DE19652287A1 - Karotinoidöl-Trockenpulver sowie Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Karotinoidöl-Trockenpulver sowie Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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- C09B67/0092—Dyes in solid form
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Karotinoid-Verbindungen
und insbesondere Karotinoidöl-Dispersionen, die in Stärke-
Schutzhüllen gekapselt sind.
Karotinoide sind eine Gruppe von organischen Pigmenten, wel
che oft zur unbedenklichen Färbung von Lebensmitteln verwen
det werden. Karotinoide umfassen die Karotine (z. B. Beta
karotin und Lycopen), bei welchen es sich um C₄₀-Karotinoide
mit 11 oder weniger konjugierten Kohlenstoff-Kohlenstoff-Dop
pelbindungen und Xanthophylle (z. B. Lutein und Astaxanthin)
handelt, welche sauerstoffhaltige Karotinoide sind. Karo
tinoide sind in Öl schwach löslich und in Wasser unlöslich.
Zusätzlich zur Verwendung der Karotinoide als Pigmente haben
sie auch einen ernährungsphysiologischen Wert. Z. B. werden
Betakarotine weithin als Vitamin-A-Vorstufe (d. h. als Pro
vitamin A) verwendet, weil Betakarotin im Stoffwechsel der
meisten Tiere zu Vitamin A (Retinol) umgesetzt wird.
Ein den Karotinoiden eigenes Problem besteht in ihrer An
fälligkeit gegenüber Oxidationen. Z. B. reagiert Betakarotin
mit dem Luftsauerstoff und verwandelt sich in ein inaktives,
farbloses Oxidationsprodukt. Damit verliert im Laufe der Zeit
ein Karotinoid, welches keinen Schutz durch Verkapselung
und/oder Oxidationsinhibitoren besitzt, seine Eigenschaften
als Pigment und Nahrungsmittel.
Karotinoide werden, um sie zu "stabilisieren", d. h., um das
Maß des Qualitätsverlustes, der durch Sauerstoff, Wärme oder
Licht eintritt, zu vermindern, öfter in öligen Dispersionen
als in kristalliner Form angeboten. Karotinoide, die als
ölige Dispersionen angeboten werden, sind auch beim Transport
gegenüber Schäden weniger empfindlich. Weiterhin wird ange
nommen, daß Karotinoide in einer öligen Dispersion besser ab
sorbiert oder aufgenommen werden und somit als Nahrungsmittel
besser geeignet sind.
Es ist bekannt, daß flüssige und lösliche Agenzien, welche
"empfindlich" sind (d. h., deren Qualität beeinträchtigt
wird, wenn sie äußeren Elementen ausgesetzt sind) durch Ver
kapseln in einer trockenen Stärkematrix geschützt werden kön
nen. Das US-Patent 2 876 160 von Schoch und anderen be
schreibt den Schutz von Agenzien (z. B. Insektiziden, aroma
tischen Ölen, Fettsäuren, Arzneimitteln und Betakorotinen)
vor physischen und chemischen Beeinträchtigungen durch Ver
kapseln des Agens in einer Stärkematrix. Bei diesem Verfahren
wird ein flüssiges oder festes Agens schrittweise unter kräf
tiger Bewegung, welches eine Bewegung unter Verwendung einer
mechanischen Emulgiereinrichtung oder eines Druckhomogeni
sierers einschließt, einer wäßrigen Stärkelösung, welche
einen Plastifizierer, z. B. einen Glukosesirup, enthalten
kann, zugesetzt. Die gebildete Emulsion oder Dispersion wird
z. B. durch Sprühtrocknung getrocknet. Wenn ein festes Agens
zu schützen ist, kann es vor dem Zusetzen in die Stärkelösung
pulverisiert werden.
Andere Beispiele der Stärkekapselung von empfindlichen Agen
zien sind in US-Patent 4 276 312 von Merritt (welches den
Schutz von Vitaminen und aromatischen Agenzien vor Oxidation
oder Beeinträchtigung durch Sonnenlicht mittels Sprühtrocknung
eines Gemisches des Agens und einer Stärkemischung be
schreibt, um staubförmige Partikel zu bilden) und US-Patent 2
827 452 von Schlenk u. a. (welches die Verwendung einer Stär
kematrix beschreibt, um ein Agens, wie z. B. Vitamin-A-
Azetat, vor Oxidation zu schützen).
Verschiedene Varianten von Trocknungs-Stärkebeschichtungs
verfahren wurden angewendet, um empfindliche Agenzien, z. B.
Aromen, Öle und Vitamine vor Sonnenlicht und Lufteinfluß zu
schützen. So kann z. B. ein Stärke-Agens-Gemisch teilweise
getrocknet und dann zu Pulver gemahlen werden (US-Patent 4
230 687 von Sair u. a. und 4 911 952 von Doane u. a.), oder
das Stärke-Agens-Gemisch kann in Öl gelöst und dann de
hydriert werden, um Kügelchen zu bilden (US-Patent 3 66 557
von Jensen u. a.).
