergestellt wird, indem ein sogenannter Biokatalysator, üblicherweise ein Enzym, unter geeigneten Bedingungen verwendet wird. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von "in vitro Biokatalyse".

Wasserunlösliche lineare Polyglucane aus Fermentationen sind im Sprachgebrauch der Erfindung lineare Polyglucane, die durch fermentative Prozesse unter Verwendung von in der Natur vorkommenden Organismen wie Pilzen, Algen, Bazillen, Bakterien oder Protisten oder unter Verwendung von in der Natur nicht vorkommenden Organismen, aber unter Zuhilfenahme von gentechnischen Methoden allgemeiner Definition modifizierten natürlichen Organismen, wie Pilzen, Algen, Bakterien oder Protisten gewonnen werden oder mithilfe von fermentativen Prozessen gewonnen werden können. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von "in vivo Biokatalyse".

Beispiele für derartige Mikroorganismen sind Piichia pastoris, Trichoderma reseii, Staphylokkus carnosus, Escherichia coli oder Aspergillus niger.

Vorteilhafte Verfahren für die biotechnische Gewinnung sind z. B. in der WO 95/31553 und der deutschen Patentanmeldung der Anmelderin DE 198 27 978.5 beschrieben.

Gemäß den dort beschriebenen Verfahren wird eine Saccharoselösung mit Amylosucrase versetzt, wobei unter Spaltung der Zuckerbindung direkt Poly-α- Glucane und Fructose gebildet werden.

Weitere geeignete Enzyme sind Polysaccharidsynthasen, Stärkesynthasen, Glycoltransferasen, 1,4-D-Glucantransferasen, Glycogensynthasen oder auch Phosphorylasen.

Im Gegensatz zu Poly-α-Glucanen, die aus natürlichen Quellen wie Pflanzen isoliert werden, weisen die hierbei erhaltenen linearen wasserunlöslichen Polyglucane ein besonders homogenes Eigenschaftsprofil auf, z. B. in Bezug auf die Molekulargewichtsverteilung, sie enthalten keine oder allenfalls nur in sehr geringen Mengen unerwünschte Nebenprodukte, die aufwendig abgetrennt werden müssen oder allergene Reaktionen auslösen könnten, und lassen sich exakt spezifiziert auf einfache Weise reproduzieren.

So können bei Bedarf Poly-α-Glucane mit unterschiedlichen Eigenschaften wie Molekulargewichten etc. in definierter Weise und einfach reproduzierbar erhalten werden.

Zwar können auch mit der chemischen oder enzymatischen Entzweigung vergleichsweise homogene Produkte erhalten werden. Jedoch verbleibt in vielen Fällen ein Rest an nicht oder nur unzureichend entzweigten Ausgangsmaterial, das nur schwer abgetrennt werden kann.

Wasserunlösliche lineare Poly-α-Glucane im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Polysaccharide, die aus Glucanen als monomeren Bausteinen derart aufgebaut sind, daß die einzelnen Bausteine stets in der gleichen Art miteinander verknüpft sind. Jede so definierte Grundeinheit oder Baustein hat genau zwei Verknüpfungen, jeweils eine zu einem anderen Monomer. Davon ausgenommen sind lediglich die beiden Grundeinheiten, die den Anfang bzw. das Ende des Polysaccharids bilden. Diese haben nur eine Verknüpfung zu einem weiteren Monomer und bilden die Endgruppen des linearen PolyGlucans.

Besitzt die Grundeinheit drei oder mehr Verknüpfungen, wird von Verzweigung gesprochen. Dabei ergibt sich aus der Anzahl der Hydroxylgruppen pro 100 Grundeinheiten, die nicht am Aufbau des linearen Polymerrückgrats beteiligt sind und die Verzweigungen ausbilden, der sogenannte Verzweigungsgrad.

Erfindungsgemäß weisen die linearen wasserunlöslichen Poly-α-Glucane einen Verzweigungsgrad von maximal 8% auf, d. h. sie haben maximal 8 Verzweigungen auf 100 Grundeinheiten. Vorzugsweise ist der Verzweigungsgrad kleiner 4% und insbesondere maximal 2,5%.

