DE10226149A1

DE10226149A1 - Stoffe und Zubereitungen mit lösungsvermittelnden und konservierenden Eigenschaften

Info

Publication number: DE10226149A1
Application number: DE2002126149
Authority: DE
Inventors: Katrin Sälzer; Regina Theis; Claudia Wagenbach
Original assignee: Nutrinova Nutrition Specialties and Food Ingredients GmbH
Current assignee: Celanese Sales Germany GmbH
Priority date: 2002-06-13
Filing date: 2002-06-13
Publication date: 2004-01-08

Abstract

Mischungen von Wasser mit wassermischbaren Lösungsmitteln und einem Gehalt an Alkali- oder Erdalkalisalzen niederer Fettsäuren, der oberhalb der Salzkonzentrationen liegt, die für eine mikrobielle Stabilisierung entsprechender aromahaltiger Zubereitungen notwendig sind, lösen beschränkt wasserlösliche Aromen sehr viel besser als Mischungen ohne diesen erhöhten Salzzusatz und konservieren gleichzeitig die darin gelösten Aromen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung bestimmter Salze organischer Säuren als Lösungsvermittler, insbesondere für Aromastoffe in wässrigem Milieu, als auch lösungsvermittelnd wirkende Mischungen oder Mittel, welche diese Salze enthalten.

Zubereitungen für die Aromatisierung von Lebensmitteln, Kosmetika, pharmazeutischen Produkten oder Reinigungsmitteln sowie Konzentrate dieser Zubereitungen bestehen oft aus Mischungen oder Lösungen von für die Aromatisierung vorgesehenen Aromen mit Wasser und/oder mit Wasser mischbaren Lösungsmitteln. Da die Wasserlöslichkeit vieler Aromen/Aromastoffe nur gering ist, ist vielfach der Einsatz relativ großer Mengen von mit Wasser mischbaren Lösungsmitteln erforderlich, damit eine Einarbeitung ausreichender Mengen der Aromen in die oben genannten Produkte oder Formulierungen, die bevorzugt auf wässriger Basis formuliert sind, erfolgen kann. Aus verschiedenen ökologischen und pharmazeutischen Gründen ist es äußerst wünschenswert, bei der Herstellung der genannten Produkte den Gehalt an Lösungsmitteln möglichst gering zu halten.

Sowohl die für die Aromatisierung verwendeten Zubereitungen als auch die aromatisierten Produkte selbst sind darüber hinaus anfällig gegen Mikroorganismen, die nicht nur einzelne Aromastoffe abbauen und dadurch den Aromaeindruck beeinträchtigen können, sondern auch das aromatisierte Produkt selbst kontaminieren und zu dessen Verderb oder Unbrauchbarkeit führen können.

Deshalb werden insbesondere wässrige Zubereitungen von Aromen oft konserviert. Dafür eignet sich zum Beispiel Sorbinsäure oder das Kaliumsalz der Sorbinsäure, Kaliumsorbat, in besonderem Maße, weil es sich neben einer guten Wasserlöslichkeit auch durch eine gute Wirkung gegen Mikroorganismen auszeichnet, die vom sauren bis zum neutralen pH-Bereich reicht. Die üblicherweise eingesetzten Mengen an Kaliumsorbat in solchen Zubereitungen oder Formulierungen liegen in der Regel bei 1 bis 2 g/l, was zur mikrobiellen Stabilisierung solcher Formulierungen ausreicht. Grundsätzlich geeignet, wenn auch schwächer antimikrobiell wirksam, sind auch andere wasserlösliche Alkali- oder Erdalkalisalze ein- oder mehrwertiger organischer Säuren mit 2 bis 6 C-Atomen, die gesättigt, ungesättigt, verzweigt oder cyclisch sein können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Mittel oder eine Zubereitung zu finden, mit dem oder der die Wasserlöslichkeit wenig oder begrenzt wasserlöslicher Aromen deutlich verbessert werden kann. Darüber hinaus sollten die unter Verwendung dieses Mittels oder Zubereitung hergestellten aromahaltigen Zubereitungen bzw. Formulierungen nicht anfällig gegen Mikroorganismen sein.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass sich mit höheren als zur Konservierung von aromahaltigen Zubereitungen in der Praxis üblichen Mengen z. B. der oben genannten organischen Säuren bzw. deren Salzen die Wasserlöslichkeit von gering wasserlöslichen Aromen deutlich verbessern lässt.