Obwohl es wichtig ist, eine Karotinoid-Dispersion mit einer
ausreichenden Menge von schützendem Material zu verkapseln,
um die Karotinoide vor Beeinträchtigung zu schützen, ist es
vorteilhaft, die Menge des Kapselungsmateriales relativ zur
Menge der Karotinoide zu minimieren, um die Menge inaktiver
Bestandteile, die die Gesamtmenge eines Produktes, welches
die verkapselte Karodinoidöl-Dispersion enthält, gering zu
halten. Wenn z. B. eine Trockenpulver-Karotinoiddispersion
zur Bildung einer Tablette verwendet wird, kann sich eine zu
umfangreiche Verkapselung mit unnötigen Bestandteilen störend
auf das Tabletten-Herstellungsverfahren auswirken. Wenn das
Karotinoid-Trockenpulver als Pulver-Trinkmix angewendet wird,
kann eine zu umfangreiche Verkapselung mit unnötigen Bestand
teilen eine nutzlose Erhöhung des Volumens und des Gewichtes
des Trinkmixes zur Folge haben. Deshalb ist es ratsam, die
"Potenz" (d. h. die Konzentration des Karotinoides) in der
gekapselten Karotinoid-Öl-Dispersion zu maximieren, um die
Menge der inaktiven Bestandteile zu begrenzen.
Im Stand der Technik sind Verfahren zur Erhöhung der Stabili
tät von Karotinoid-Trockenpulver-Produkten beschrieben. Die
Wirksamkeit der Karotinoidprodukte ist jedoch relativ gering,
und die Stabilität wird durch Verwendung von synthetischen
(d. h. nicht natürlich hergestellten) Bestandteilen erreicht.
Die vorerwähnten Probleme werden durch die vorliegende Erfin
dung, welche ein Karotinoidöl-Trockenpulver sowie ein Verfah
ren zu seiner Herstellung umfaßt, welches sowohl stabil als
auch hochwirksam ist, überwunden. Im einzelnen handelt es
sich um eine Öldispersion, welche Karotinoidpartikel enthält,
und welche zerkleinert oder gemahlen wird, so daß der durch
schnittliche Durchmesser von ungelösten Karotinoidteilchen in
der Dispersion geringer ist als etwa ein Mikrometer. Eine
verkapselnde Mischung wird durch Lösung eines verkapselnden
Stärkeagenses, eines Zuckers und eines Oxidationsinhibitors
in Wasser gebildet. Die gemahlene Karotinoidöl-Dispersion
wird dann mit dem verkapselnden Gemisch emulgiert. Schließ
lich wird die entstehende Emulsion getrocknet, um ein Pulver
herzustellen, welches eine Karotinoidöl-Dispersion, die in
einer schützenden Stärkematrix gekapselt ist, enthält.
Die durch das Verfahren hergestellten, in Wasser dispergier
baren, Karotinoidöl-Trockenpulver gemäß der vorliegenden Er
findung besitzen eine hohe Wirksamkeit und gleichzeitig eine
gute Widerstandsfähigkeit gegenüber Oxidation. Weiterhin kön
nen die Pulver unter Verwendung ausschließlich natürlicher
Bestandteile hergestellt werden.
Diese und andere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der Erfin
dung werden durch die detaillierte Beschreibung eines bevor
zugten Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeich
nung besser verständlich.
In Fig. 1 ist ein Fließschema des Ablaufes der erfindungs
gemäßen Verfahrensschritte dargestellt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein hochwirksames, in Was
ser dispergierbares Karotinoidöl-Trockenpulver, welches ge
genüber dem Einfluß von Sauerstoff widerstandsfähig ist. Ent
sprechend Fig. 1 ist zur Herstellung eines Endproduktes mit
hochwirksamen (d. h. konzentriertem) Karotinoid der Schritt 1
zur Bildung einer Karotinoidöl-Dispersion und der Schritt 2
zum Zerkleinern oder Mahlen der Karotinoidöl-Dispersion not
wendig, um die Größe der Karotinoidteilchen zu vermindern.
Der Schutz der Karotinoidteilchen vor Oxidation erfordert den
Schritt 3, d. h. die Zubereitung einer verkapselnden Mi
schung, den Schritt 4 zur Emulgierung der gemahlenen Karo
tinoidöl-Dispersion in dem verkapselnden Gemisch, und den
Schritt 5 zur Trocknung des sich ergebenden Emulsionsgemi
sches. Daraus folgend sind die Karotinoidteilchen in den Öl
tröpfchen in eine schützende, wasserlösliche Beschichtung
eingehüllt.
