Die vorliegende Erfindung betrifft neue Flüssig-Formulierun
gen von fettlöslichen Substanzen sowie ein Verfahren zu de
ren Herstellung. Diese physiologisch verträglichen Zuberei
tungen finden insbesondere Verwendung in flüssigen Le
bens- und Futtermitteln.
Wasserdispergierbarkeit und Feinverteilung von fettlöslichen
physiologisch wirksamen Stoffen ist erforderlich, um die
Substanz dem Organismus in gut resorbierbarer Form zur Ver
fügung zu stellen. Im allgemeinen werden geeignete Präparate
hergestellt, indem der fettlösliche oder in einem eßbaren Öl
gelöste Stoff in eine schutzkolloidhaltige Wasserphase ein
emulgiert wird, die gegebenenfalls zusätzlich einen Emulga
tor enthält. Das Schutzkolloid umhüllt die fettlösliche Pha
se, stabilisiert die Dispersion und ist verantwortlich für
die nötige Wasserdispergierbarkeit. Als Schutzkolloide wer
den häufig Gelatine, Gummi arabicum, Dextrin, Stärke und an
dere aus natürlichen Quellen gewonnene Stoffe verwendet. Ih
nen allen ist gemeinsam, daß sie gegen mikrobiologischen
Verderb anfällig sind und über einen längeren Zeitraum in
der Regel nur in getrockneter Form gelagert werden können,
es sei denn, man setzt der Formulierung ein Konservierungs
mittel zu. Dies ist aber in vielen Fällen nicht erwünscht.
Aus diesem Grunde schließt sich nach erfolgter Dispergierung
häufig ein Trocknungsschritt an, auch dann, wenn das Präpa
rat für den Einsatz in einem flüssigen Medium gedacht ist
und daher eine flüssige Formulierung wegen der einfacheren
Einarbeitung vorzuziehen wäre.
Eine Möglichkeit, den mikrobiellen Verderb eines Produktes
zu vermeiden, besteht darin, der wäßrigen Phase hohe Zucker
konzentrationen zuzusetzen. In der deutschen Patentschrift
DE 23 63 534 wird die Herstellung von entsprechenden zucker
haltigen flüssigen Vitamin- und Carotinoid-Präparaten be
schrieben, wobei physiologisch unbedenkliche Emulgatoren wie
Lecithin oder Ascorbylpalmitat zur Stabilisierung verwendet
werden. Ein Nachteil von solchen Produkten ist aber die Kri
stallisationsneigung des Zuckers oder Zuckeralkohols, z. B.
bei Lagerung des Produktes bei niedrigen Temperaturen, was
zu unerwünschten Inhomogenitäten führt. Außerdem ist infolge
des hohen Zucker- oder Zuckeralkoholgehaltes eine gute
Fließfähigkeit nicht immer gewährleistet. Diese Nachteile
können vermieden werden, wenn als äußere Phase ein flüssiger
und physiologisch unbedenklicher Polyalkohol, wie Glycerin
verwendet wird.
Die europäische Patentschrift EP 03 61 928 beschreibt die
Herstellung von extrem feinteiligen Emulsionen mit einem
Glycerin/Wasser-Gemisch als äußere Phase, wobei als Emulga
toren Phospholipide oder nicht-ionogene Emulgatoren verwen
det werden. Die in den Beispielen genannten Emulsionen un
terliegen nur über einen Zeitraum von 3 Monaten keinen Ver
änderungen.
Andere Patentschriften, die die Verwendung von Polyalkoholen
in carotinoid- oder vitaminhaltigen Emulsionen beschreiben,
sind entweder auf die zusätzliche Verwendung eines Alkohols
wie Ethanol (JA 47 25 220), oder eines nicht-ionogenen Emul
gators wie Polyglycerinfettsäureester (JP 6 12 60 860) oder
von beiden (JP 1 39 935) angewiesen.
In vielen Formulierungen, insbesondere für den Lebensmittel
bereich, sind aber die Ingredienzien Alkohol und nicht-iono
gene Emulgatoren nicht erwünscht bzw. lebensmittelrechtlich
nicht allgemein zugelassen. In der japanischen Patentschrift
JP 5 81 28 141 wird ferner die Herstellung von in Weichgela
tine-Kapseln abgefüllten Carotinoid-Emulsionen auf Basis von
Glycerin oder anderen mehrwertigen Alkoholen beschrieben.
Die in den Beispielen verwendeten Emulgatoren sind ebenfalls
nicht-ionogene Emulgatoren, und als weiterer Nachteil ist
der relativ niedrige Wirkstoff-Gehalt zu werten.
Es bestand daher die Aufgabe, flüssige Präparate fettlösli
cher Substanzen vorzuschlagen, die über einen langen Zeit
raum (< 6 Monate) stabil sind und die genannten Nachteile
nicht haben.
Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß gelöst mit Präparaten
enthaltend als wesentliche Bestandteile
- a) mindestens eine feindispergierte physiologisch verträg
liche fettlösliche Substanz als disperse Phase
- b) Glycerin oder Glycerin im Gemisch mit Wasser als äußere
Phase unter Verwendung von
- c) Estern der Ascorbinsäure mit langkettigen Fettsäuren als
Emulgator und Stabilisator.
Als physiologisch verträgliche fettlösliche Substanzen kom
men z. B. die fettlöslichen Vitamine A, D, E oder K, sowie
Carotinoide, wie Canthaxanthin, Astaxanthin, Zeaxanthin, Ly
copin, Apocarotinal und insbesondere β-Carotin in Betracht.