Der erfindungsgemäße Effekt wird also erst oberhalb der zur mikrobiellen Stabilisierung von wässrigen Aromen erforderlichen Konzentrationen an geeigneten Säuren bzw. deren Salzen deutlich, in der Regel erst bei Konzentrationen von Säure oder Salz, die oberhalb von 50 g/l bezogen auf die für die für Aromatisierung verwendete Zubereitung liegen. In Abhängigkeit von der verwendeten Säure bzw. Salz und dem Aromastoff kann dieser Wert auch unterschritten werden. Der erfindungsgemäße Effekt ist in der Regel bis zu Konzentrationen von 300 g/l bzw. der jeweiligen Löslichkeitsgrenze von Säure bzw. Salz ausgeprägt. Die erforderlichen Salzkonzentrationen können, insbesondere in Abhängigkeit von den verwendeten Aromen und Salzen und wie in den Ausführungsbeispielen näher beschrieben, durch einfache Versuche schnell und sicher ermittelt werden.

In der Praxis kann sich eine Obergrenze der Einsatzmengen an erfindungsgemäßen Salzen ergeben, wenn die damit hergestellten aromahaltigen Zubereitungen auf Gebieten eingesetzt werden, auf denen mengenmäßige Beschränkungen für die verwendeten Salze bestehen, wie es z. B. bei konservierend wirkenden Salzen in Lebensmitteln der Fall ist. Die maximale Konzentration an Salz in der für die Aromatisierung verwendeten Zubereitung ergibt sich dann aus der Einsatzmenge dieser Zubereitung und der maximal möglichen Menge/Konzentration an Salz in dem aromatisierten Produkt/Lebensmittel.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit die Verwendung von Salzen bestimmter geeigneter organischer Säuren, bevorzugt niederer Fettsäuren, zur Erhöhung der Wasserlöslichkeit von nicht gut oder nur gering wasserlöslichen Substanzen, insbesondere von Aromen/Aromastoffen.

Bei den Salzen handelt es sich bevorzugt um Alkali- und Erdalkalisalze, vorzugsweise um solche der allgemeinen Formel I R–COOX (I), worin R einen Alkyl-, Alkenyl- oder Alkadienyl-Rest mit 1 bis 7 C-Atomen oder Wasserstoff bedeutet und X für ein wasserlösliche Salze bildendes Kation, insbesondere für Na⁺, K⁺, ½Mg²⁺ und ½Ca²⁺, steht.

Der Rest R kann verzweigt, unverzweigt oder cyclisch sein.

Besonders bevorzugt sind Kaliumsorbat und die anderen Salze der Sorbinsäure.

Insbesondere werden die genannten Salze zur Herstellung von aromahaltigen Zubereitungen verwendet, die für die Aromatisierung einer Vielzahl von Produkten, wie bereits beschrieben, geeignet sind. Diese aromahaltigen Zubereitungen enthalten einen oder mehrere Aromastoffe, Wasser und gegebenenfalls zusätzlich mit Wasser mischbare Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemische sowie die erfindungsgemäß geeigneten Salze, welche bevorzugt in den beschriebenen Konzentrationen, insbesondere zwischen 50 und 300 g/l Zubereitung, darin enthalten sind.

Die erfindungsgemäßen aromahaltigen Zubereitungen können ein oder mehrere dieser Salze enthalten. Weiterhin können diese Zubereitungen auch weitere für das jeweilige Anwendungsgebiet gebräuchliche Wirk- und Hilfsstoffe enthalten wie z. B. Süßstoffe oder mikrobiozide Wirkstoffe.