Zur Herstellung eines hochwirksamen Produktes nach Fig. 1,
Schritt 1, ist es vorteilhaft, als Ausgangsmaterial eine Ka
rotinoidöl-Dispersion (d. h. eine kristalline Aufschlämmung)
zu verwenden, welche einen hohen Prozentsatz eines Karotinoi
des enthält. Wenn ein Produkt gewünscht wird, welches aus
schließlich aus natürlichen Bestandteilen zusammengesetzt ist
(wie in der vorliegenden Erfindung), muß die Karotinoidöl-
Dispersion natürliche Bestandteile enthalten, d. h. Bestand
teile, die in lebenden Körpern gefunden oder produziert wer
den. Eine geeignete Karotinoidöl-Dispersion, welche sich nur
aus natürlichen Bestandteilen zusammensetzt, wird unter der
Marke PROVATENE® vertrieben, wobei es sich um ein Betakarotin
in einem Ölgemisch handelt, das durch die Firma Nutrilite
Division of Amway Corporation hergestellt wird und in einer
Konzentration bis zu 3,5 Prozent Betakarotin erhältlich ist.
Das Produkt PROVATENE® ist ein pflanzlicher Extrakt aus
Dunaliella algae, Vitamin E und Betakarotin. Andere ähnliche
Karotinoidöl-Dispersionen können von den Firmen Betatene
Ltd., einer Tochter der Firma Henkel, Inc., und Western
Biotechnology Ltd., einer australischen Firma, bezogen wer
den. Andere natürliche Karotinoidöl-Dispersionen sind, wie
aus dem Stand der Technik bekannt, ebenfalls erhältlich.
Bevorzugt wird die Karotinoidöl-Dispersion weiter ange
reichert, um den Anteil an Karotinoiden zu erhöhen. Z. B.
wird das Produkt PROVATENE® zentrifugiert, um die Beta
karotin-Kristalle in einem Teil der Öldispersion auf etwa 5
Prozent Betakarotin anzureichern. Eine bevorzugte konzen
trierte Karotinoidöl-Dispersion wird unter der Marke
PROVATENOLTM durch die Firma Koyo Mercantile in Japan ver
trieben. Diese Dispersion ist konzentriertes PROVATENE®, wel
che unter Anwendung eines Lösungs-Extraktionsverfahrens her
gestellt wird. Das Produkt PROVATENOLTM enthält etwa 30 Ge
wichtsprozent Betakarotin in Öl.
Im Schritt 2 nach Fig. 1 werden die Karotinoidkristalle, die
sich in der Karotinoidöl-Dispersion befinden, gemahlen, um
die Größe dieser Teilchen zu vermindern, und um eine ge
mahlene Karotinoidöl-Dispersion herzustellen. Die Karo
tinoidteilchen in der gemahlenen Karotinoidöl-Dispersion müs
sen klein genug sein, um in die Öltröpfchen mit etwa einem
Mikrometer Durchschnittsdurchmesser zu "passen", die sich in
einer Emulsion der gemahlenen Karotinoidöl-Dispersion und dem
verkapselnden Gemisch (welches oben beschrieben wurde) bil
den. Um die Größe der Karotinoidteilchen in der Karotinoidöl-
Dispersion auf etwa einen Mikrometer Durchschnittsdurchmesser
zu vermindern, wird die Mischung vorzugsweise unter Verwen
dung einer Kugelmühle gemahlen. Im allgemeinen ist es leich
ter, die geringe Teilchengröße, die für die vorliegende Er
findung notwendig ist, durch Mahlen von konzentrierten Karo
tinoidöl-Dispersionen zu erreichen, weil eine höhere Teil
chenkonzentration die Mahleffekte verbessert und somit die
Zahl von groben Teilchen vermindert. Eine geeignete Kugel
mühle ist das Modell LMJ 05, welches durch die Firma Netzsch,
Inc. vertrieben wird. Vorzugsweise wird die Zeitdauer zwi
schen dem Mahlen der Karotinoidöl-Dispersion und der Verwen
dung des gemahlenen Gemisches als Stoff für die vorliegende
Erfindung gering gehalten, um eine Rekristallisation (d. h.
eine Rückbildung von größeren Teilchen) der Karotinoide zu
vermeiden.
In Schritt 3 nach Fig. 1 wird ein Verkapselungsgemisch durch
Mischen eines verkapselnden Stärkeagenses, eines Zuckers und
eines Oxidationsinhibitors in Wasser gebildet. Das ver
kapselnde Stärkeagens ist ein Stärke- oder Stärke-Additiv-
Gemisch, welches sich zum Verkapseln von Aromen, Fetten, Ölen
oder Vitaminen eignet, wie dies aus dem Stand der Technik be
kannt ist. Das verkapselnde Stärkeagens ist ein verkapselndes
Agens aus modifizierter Speisestärke. Verschiedene Hersteller
bieten geeignete Mischungen ihrer kommerziell verfügbaren mo
difizierten Speisestärke-Verkapselungsagenzien an. Ein sol
ches Verkapselungsagens aus modifizierter Speisestärke, wel
ches als Verkapselungsagens in der vorliegenden Erfindung ge
eignet ist, wird unter der Marke N-LOK®-Stärke-Verkapselungs
agens von der Firma National Starch and Chemical Corporation
vertrieben. Das N-LOK®-Stärke-Verkapselungsagens ist im
wesentlichen eine modifizierte Speisestärke mit hinzugefügten
festen Maissirupteilchen. Das Verkapselungsgemisch sollte
höchstens etwa 91 Gewichtsprozent Stärke-Verkapselungsagens
auf Trockenbasis und vorzugsweise höchstens etwa 84 Gewichts
prozent Stärke-Verkapselungsagens auf Trockenbasis enthalten.