Besonders bevorzugt sind Poly-α-Glucane deren Verzweigungsgrad in 6-Position kleiner 4%, vorzugsweise maximal 2% und insbesondere maximal 0,5%, und in den anderen Positionen, z. B. in 2- bzw. 3-Position, vorzugsweise jeweils maximal 2% und insbesondere maximal 1% ist.

Besonders bevorzugt sind auch Poly-α-Glucane, deren Verzweigungsgrad in 6-Position kleiner als 0,5% ist.

Für die Erfindung sind insbesondere Poly-α-Glucane geeignet, die keine Verzweigungen aufweisen.

In Ausnahmefällen kann deren Verzweigungsgrad so minimal sein, daß er mit herkömmlichen Methoden nicht mehr nachweisbar ist

Beispiele für bevorzugte wasserunlösliche lineare Poly-α-Glucane sind lineare Poly-α-D-Glucane, wobei die Art der Verknüpfung unwesentlich ist, solange Linearität im Sinne der Erfindung vorliegt. Ein besonders bevorzugtes Beispiel ist lineares Poly-α-1,4-D-Glucan.

Für die vorliegende Erfindung beziehen sich die Präfixe "alpha" oder "D" allein auf die Verknüpfungen, die das Polymerrückgrat ausbilden und nicht auf die Verzweigungen.

Biotechnische und insbesondere biokatalytische Methoden haben den Vorteil, daß der Verzweigungsgrad kontrollierbar eingestellt werden kann und insbesondere direkt wasserunlösliche lineare Poly-α-Glucane erhalten werden können, wie z. B. die bevorzugten Poly-α-1,4-D-Glucane, die keine Verzweigungen enthalten.

Unter dem Begriff "wasserunlösliches Poly-α-Glucan" werden für die vorliegende Erfindung Verbindungen verstanden, die nach der Definition des Deutschen Arzneibuches (DAB = Deutsches Arzneibuch, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH, Stuttgart, Govi-Verlag, Frankfurt, Auflage, 1987) entsprechend den Klassen 4 bis 7 unter die Kategorien "wenig lösliche", "schwer lösliche", "sehr schwer lösliche" bzw. "praktisch unlösliche" Verbindungen fallen.

Im Fall der erfindungsgemäß verwendeten Polyglucane bedeutet dies, daß mindestens 98% der eingesetzten Menge, insbesondere mindestens 99,5%, unter Normalbedingungen (T = 25°C +/-20%, p = 101325 Pascal +/-20%) in Wasser unlöslich ist (entsprechend den Klassen 4 bzw. 5).

Für die vorliegende Erfindung werden schwer lösliche bis praktisch unlösliche Poly-α-Glucane, insbesondere sehr schwer lösliche bis praktisch unlösliche Poly- α-Glucane, bevorzugt.

"Sehr schwer löslich" entsprechend Klasse 6 kann durch folgende Versuchsbeschreibung veranschaulicht werden:
Ein Gramm des zu untersuchenden PolyGlucans werden in 1 l entionisierten Wasser auf 130°C unter einem Druck von 1 bar erhitzt. Die entstehende Lösung bleibt nur kurzzeitig über wenige Minuten stabil. Beim Erkalten unter Normalbedingungen fällt die Substanz wieder aus. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur und Abtrennung mittels Zentrifugation können unter Berücksichtigung der experimentellen Verluste mindestens 66% der eingesetzten Menge zurückgewonnen werden.

Für die vorliegende Erfindung kann das biotechnisch erhaltene Poly-α-Glucan als solches eingesetzt werden. Falls erwünscht, kann es einer zusätzlichen Behandlung unterzogen werden.

So können die wasserunlöslichen linearen Poly-α-Glucane modifiziert werden, z. B. indem die Poly-α-Glucane durch Veresterung und/oder Veretherung in einer oder mehreren nicht an der linearen Verknüpfung beteiligten Positionen chemisch modifiziert werden. Im Fall der bevorzugten 1,4 verknüpften Poly-α-Glucane kann die Modifizierung in 2-, 3- und/oder 6-Position erfolgen.