Als Lösungsmittel für die aromahaltigen Zubereitungen sind grundsätzlich alle mit Wasser mischbaren bzw. wasserlöslichen Lösungsmittel geeignet.

Bevorzugte Lösungsmittel sind

a) Alkohole, insbesondere der Formel R-CH₂-OH, worin R C₁-C₃-Alkyl oder C₂-C₅-Alkenyl, die verzweigt oder unverzweigt sein können, bedeutet,
b) Diole, insbesondere der Formel R-CHOH-CH₂OH, worin R C₁-C₂-Alkyl bedeutet, oder
c) Triole, insbesondere Glycerin.

Diese Lösungsmittel werden bevorzugt allein oder in Mischungen untereinander oder auch in Mischungen mit anderen Lösungsmitteln in den erfindungsgemäßen aromahaltigen Zubereitungen eingesetzt. Der Anteil an diesen nicht wässrigen Lösungsmitteln/-gemischen in den aromahaltigen Zubereitungen liegt bevorzugt bei 10 bis 90 Gewichtsprozent (Gew.-%), bezogen auf die fertige Zubereitung, und ist z. B. von dem verwendeten Aromastoff abhängig.

Die erfindungsgemäßen Mittel, welche bis auf den zu lösenden Aromastoff oder das zu lösende Aromastoffgemisch den erfindungsgemäßen aromahaltigen Zubereitungen entsprechen, eignen sich zur Auflösung von allein nicht gut wasserlöslichen Aromen wie z. B. Menthol, Vanillin, Anisol, Limonen, Eugenol, Anethol, Cineol oder sonstigen Aromastoffzubereitungen/-formulierungen. Aufgrund des Gehalts an erfindungsgemäßen Salzen sind die so hergestellten aromahaltigen Zubereitungen gleichzeitig mikrobiell stabilisiert.

Weiterhin sind diese Mittel natürlich generell dazu geeignet, die Wasserlöslichkeit von allein schlecht wasserlöslichen Stoffen zu erhöhen und damit als Lösungsvermittler zu wirken. Weitere Beispiele für allein schlecht wasserlösliche Stoffe sind Konservierungsstoffe wie z. B. Parabene. Auch dieser Aspekt wird von der vorliegenden Erfindung umfasst.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Mittel und der erfindungsgemäßen aromahaltigen Zubereitungen kann durch einfaches Auflösen der entsprechenden Salze in Wasser und Zugabe der Aromen bzw. einer Lösung der Aromen in einem geeigneten Lösungsmittel erfolgen. Darüber hinaus muss bei der Einarbeitung der Aromen lediglich in der üblichen Weise intensiv gerührt werden, damit eine vollständige Durchmischung erfolgt.

Verwendbar sind die erfindungsgemäßen aromahaltigen Zubereitungen z. B. zur Aromatisierung von Kosmetika, Lebens-, Arznei- und Reinigungsmitteln und deren Konzentraten. Zu beachten ist jeweils, ob die verwendeten Bestandteile für das jeweilige Einsatzgebiet gesetzlich zugelassen sind. Die Einsatzkonzentrationen können dabei in weiten Grenzen variieren. Sie werden in erster Linie durch Art und Intensität der gewünschten Aromatisierung und damit über die erforderliche Einsatzkonzentration der zu verwendenden Aromen bestimmt. Entsprechende Aromakonzentrationen sind dem Fachmann für die oben genannten Einsatzgebiete bekannt und/oder gesetzlich vorgeschrieben.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert:

Beispiel 1

Lösungsvermittelnder Effekt von Kaliumsorbat in Wasser-Propandiol-Mischungen

Es wird eine Mischung aus 80 Gewichtsteilen Wasser und 20 Gewichtsteilen 1,2-Propandiol, in welchem ein Pfefferminz-Aromakonzentrat gelöst ist, durch intensives Rühren hergestellt. Die Überschreitung der Löslichkeitsgrenze des Aromakonzentrates ist erkennbar an der bleibenden Trübung dieser Mischung oder der Bildung eines Zweiphasengemisches.