Der in der Verkapselungsmischung enthaltene Zucker trägt zur
Löslichkeit der Verkapselungsbeschichtung bei, wenn das Karo
tinoidölpulver mit Wasser in Berührung gebracht wird, wie
dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Es wird angenom
men, daß der Zucker in der Weise zur Bildung der Verkapse
lungsbeschichtung beiträgt, indem er eine glasartige kristal
line Struktur bildet, die einen guten Oxidationsschutz er
gibt. Geeignete Zucker sind Sukrose und Fruktose. Andere aus
dem Stand der Technik bekannte Zucker sind ebenfalls ge
eignet. Die Verkapselungsmischung sollte mindestens etwa 5
Gewichtsprozent Zucker auf Trockenbasis und vorzugsweise min
destens etwa 10 Gewichtsprozent Zucker auf Trockenbasis ent
halten.
Der in der Verkapselungsmischung verwendete Oxidationsinhibi
tor ist ein lebensmitteltauglicher Oxidationsinhibitor, wel
cher Karotinoide vor Beeinträchtigungen schützt, während er
die erfindungsgemäßen Verfahrensbedingungen, wie aus dem
Stand der Technik bekannt, unbeeinflußt läßt. Wenn ein End
produkt benötigt wird, welches nur natürliche Bestandteile
enthält, kann nur ein natürlicher Oxidationsinhibitor verwen
det werden. Der gegenwärtig bevorzugte Oxidationsinhibitor
besteht aus Natriumaskorbat und Vitamin-E-Azetat. Vitamin-E-
Azetat wird vorzugsweise in Kombination mit dem Natrium
askorbat verwendet, es gibt jedoch einige Länder, die die
Verwendung von Vitamin-E-Azetat als Lebensmittelzusatz nicht
zulassen.
Um die Kosten des Trockenpulvers zu reduzieren, empfiehlt es
sich, den Oxidationsinhibitor auf die zur Erreichung einer
guten Stabilität (d. h. Widerstandsfähigkeit gegen Oxidation)
notwendige Menge im Finalprodukt zu beschränken. Die verkap
selnde Mischung sollte mindestens etwa 4 Gewichtsprozent Oxi
dationsinhibitor auf Trockenbasis und vorzugsweise mindestens
etwa 6 Gewichtsprozent Oxidationsinhibitor auf Trockenbasis
enthalten.
Das Stärke-Verkapselungsagens, der Zucker und die Oxidations
inhibitoren werden in Wasser, vorzugsweise entionisiertem
Wasser, gelöst, um die verkapselnde Mischung zu bilden. Die
verkapselnde Mischung besteht vorzugsweise aus etwa 40 Ge
wichtsprozent Feststoffen und etwa 60 Gewichtsprozent Wasser.
Vorzugsweise wird der Zucker im Wasser gelöst, bevor die an
deren Bestandteile eingebracht werden.
Im Schritt 4 nach Fig. 1 werden nach der Zubereitung der ge
mahlenen Karotinoidöl-Dispersion und der Verkapselungs
mischung diese beiden Komponenten vermischt, um eine Roh
emulsion zu erhalten. Um die Wirksamkeit des Endproduktes zu
verbessern, wird das Verhältnis der Verkapselungsmischung zur
gemahlenen Karotinoidöl-Dispersion bevorzugt vermindert, wenn
die Bildung der Rohemulsion zu einem Punkt gelangt, an wel
chem die Stabilität des Endproduktes nicht mehr vertretbar
ist. Ein produziertes Endprodukt hat eine gute Stabilität,
wenn die Rohemulsion ein Gewichtsverhältnis von festen Be
standteilen des Verkapselungsgemisches zu den festen Bestand
teilen der gemahlenen Karotinoidöl-Dispersion etwa 4 zu 1 be
trägt. Eine Rohemulsion mit einem Verhältnis von 3 zu 1 er
gibt ein Trockenpulver, mit mehr Oberflächenöl als ein Pro
dukt mit einem Verhältnis von 4 zu 1. Das zusätzliche Ober
flächenöl macht das trockene Endprodukt klebrig, so daß es
klumpig wird oder an den Seiten eines Behälters anklebt. Wei
terhin verursacht diese Klebrigkeit Probleme während des
Trocknungsschrittes des erfindungsgemäßen Verfahrens. Eine
Rohemulsion mit einem Verhältnis von 2 zu 1 ergibt ein Final
produkt von geringer Stabilität. Deshalb wird ein Verhältnis
von 4 zu 1 bevorzugt.
Die Rohemulsion wird dann unter Anwendung aus dem Stand der
Technik bekannter Emulgierungs- oder Homogenisierungseinrich
tungen weiter emulgiert. Die Rohemulsion wird emulgiert, bis
eine visuell stabile Emulsion, vorzugsweise ohne jede frei
schwimmenden Karotinoid-Kristalle, hergestellt ist. Vorzugs
weise wird eine Hochdruck-Emulgier- oder Homogenisiereinrich
tung verwendet. Eine geeignete Emulgiereinrichtung für das
erfindungsgemäße Verfahren ist das Modell M-110F oder M210
einer Mikroemulgiereinrichtung bzw. eines Hochdruckhomogeni
sierers, die von der Firma Microfluidics bezogen werden kann.