Modifikation im Sinne der Erfindung bedeutet, daß die vorhandenen Hydroxylgruppen, die nicht an der Verknüpfung beteiligt sind, chemisch verändert werden. Dies schließt eine Ringöffnung der Glucaneinheiten, wie sie z. B. bei der oxidativen Carboxylierung oder der Hydrolyse erfolgt, aus. Maßnahmen für derartige Modifizierungen sind dem Fachmann hinlänglich bekannt.

Die Poly-α-Glucane können in Form sogenannter alpha-amylaseresistenter Poly- α-Glucane eingesetzt werden wie sie am Beispiel von Poly-α-1,4-D-Glucan in den nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldungen DE 198 30 618.0 bzw. DE 199 59 863.0 der Anmelderin beschrieben sind.

Alpha-amylaseresistente Poly-α-Glucane können durch Herstellung einer Suspension oder Dispersion aus wasserunlöslichen Polyglucanen und Wasser, Erwärmen der Suspension oder Dispersion auf eine Temperatur im Bereich von 50 bis 100°C, Abkühlenlassen der erhaltenen kleisterartigen Mischung auf eine Temperatur im Bereich von 50°C bis an den Gefrierpunkt, vorzugsweise 35 bis 15°C, 27 bis 22°C, 16 bis 0°C oder 6 bis 2°C, über einen Zeitraum von 1 bis 72 h, vorzugsweise 1 bis 36 h und insbesondere 15 bis 30 h und Retrogradation der kleisterartigen Mischung bei einer gegenüber der Temperatur der erwärmten kleisterartigen Mischung erniedrigten Temperatur in einem Temperaturbereich von 90 bis 4°C sowie gegebenenfalls Trocknung oder Entwässerung des erhaltenen Produktes erhaltenen werden.

Weiterhin können Alpha-amylaseresistente Poly-α-Glucane erhalten werden durch eine Inkubation unter Wasserunterschuß sowie anschließender Abkühlung und Trocknung. Dabei kann das Verfahren dadurch gekennzeichnet sein, daß man einmal oder mehrmals inkubiert, daß man das Verfahren bevorzugt bei einem Wassergehalt von 35% durchführt und daß man die Inkubation bei einer Temperatur durchführt, die oberhalb der Glasübergangstemperatur und unterhalb der Umwandlungstemperatur liegt.

Der Stärkebestandteil der erfindungsgemäßen Weichkapsel kann eine beliebige Stärke oder eine Mischung aus zwei oder mehreren davon, eine oder mehrere ihrer Derivate oder Mischungen von Stärke und Stärkederivaten sein.

Geeignete Stärkebeispiele sind Stärke aus Kartoffeln, Tapioka, Maniok, Reis, Weizen oder Mais. Weitere Beispiele sind Stärken aus Maranta, Batata, Roggen, Gerste, Hirse, Hafer, Sorghum, Stärken aus Früchten wie Kastanien, Eicheln, Bohnen, Erbsen u. a. Hülsenfrüchten, Bananen, sowie Pflanzenmark zum Beispiel der Sagopalme. Sie kann entweder überwiegend Amylose oder Amylopektin enthalten, das heißt der Anteil an überwiegender Komponente ist größer 50% bezogen auf den Gesamtanteil an Amylose und Amylopektin in der Stärke. Die Stärke kann hydrothermal und/oder mechanisch vorbehandelt sein.

Neben Stärken pflanzlichen Ursprungs können auch Stärken verwendet werden, die chemisch modifiziert sind, fermentativ gewonnen wurden, rekombinanten Ursprungs sind oder durch Biotransformation beziehungsweise Biokatalyse hergestellt wurden.