In gleichen Teilen derselben Mischung werden 50, 200 und 400 g/l Kaliumsorbat aufgelöst. Anschließend wird die Löslichkeit in gleicher Weise wie oben bestimmt. Es ergeben sich die in Tab. 1 dargestellten Löslichkeitsgrenzen des Aromas in Abhängigkeit von der Sorbatkonzentration.

Tabelle

Konzentration K-Sorbat	Löslichkeit Aroma
[g/100 Mischung]	[g/100 Mischung]
0	0,13
5	0,15
20	0,28
40	0,53

Beispiel 2

Eine Mischung aus 80 Gewichtsteilen Wasser und 20 Gewichtsteilen 1,2-Propandiol, welches 0,5 Gew.-% eines Pfefferminzaromas enthält, wird durch intensives Rühren hergestellt. Es entsteht sofort eine deutlich trübe Mischung. Gibt man der wässrigen Phase vor dem Mischen mit der aromahaltigen Phase 30 Gew.-% Na-Propionat zu, so erhält man eine klare Lösung des Aromas in dem Propylenglykol-Wasser Gemisch:

Beispiel 3

Eine Mischung aus 80 Gewichtsteilen Wasser und 20 Gewichtsteilen Glycerin (Propantriol), welches 0,5 Gew.-% eines Pfefferminzaromas enthält, wird wie oben beschrieben hergestellt. Die sofort entstehende Trübung zeigt die Überschreitung der Löslichkeitsgrenze des Aromas an. Werden in der wässrigen Phase vor dem Mischen mit dem Glycerin 25 Gew.-% K-Sorbat gelöst, so erhält man eine klare Lösung des Pfefferminzaromas.

Beispiel 4

Eine Mischung aus 80 Gewichtsteilen Wasser und 20 Gewichtsteilen 1,2-Propandiol, welches 0,5 Gew.-% eines Vanillearomas enthält, wird durch intensives Rühren hergestellt. Es entsteht sofort eine deutlich trübe Mischung. Gibt man der wässrigen Phase vor dem Mischen 25 Gew.-% K-Sorbat zu, so erhält man eine klare Lösung des Aromas in dem Propylenglykol-Wasser Gemisch.

Beispiel 5

Verwendung in einem Kosmetikum

Zur Herstellung eines klaren Konzentrates eines Mundwassers sollen 0,06 Gew.-% eines Pfefferminzaromas zur Erzielung eines angenehmen Geschmacks in einer Mischung aus 20 Gewichtsteilen 1,2-Propandiol und 80 Gewichtsteilen Wasser gelöst werden. Dieses Konzentrat kann weiterhin mikrobiozide Wirkstoffe zur Desinfektion des Mundraumes oder Süßstoffe zur Verbesserung des Geschmacks enthalten. Zur Anwendung als Mundwasser wird durch den Verbraucher eine etwa 1 gew.-%ige Verdünnung des Konzentrates in Wasser hergestellt, wobei keine Trübung auftreten soll.

Um eine klare Lösung des Aromas sowohl in dem Lösungsmittel des Konzentrates als auch in der 1%igen Verdünnung zu erhalten, werden dem Lösungsmittel 20 Gew.-% K-Sorbat zugegeben. Dadurch wird zum einen die Löslichkeit des Aromakonzentrates in wässriger Lösung erhöht, zum anderen kann bei entsprechendem pH-Wert des Mundwasserkonzentrates durch das K-Sorbat eine konservierende Wirkung erreicht werden.