Die Rohemulsion wird mit einem Druck zwischen 11.000 und
12.000 p.s.i.g. durch den Hochdruckemulgator geleitet.
Im Verfahrensschritt 5 nach Fig. 1 wird die Emulsion unter
Anwendung bekannter Technologien getrocknet, um ein Pulver zu
erzeugen. Vorzugsweise wird die Emulsion im Sprühtrocknungs
verfahren getrocknet. Es ist darauf zu achten, daß die Karo
tinoide in der Emulsion nicht durch zu hohe Wärme beeinträch
tigt werden.
Es wird angenommen, daß ein Grund dafür, daß das Karo
tinoidöl-Trockenpulver, welches nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellt wurde, hochwirksam ist und eine gute
Widerstandsfähigkeit gegenüber Oxidation aufweist, darin be
steht, daß die Karotinoidteilchen fein genug gemahlen sind,
daß sie in den winzigen Öltröpfen, die während des Emulgie
rungsschrittes gebildet werden, aufgenommen werden können (d. h.
in diese "passen"). Sobald die Öltröpfchen durch Emulgie
rung in dem verkapselnden Gemisch dispergiert sind und die
entstehende Emulsion getrocknet ist, sind die Öltröpfchen und
damit die darin gehaltenen Karotinoidteilchen mit einer
schützenden Beschichtung umhüllt.
Unabhängig von dem tatsächlichen chemischen Vorgang besitzen
die getrockneten, in Wasser dispergierbaren Karotinoidöl
pulver, die unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
hergestellt wurden, hohe Wirksamkeit (d. h. hohe Karotinoid
konzentrationen), sowie gute Widerstandsfähigkeit gegenüber
Oxidation. Weiterhin kann die Widerstandsfähigkeit gegenüber
Beeinträchtigungen durch Sauerstoffin einem Endprodukt er
reicht werden, welches ausschließlich natürliche Bestandteile
enthält. Obwohl die Beschreibung der vorliegenden Erfindung
auf Karotinoide gerichtet ist, wird angenommen, daß das Ver
fahren mit Nutzen auch angewendet werden kann, um die Wirk
samkeit anderer Mischungen, welche in Öl dispergiert werden
können, und dessen Stabilität durch eine schützende Stärke
umhüllung erhöht werden kann, verbessert werden.
Die folgenden Beispiele werden zum Zwecke der weiteren Ver
anschaulichung und Erläuterung der vorliegenden Erfindung be
schrieben und schränken deren Schutzumfang in keiner Weise
ein. Soweit nicht anders angegeben, betreffen alle Teil- und
Prozentangaben das Gewicht.
Eine Probe von einem Kilogramm des Produktes PROVATENOL (30
Prozent Betakarotinöl-Dispersion von der Firma Koyo
Mercantile in Japan mit einem Gehalt von etwa 25 Prozent
Betakarotin) wurde in einer Kugelmühle von Netzsch des Typs
LMJ 05 unter folgenden Funktionsbedingungen gemahlen.
Umlaufzeit: 90 Minuten
Mahlkörper: 0,6 mm mit Yttrium stabilisiertes Zir koniumoxid
Mahlkörperbeladung: 90% des Kammervolumens
Mahlwerkgeschwindigkeit: 2.650 Umdrehungen/Minute
Einsatzzeit: 29 Minuten
Mahlkörper: 0,6 mm mit Yttrium stabilisiertes Zir koniumoxid
Mahlkörperbeladung: 90% des Kammervolumens
Mahlwerkgeschwindigkeit: 2.650 Umdrehungen/Minute
Einsatzzeit: 29 Minuten
Beim Mahlen werden Betakarotinteilchen mit den in Tabelle I
aufgelisteten Eigenschaften erzeugt.
Ein Verkapselungsgemisch wurde durch Mischen der folgenden
Komponenten in den angegebenen Anteilen gebildet: 33,6 Pro
zent N-LOK®-Stärke-Verkapselungsagens, 4 Prozent Fruktose,
1,6 Prozent Natriumaskorbat, 0,8 Prozent Vitamin-E-Azetat
(Konzentration 50 Prozent) und 60 Prozent entionisiertes Was
ser. (Auf Trockenbasis betragen die Prozentsätze 84 Prozent
N-LOK®-Stärke-Verkapselungsagens, 10 Prozent Fruktose, 4 Pro
zent Natriumaskorbat und 2 Prozent Vitamin-E-Azetat (Konzen
tration 50 Prozent)). Nachdem diese Komponenten zusammen
geschüttet wurden, um das verkapselnde Gemisch zu bilden,
wurde eine bestimmte Menge von gemahlenem PROVATENOL dem ver
kapselnden Gemisch hinzugefügt, so daß das Gewichtsverhältnis
der gesamten Feststoffe des verkapselnden Gemisches zu den
gesamten Feststoffen des gemahlenen PROVATENOL etwa 4 zu 1
betrug. Dieses Gemisch wurde geschüttelt, um eine Rohemulsion
zu bilden. Die Rohemulsion wurde dann in zwei Durchläufen in
einem M-110F Mikroemulgator von der Firma Microfluidics, wel
cher mit einem Druck von 12.000 p.s.i.g. arbeitet, weiter
emulgiert. Die erzeugte Emulsion war visuell stabil; alle
Betakarotinteilchen, welche vor der Hochdruckemulgierung
sichtbar waren, sind durch die Bearbeitung verschwunden.