Unter "chemisch modifizierten Stärken" versteht die Erfindung solche Stärken, bei denen auf chemischem Wege die Eigenschaften im Vergleich zu den natürlichen Eigenschaften verändert wurden. Dies wird im wesentlichen durch polymeranaloge Umsetzungen erreicht, bei denen Stärke mit mono-, bi- oder polyfunktionellen Reagenzien beziehungsweise Oxidationsmitteln behandelt wird. Dabei werden vorzugsweise die Hydroxygruppen der Polyglucane der Stärke durch Veretherung, Veresterung oder selektive Oxidation umgewandelt oder die Modifizierung beruht auf einer radikalisch initiierten Pfropcopolymerisation von copolymerisierbaren ungesättigten Monomeren auf das Stärkerückgrat.

Zu besonderen chemisch modifizierten Stärken gehören unter anderem Stärkeester, wie Xanthogenate, Acetate, Phosphate Sulfate, Nitrate, Stärkeether, wie zum Beispiel nichtionische, anionische oder kationische Stärkeether, oxidierte Stärken, wie etwa Dialdehydstärke, Carboxystärke, Persulfat-abgebaute Stärken und ähnliche Substanzen.

Bevorzugte chemische Modifikationen umfassen die Hydroxypropylierung, Acetylierung und Ethylierung.

"Fermentative Stärken" sind im Sprachgebrauch der Erfindung Stärken, die durch fermentative Prozesse unter Verwendung in der Natur vorkommender Organismen, wie Pilzen, Algen oder Bakterien gewonnen werden oder unter Einschaltung und Mithilfe von fermentativen Prozessen gewonnen werden können. Beispiele für Stärken aus fermentativen Prozessen umfassen neben anderen Gum Arabicum und verwandte Polysaccharide (Gellan Gum, Gum Ghatti, Gum Karaya, Gum Tragacauth), Xanthan, Emulsan, Rhamsan, Wellan, Schizophyllan, Polygalacturonate, Laminarin, Amylose, Amylopektin und Pektine.

"Stärken rekombinanten Ursprungs" oder "rekombinante Stärken" bedeutet hier Stärken, die durch fermentative Prozesse unter Verwendung in der Natur nicht vorkommender Organismen, aber unter Zuhilfenahme von gentechnischen Methoden modifizierten natürlichen Organismen, wie Pilzen, Algen oder Bakterien gewonnen werden oder unter Einschaltung und Mithilfe von fermentativen Prozessen gewonnen werden können. Beispiele für Stärken aus fermentativen, gentechnisch modifizierten Prozessen sind neben anderen Amylose, Amylopektin und weitere Polyglucane.

"Durch Biotransformation hergestellte Stärken" bedeutet im Rahmen der Erfindung, dass Stärken, Amylose, Amylopektin oder Polyglucane durch katalytische Reaktion von monomeren Grundbausteinen, im allgemeinen oligomeren Sacchariden, insbesondere Mono- und Disacchariden, hergestellt werden, indem ein Biokatalysator (auch: Enzym) unter speziellen Bedingungen verwendet wird. Beispiele für Stärken aus biokatalytischen Prozessen sind neben anderen PolyGlucan und modifizierte Polyglucane, Polyfructan und modifizierte Polyfructane.

Erfindungsgemäß bedeuten die Begriffe "Derivate von Stärken" oder "Stärkederivate" ganz allgemein modifizierte Stärken, das heißt solche Stärken, bei denen zur Veränderung ihrer Eigenschaften das natürliche Amylose/Amylopektin-Verhältnis verändert wurde, eine Vorverkleisterung durchgeführt wurde, die einem partiellen hydrolytischen Abbau unterzogen wurden oder die chemisch derivatisiert wurden.

Zu besonderen Derivaten von Stärken gehören unter anderem oxidierte Stärken, zum Beispiel Dialdehydstärke oder sonstige Oxidationsprodukte mit Carboxylfunktionen, oder native ionische Stärken (zum Beispiel mit Phosphatgruppen) oder ionisch weiter modifizierte Stärken, wobei sowohl anionische als auch kationische Modifizierungen unter diesen Begriff fallen.

Neben den als Gelierungsmittel dienenden Bestandteilen enthält das erfindungsgemäße Gel einen Weichmacher oder Lösungsmittel, wobei auch hier Mischungen eingesetzt werden können, als Quellungsmittel.