Beispiel 6

Verwendung in einem Lebensmittel, z. B. Getränk

Ein alkoholhaltiges Getränk, das verschiedene Aromen oder spezielle öl-lösliche Komponenten zu besonderen Ernährungszwecken in Konzentrationen von insgesamt 0,05 Gew.-% enthält, wird mit 10 Gew.-% K-Sorbat versetzt, um den Alkoholgehalt, der zur vollständigen Lösung der Aromen und öl-löslichen Komponenten benötigt wird, so weit als möglich abzusenken, ohne das eine Trübung bzw. Entmischung der Phasen im Produkt auftritt. Das höhere Risiko mikrobiologischer Kontamination in einem Getränk mit geringerem Alkoholgehalt kann durch die konservierenden Eigenschaften des K-Sorbats ausgeglichen werden.

Beispiel 7

Verwendung in einem Reinigungsmittel

Ein zur Reinigung zahnärztlicher Geräte und deren Wasserleitungen verwendetes Desinfektionsmittel, das zum Beispiel Parabene als Konservierungsmittel oder andere mikrobiozid wirkende Bestandteile enthält, gelangt in verdünnter Form als Spüllösung auch in den Mund von Patienten, daher ist eine Süßung und Aromatisierung zur Überdeckung des Bittergeschmackes der Mikrobiozide notwendig. Es wird ein Pfefferminzaroma in Konzentrationen von 0,06 Gew.-% in einem Propylenglykol-Wasser (20:80) Gemisch mit zusätzlichen Süßstoffen eingesetzt. Um eine klare Lösung zu erhalten werden 20 Gew.-% K-Sorbat in dem Reinigungsmittel eingesetzt, womit sichergestellt wird, dass auch bei weiterem Verdünnen dieses Reinigungsmittels mit Wasser keine Trübung oder Entmischung des Aromas auftritt. Gleichzeitig wird durch den Zusatz von K-Sorbat die Lagerstabilität des Produktes durch die konservierenden Eigenschaften dieser Substanz erhöht.

Beispiel 8

Verwendung in einem Aromakonzentrat für Getränke

Schwer wasserlösliche Aromen, z. B. Vanilleextrakte, können durch Zusatz von etwa 20 Gew.-% K-Sorbat, bezogen auf die aromahaltige Zubereitung, in ein wässriges Getränkekonzentrat eingearbeitet werden, ohne größere Mengen anderer Lösungsmittel wie Alkohol zu verwenden. Auch beim Verdünnen des Getränkekonzentrates mit Wasser durch den Konsumenten entsteht eine klare, stabile Lösung.

Eine Konservierung dieser, für den mehrmaligen Gebrauch durch den Verbraucher bestimmten, Getränkekonzentrate ist notwendig, um einen Verderb durch Mikroorganismen wirkungsvoll zu verhindern. Die Funktion des Konservierungsmittels wird ebenfalls vom K-Sorbat übernommen.

Beispiel 9

Verwendung in einem Aromakonzentrat zum aromatisieren von verschiedenen Lebensmitteln

Ein aromahaltiger, klarer Sirup auf wässriger Basis, der zur Aromatisierung und gegebenenfalls Süßung von Kaffee-, Teegetränken oder Süßspeisen verwendet werden kann, wird durch Zusatz von 10–20 Gew.-% K-Sorbat zur wässrigen Phase vor der Einarbeitung des schwerlöslichen Aromaextraktes erhalten. Somit können auch schwer wasserlösliche Aromen für derartige Produkte verwendet werden, ohne dass eine Trübung oder Phasentrennung auftritt. Durch das K-Sorbat wird während der Anwendung und Lagerung zum einen eine Trübung oder Phasentrennung durch unlös liches Aroma verhindert, zum anderen die mikrobiologische Stabilität der wässrigen Lösung durch Konservierung verbessert.