Die Emulsion wurde dann unter Anwendung eines APV-Pilot-
Sprühtrockners getrocknet. Die Einlaßtemperatur betrug 302°F,
welche, bei Stabilisierung, eine Ausgangstemperatur von
etwa 235°F erzeugte. Beim Durchlauf entstand ein Trocken
pulver, dessen Analyse eine Wirksamkeit (d. h. einen Beta
karotingehalt) von 4,4 Prozent ergab.
Die Stabilität des Trockenpulvers wurde getestet, indem das
Pulver in einem Kunststoffbehälter dicht verschlossen wurde,
und der Kunststoffbehälter in einer Kammer bei 38,5°C und 75
Prozent relativer Luftfeuchtigkeit 13 Wochen lang aufbewahrt
wurde. Am Ende dieses Zeitraumes betrug die Wirksamkeit des
Produktes noch 3,5 Prozent, was eine Wirksamkeit von 80 Pro
zent der ursprünglichen Wirksamkeit darstellt. Es wird ange
nommen, daß dreizehn Wochen unter den Bedingungen dieses
Tests etwa den Stabilitätsanforderungen für eine Karotinoid-
Trockenpulvermischung von zwei Jahren bei Raumtemperatur ent
sprechen.
Eine Menge von einem Kilogramm des Produktes Lyc-O-Pen (5
Prozent Lycopen-Oleoresin, welches von der Firma LycoRed
Natural Products Industries, Ltd. in Israel hergestellt wird)
wurde in einer Kugelmühle des Modells LMJ 05 der Firma
Netzsch unter den folgenden Bedingungen gemahlen:
Umlauf zeit: 60 Minuten
Mahlkörper: 0,4 mm mit Yttrium stabilisiertes Zir koniumoxid
Mahlkörperbeladung: 90% des Kammervolumens
Mahlwerkgeschwindigkeit: 2.650 Umdrehungen/Minute
Einsatzzeit: 23 Minuten
Mahlkörper: 0,4 mm mit Yttrium stabilisiertes Zir koniumoxid
Mahlkörperbeladung: 90% des Kammervolumens
Mahlwerkgeschwindigkeit: 2.650 Umdrehungen/Minute
Einsatzzeit: 23 Minuten
Eine mikroskopische Untersuchung der gemahlenen Lycopen-Öl-
Dispersion zeigte, daß die meisten Partikel einen Durchmesser
von etwa einem Mikrometer aufwiesen, und daß nur sehr wenige
Partikel einen Durchmesser hatten, der größer als 2 bis 3
Mikrometer war.
Ein verkapselndes Gemisch wurde unter Verwendung von 33,6
Prozent N-LOK®-Stärke-Verkapselungsagens, 4 Prozent Fruktose,
1,6 Prozent Natriumaskorbat, 0,8 Prozent Vitamin-E-Azetat
(mit einer Konzentration von 50 Prozent) und 60 Prozent
entionisiertes Wasser gebildet. (Auf Trockenbasis betragen
diese Prozentsätze 84 Prozent N-LOK®-Stärke-Verkapselungs
agens, 10 Prozent Fruktose, 4 Prozent Natriumaskorbat und 2
Prozent Vitamin-E-Azetat (Konzentration 50 Prozent)). Nachdem
diese Komponenten zusammengeschüttet wurden, um die verkap
selnde Mischung zu bilden, wurde eine bestimmte Menge ge
mahlenes Lyc-O-Pen hinzugefügt, so daß das Gewichtsverhältnis
der gesamten Feststoffe des verkapselnden Gemisches zu den
Feststoffen des gemahlenen Lyc-O-Pen etwa 4 zu 1 betrug.
Diese Mischung wurde geschüttelt, um eine Rohemulsion zu bil
den. Die Rohemulsion wurde dann in zwei Durchläufen in einem
Mikroemulgator M-110F, welcher von der Firma Microfluidics
hergestellt wird und bei einem Druck von 11.000 p.s.i.g. ar
beitet, weiter emulgiert.
Die Emulsion wurde dann in einem APV-Pilot-Sprühtrockner ge
trocknet. Die Einlaßtemperatur betrug 304°F, welche durch
Stabilisierung eine Ausgangstemperatur von etwa 234°F bei
einer Durchflußrate von 30 bis 32 Millimeter/Minute ergab.