Beispiele für geeignete Quellungsmittel sind Wasser, Polyalkohole wie Ethylenglykol, Glycerin, Propandiol, Erythritol, Mannitol, Sorbitol, mehrwertige Alkansäuren wie Maleinsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, mehrwertige Hydroxyalkansäuren wie Milchsäure, 2-Hydroxybuttersäure, Citronensäure, Apfelsäure, Dimethylsulfoxid, Harnstoff oder weitere Lösungsmittel für Stärke.

Vorzugsweise beträgt das Verhältnis des Gewichtanteils von biotechnisch hergestelltem, wasserunlöslichen, linearen Poly-α-Glucanen zu Stärke in dem Gel beziehungsweise in der Weichkapsel 1% bis 50%, insbesondere 1% bis 30%. Der Verhältnis des Gewichtanteils an Poly-α-Glucan und Stärke zu Quellungsmittel liegt im allgemeinen im Bereich von 1% bis 60%.

Je nach konkret eingesetzten Komponenten oder besonderen Anwendungsfall können diese Werte auch nach oben oder unten variieren. Der Gewichtsanteil an Poly-α-Glucanen sollte jedoch nicht zu niedrig sein, da andernfalls die Dehnbarkeit beziehungsweise Festigkeit des erhaltenen Gels beeinträchtigt werden kann.

Claims (14)

1. Weichkapseln, mindestens bestehend aus einem Gel aus linearen Poly-α- Glucanen und nativer Stärke sowie einem Quellungsmittel.

2. Weichkapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das lineare Poly- α-Glucan Poly-α-1,4-D-Glucan ist.

3. Weichkapsel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Gewichtsanteile von Poly-α-Glucan zu nativer Stärke im Bereich von 1 Gew.-% bis 50 Gew.-% liegt.

4. Weichkapsel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem zugrundeliegenden Gel das Verhältnis der Gewichtsanteile aller Kohlenhydrate zu Quellmittel im Bereich von 1% bis 60% liegt.

5. Weichkapsel nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zugrundeliegenden Gel als Quellmittel mindestens einen Weichmacher enthalten kann, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Wasser, Ethylenglykol, Glycerin, Propandiol, Erythriol, Mannitol, Sorbitol, Maleinsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Milchsäure, 2-Hydroxybuttersäure, Citronensäure, Äpfelsäure, Dimethylsulfoxid und Harnstoff.

6. Weichkapsel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das lineare Poly-α-Glucan wasserunlöslich ist.

7. Weichkapsel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das lineare Poly-α-Glucan biotechnisch hergestellt wurde.

8. Weichkapsel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das lineare Poly-α-Glucan biokatalytisch mit Hilfe einer Amylosucrase hergestellt wurde.

9. Weichkapsel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zugrundeliegenden Gel essbar und/oder biologisch abbaubar ist.

10. Weichkapsel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zugrundeliegenden Gel weitere Geruchs- und/oder Geschmacks- und/oder die Farbe der Weichkapseln verändernde Substanzen enthält sowie weitere Zusätze, wie sie für den jeweiligen Anwendungsfall üblich sind

11. Weichkapsel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie pharmakologisch, verterinärmedizinisch, kosmetisch oder agrochemisch wirksame Substanzen oder Substanzgemische enthalten.

12. Weichkapseln nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Anwendung in der Nahrungs- und Genußmittelindustrie, der Medizin/Pharmazie, der Veterinärmedizin und der Agrochemie geeignet sind.

13. Verfahren zur Herstellung von Weichkapseln nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Poly-α-Glucan, Stärke und ein Quellmittel in einem Kammerkneter bei Temperaturen < 160°C homogenisiert werden, das erzeugte Gel in einem geeigneten thermoplastischen Verarbeitungsverfahren zu einer Folie, einem Film oder einem Band verformt wird und anschließend die Weichkapsel durch das Rotary-Die-Verfahren hergestellt wird.

14. Verwendung eines Gels auf Basis von linearem Poly-α-Glucan und Stärke sowie einem Quellungsmittel zur Herstellung von Weichkapseln.