Beispiel 10

Verwendung in einem Aromakonzentrat für Kosmetika

In analoger Weise können schwerlösliche Aromamischungen in ein wässriges Konzentrat für Kosmetika z. B. aromatisiertes Duschgel oder Shampoo sowie Reinigungsmittel für den Haushalt eingearbeitet werden, ohne größere Mengen weiterer Lösungsmittel wie Propandiol oder Glycerin verwenden zu müssen und trotzdem eine ausreichende Aromakonzentration erzielen zu können. Der Konsument stellt vor dem Gebrauch dieser Produkte eine 1–10 Gewichts%-Verdünnung derselben mit Wasser her, wobei eine klare, stabile und angenehm aromatisierte Lösung entsteht. Das zugegebene K-Sorbat dient hierbei als Lösungsvermittler sowie auch als Konservierungsmittel zum Sicherstellen der mikrobiologischen Stabilität des Produktes während der Lagerung und der Anwendung durch den Verbraucher.

Claims

Verwendung von Salzen niederer Fettsäuren zur Erhöhung der Wasserlöslichkeit von nicht oder nur gering wasserlöslichen Substanzen.
Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Salze Verbindungen der Formel I R-COOX (I), worin R einen Alkyl-, Alkenyl- oder Alkadienyl-Rest mit 1 bis 7 C-Atomen, der unverzweigt, verzweigt oder cyclisch sein kann, oder Wasserstoff bedeutet, und X für ein wasserlösliche Salze bildendes Kation, bevorzugt für ein Alkali- oder Erdalkalikation, insbesondere für Na⁺, K⁺, ½Mg²⁺ und ½Ca²⁺, steht, verwendet werden.
Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Salze die Alkalisalze der Sorbinsäure, insbesondere Kaliumsorbat, verwendet werden.
Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den nicht oder nur gering wasserlöslichen Substanzen um Aromastoffe oder deren Lösung in nicht wässrigen Lösungsmitteln handelt.
Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Salze in Konzentrationen verwendet werden, die oberhalb der Salzkonzentrationen liegen, die zur mikrobiellen Stabilisierung von aromahaltigen Zubereitungen oder von aromahaltigen Kosmetika, Lebens-, Arznei- oder Reinigungsmitteln oder deren Konzentraten verwendet werden.
Zubereitung enthaltend einen oder mehrere Aromastoffe, Wasser, ein oder mehrere Salze gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 und gegebenenfalls zusätzlich mit Wasser mischbare Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemische.
Zubereitung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Salz oder die Salze in Konzentrationen vorliegen, die oberhalb der Salzkonzentrationen liegen, die zur mikrobiellen Stabilisierung solcher Zubereitungen verwendet werden.
Zubereitung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Salzkonzentration größer als 50 g/l Zubereitung beträgt.
Zubereitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Salzkonzentration 50 g/l bis 300 g/l Zubereitung beträgt.
Zubereitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den gegebenenfalls vorhandenen, mit Wasser mischbaren Lösungsmitteln um a) Alkohole, insbesondere der Formel R-CH₂-OH, worin R C₁-C₃-Alkyl oder C₂-C₅-Alkenyl bedeutet, oder b) Diole, insbesondere der Formel R-CHOH-CH₂OH mit R gleich C₁-C₂-Alkyl, oder c) Triole, insbesondere Glycerin, oder um Mischungen dieser Lösungsmittel untereinander oder um Mischungen dieser Lösungsmittel mit anderen Lösungsmitteln handelt.
Zubereitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der nicht wässrigen Lösungsmittel 10 bis 90 Gew.-% beträgt.
Zubereitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich weitere, in der Kosmetik-, Lebensmittel-, Arzneimittel- oder Reinigungsindustrie übliche Wirk- und/oder Hilfsstoffe enthält.
Mittel zur Lösung von nicht oder nur gering wasserlöslichen Aromastoffen, welches bis auf die Aromastoffe die Zusammensetzung der Zubereitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 12 aufweist.
Verwendung einer Zubereitung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 12 oder eines Mittels nach Anspruch 13 zur Herstellung von aromahaltigen Kosmetika, Lebens-, Arznei- oder Reinigungsmitteln sowie deren Konzentraten.