Der Durchlauf erzeugte ein Trockenpulver, bei welchem eine
Analyse einen Lycopengehalt von etwa 0,9 Prozent ergab.
Die Stabilität des Trockenpulvers wurde durch Einbringen des
Pulvers in offenen Reagenzgläsern und Anordnen der Reagenz
gläser in einem Umluftofen bei einer Temperatur von 55°C 14
Tage lang getestet. Am Ende dieses Zeitraumes betrug die
Wirksamkeit des Stoffes 0,73 Prozent, etwa 81 Prozent der ur
sprünglichen Wirksamkeit. Es wird angenommen, daß vierzehn
Tage unter diesen Bedingungen etwa dem Stabilitätsverlust
einer Karotinoid-Trockenpulvermischung unter den im Beispiel
I beschriebenen 13-wöchigen Testbedingungen entsprechen.
Betakarotinkristalle wurden einer PROVATENE®-Karotinoidöl-
Dispersion mit 2,15 Prozent Betakarotinen beigemischt, um
eine PROVATENE®-Mischung mit 2,55 Prozent Betakarotin herzu
stellen. Diese Mischung wurde unter Verwendung einer Netzsch-
Kugelmühle des Modells LMJ 05 unter den folgenden Funktions
bedingungen gemahlen.
Umlaufzeit: 120 Minuten
Mahlkörper: 0,6 mm mit Yttrium stabilisiertes Zir koniumoxid
Mahlkörperbeladung: 90% des Kammervolumens
Mahlwerkgeschwindigkeit: 2.800 Umdrehungen/Minute
Einsatzzeit: 13,5 Minuten.
Mahlkörper: 0,6 mm mit Yttrium stabilisiertes Zir koniumoxid
Mahlkörperbeladung: 90% des Kammervolumens
Mahlwerkgeschwindigkeit: 2.800 Umdrehungen/Minute
Einsatzzeit: 13,5 Minuten.
Das Mahlen ergab Betakarotinteilchen mit den in Tabelle II
dargestellten Eigenschaften.
Es wurden zwei verkapselnde Gemische gebildet, das verkap
selnde Gemisch A enthielt 86 Prozent N-LOK®-Stärke-Verkapse
lungsagens, 10 Prozent Fruktose, 4 Prozent Natriumaskorbat
und 2 Prozent Vitamin-E-Azetat (Konzentration 50 Prozent),
berechnet auf Trockenbasis. Es wurde Wasser hinzugefügt, um
einen Endstand von 40 Prozent Feststoffen zu erhalten. Vor
dem Einbringen dieser Komponenten in Wasser, um die Verkapse
lungsmischungen A und B zu bilden, wurde zunächst der Zucker
im Wasser gelöst. Den Verkapselungsmischungen A und B wurde
auch eine gewisse Menge einer gemahlenen PROVATENE®-
Karotinoidöl-Dispersion beigemischt, so daß das Gewichts
verhältnis der gesamten Feststoffe des Verkapselungsgemisches
zu den Feststoffen der gemahlenen PROVATENE®-Karotinoidöl-
Dispersion etwa 4 zu 1 betrug. Diese Mischungen wurden ge
schüttelt, um eine Rohemulsion zu erhalten, und dann durch
eine sogenannte französische Presse (der Firma SLM Instru
ments French Pressure Cell, Modell FA078) bei einem Druck von
10.000 bis 11.000 p.s.i.g. geleitet, um die Emulsionen A und
B herzustellen. Die Emulsionen A und B wurden dann unter Ver
wendung eines Büchi-190-Mini-Sprühtrockners getrocknet. Die
Einlaßtemperatur betrug 308°F, die Ausgangstemperatur betrug
226°F und die Durchflußrate belief sich auf 4 Milliliter pro
Minute. Im Durchlauf wurden die Trockenpulver "A" und "B"
produziert, bei denen die Analyse einen Betakarotingehalt von
ungefähr 0,5 Prozent ergab.
Die Stabilität der Trockenpulver A und B wurde getestet, in
dem die Pulver in offenen Reagenzgläsern in einem Umlaufofen
einer Temperatur von 55°C 15 Tage lang ausgesetzt wurden. Am
Ende dieses Zeitraumes betrug die Wirksamkeit des Trocken
pulvers A etwa 84 Prozent seiner ursprünglichen Wirksamkeit
und die Wirksamkeit des Trockenpulvers B etwa 88 Prozent
seiner ursprünglichen Wirksamkeit.
Die vorstehenden Beschreibungen bezogen sich auf bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es sind zahlreiche Ab
wandlungen und Veränderungen möglich, ohne daß der Erfin
dungsgedanke und der Schutzumfang der Erfindung, wie er in
den Patentansprüchen dargelegt ist, und wie er nach den Prin
zipien des Patentrechtes, einschließlich möglicher Äquiva
lente, ausgelegt wird, verlassen wird.
Claims (20)
1. Karotinoidöl-Trockenpulver, dadurch gekennzeichnet, daß
dieses umfaßt: eine Karotinoidöl-Dispersion aus Karo
tinoidteilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser
von weniger als einem Mikrometer und einer Verkaps
lungsbeschichtung aus einem Stärke-Verkapselungsagens,
einem Zucker und einem Oxidationsinhibitor.
2. Karotinoidöl-Trockenpulver nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Stärke-Verkapselungsagens ein mo
difiziertes Speisestärke-Verkapselungsagens ist.
3. Karotinoidöl-Trockenpulver nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Mischung mindestens 4,4 Gewichts
prozent Karotinoid enthält.
4. Karotinoidöl-Trockenpulver nach mindestens einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
es nur natürliche Bestandteile enthält.
5. Karotinoidöl-Trockenpulver nach mindestens einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Karotinoidöl-Dispersion Karotinoidteilchen mit
einem Durchschnittsdurchmesser von weniger als etwa 0,6
Mikrometer enthält, und daß 99 Prozent der Karo
tinoidteilchen einen Durchmesser von weniger als etwa
1,6 Mikrometer aufweisen.
6. Karotinoidöl-Trockenpulver nach mindestens einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
das Karotinoid aus einer Gruppe ausgewählt ist, die
Betakarotine und Lycopene enthält.
7. Karotinoidöl-Trockenpulver nach mindestens einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Zucker aus einer Gruppe ausgewählt ist, die
Sukrose, Fruktose oder eine Mischung von diesen umfaßt.
8. Karotinoidöl-Trockenpulver nach mindestens einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verkapselungsmischung mindestens 5 Gewichtsprozent
Zucker auf Trockenbasis enthält.
9. Karotinoidöl-Trockenpulver nach mindestens einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Karotinoidöl-Dispersion ausschließlich natürliche
Stoffe enthält.
10. Karotinoidöl-Trockenpulver nach mindestens einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Oxidationsinhibitor ein natürlicher Stoff ist.
11. Karotinoidöl-Trockenpulver nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Oxidationsinhibitor aus einer
Gruppe ausgewählt ist, die die Stoffe Natriumaskorbat,
Vitamin-E-Azetat sowie Mischungen aus diesen umfaßt.
12. Karotinoidöl-Trockenpulver nach mindestens einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verkapselungsmischung mindestens etwa 4 Gewichts
prozent Oxidationsinhibitor auf Trockenbasis enthält.
13. Karotinoidöl-Trockenpulver nach mindestens einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verkapselungsmischung etwa 40 Prozent Feststoffe
und etwa 60 Prozent Wasser enthält.
14. Karotinoidöl-Trockenpulver nach mindestens einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verkapselungsmischung etwa 80 Gewichtsprozent modi
fiziertes Lebensmittelstärke-Verkapselungsagens, etwa
10 Gewichtsprozent Zucker und etwa 6 Gewichtsprozent
Oxidationsinhibitor, berechnet auf Trockenbasis, ent
hält.
15. Verfahren zur Herstellung eines Karotinoidöl-Trocken
pulvers nach mindestens einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden
Verfahrensschritte umfaßt:
Dispergieren eines Karotinoides in einem Öl zur Her stellung einer Karotinoidöl-Dispersion; Mahlen der Karotinoidöl-Dispersion, um eine feinere Karotinoidöl- Dispersion zu erzeugen; Einbringen eines Stärke-Verkap selungsagenses, eines Zuckers und eines Oxidations inhibitors in Wasser, um ein Verkapselungsgemisch zu bilden; Vermischen der gemahlenen Karotinoidöl-Disper sion und des Verkapselungsgemisches, um eine Emulsion zu bilden und Trocknen der Emulsion zu einem Pulver.
Dispergieren eines Karotinoides in einem Öl zur Her stellung einer Karotinoidöl-Dispersion; Mahlen der Karotinoidöl-Dispersion, um eine feinere Karotinoidöl- Dispersion zu erzeugen; Einbringen eines Stärke-Verkap selungsagenses, eines Zuckers und eines Oxidations inhibitors in Wasser, um ein Verkapselungsgemisch zu bilden; Vermischen der gemahlenen Karotinoidöl-Disper sion und des Verkapselungsgemisches, um eine Emulsion zu bilden und Trocknen der Emulsion zu einem Pulver.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
der Schritt der Vermischung zur Bildung der Emulsion
unter Verwendung einer Hochdruck-Homogenisiereinrich
tung erfolgt.
17. Verfahren nach Anspruch 15 und/oder 16, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Verfahrensschritt des Mahlens unter
Verwendung einer Kugelmühle erfolgt.
18. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 15 bis
17, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt
des Trocknens unter Verwendung eines Sprühtrockners er
folgt.
19. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 15 bis
18, dadurch gekennzeichnet, daß die Emulgierung der ge
samten Feststoffe der Verkapselungsmischung und der ge
samten Feststoffe der gemahlenen Karotinoidöl-Disper
sion ein maximales Gewichtsverhältnis von etwa 4 zu 1
umfaßt.
20. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 15 bis
19, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt
der Vermahlung der Dispersion Karotinoidteilchen mit
einem Durchschnittsdurchmesser von weniger als etwa 1
Mikrometer erzeugt.
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