Carotinoide sind in der Natur weitverbreitete Farbpigmente,
die in vielen Nahrungsmitteln in feinstverteilter Form ent
halten sind und ihnen eine charakteristische Färbung verlei
hen. Neben ihrer allseits bekannten Pro-Vitamin-A-Wirkung
sind sie deswegen auch als Farbstoffe für die Lebensmittel-,
Futtermittel- und pharmazeutische Industrie von Interesse.
Die Färbungen, die durch höherprozentige Carotinoid-Präpa
rate (z. B. 10%ige Trockenpulver) erzielt werden, decken in
der Regel den Bereich orange bis rot ab. Höherprozentige β-
Carotin-haltige Präparate gemäß der vorliegenden Erfindung
zeichnen sich demgegenüber durch einen brillianten Gelbton,
wie er für viele Lebensmittel gewünscht wird, sowie eine
hohe Farbkraft aus. Darüberhinaus kommen als fettlösliche
Substanzen Glyceride von mehrfach ungesättigten Fettsäuren,
wie Weizenöl, Sonnenblumenöl, Maiskeimöl etc. oder Mischun
gen der genannten Öle in Betracht. Schließlich sind ganz
allgemeine, beliebige fettlösliche Substanzen als Bestand
teil der Präparate geeignet, die eine physiologische Rolle
im menschlichen oder tierischen Organismus spielen und auf
grund ihrer Wasserunslöslichkeit in der Regel zu Emulsionen
oder wasserdispergierbaren Trockenpulvern verarbeitet wer
den.
Die Konzentration der physiologisch verträglichen fettlösli
chen Substanzen beträgt in der Regel 1 bis 50 Gew.-%, vor
zugsweise 10 bis 40 und insbesondere 20 bis 30 Gew.-%, bezo
gen auf die Präparate. Das an sich schwerlösliche β-Carotin
ist jedoch in der Regel in Konzentrationen von 1 bis
20 Gew.-% vorzugsweise 5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die
Präparate enthalten.
Die Menge des Glycerins beträgt im allgemeinen 99 bis 50,
vorzugsweise 80 bis 60 Gew.-%, bezogen auf das Präparat, wo
bei das Glycerin teilweise durch Wasser ersetzt sein kann im
Bereich des Gewichtsverhältnisses Glycerin : Wasser von 100 : 0
bis 50 : 50.
Als Ester der Ascorbinsäure sind vor allem die Ester der
Ascorbinsäure mit C16- bis C18-Fettsäuren zu nennen, insbe
sondere Ascorbylpalmitat.
Die Wirkung des Ascorbylpalmitats als Emulgator kann durch
Bildung eines Salzes, insbesondere Alkalisalzes, in der Re
gel das Natriumsalz noch gesteigert werden, wobei Natronlau
ge in der Regel in der 0,5- bis 1molaren Menge zugesetzt
wird.
Ascorbylpalmitat ist ein in der Lebens- und Futtermittelin
dustrie breit einsetzbarer, physiologisch unbedenklicher
Emulgator, der darüber hinaus auch antioxidativ wirkt, eine
Eigenschaft, die bei Carotinoiden und vielen Vitaminen die
Stabilität erhöht. Der antioxidative Effekt läßt sich be
kanntermaßen dadurch noch steigern, daß der fettlöslichen
Phase zusätzlich Tocopherol beigemischt wird.
Die erfindungsgemäßen Präparate können in an sich bekannter
Weise hergestellt werden, wie etwa durch Einemulgieren der
wirkstoffhaltigen Fettphase in die Glycerin-Phase.
Die Dispersionen zeichnen sich durch hohe Stabilität, auch
in wäßrigen Systemen wie z. B. in Getränken mit saurem pH,
aus. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Präparate
besteht darin, daß sie - auch bei hohem Anteil an fettlösli
cher Substanz - eine geringe Trübung aufweisen, was bei be
stimmten Lebensmitteln, gewünscht wird.
Teilchengrößen der dispersen Phase liegen unter 5 µm, ins
besondere unter 0,5 µm. Fettlösliche Substanzen im Rahmen
der vorliegenden Erfindung sind insbesondere fettlösliche
Vitamine, z. B. Vitamin A, D, E und K, sowie auch Fette aus
mehrfach ungesättigte Fettsäuren und Carotinoide.
Das Verhältnis der wirkstoffhaltigen Ölphase zu den anderen
im Produkt befindlichen Stoffen beträgt in der Regel von
1% : 99% bis 50% : 50% und ist abhängig von den Eigen
schaften der zu dispergierenden fettlöslichen Substanz sowie
von der Anforderung an eine gleichmäßige und feine Vertei
lung.
Die neuen stabilen, flüssigen Präparate eignen sich hervor
ragend zur einfachen und exakten Dosierung für den Zusatz
von z. B. von Vitaminen zu flüssigen Lebens- oder Futtermit
teln oder im Falle des β-Carotins zum Färben von Getränken
z. B. Limonaden.
Beispiel 1
In einem 1000 ml Becherglas werden 450 g Glycerin vorgelegt,
4,8 g einer 3molaren Natronlaugelösung zugegeben und die
Mischung in einem Wasserbad auf 75°C erwärmt. Nach Zugabe
von 6 g Ascorbylpalmitat wird mit einem Magnetrührer so lan
ge gerührt, bis eine fast klare Lösung entstanden ist. Mit
tels einer Zahnkranzdispergiermaschine (z. B. Ultraturrax®)
werden 205 g D/L-α-Tocopherolacetat im Laufe von 5 Minuten
einemulgiert.
Die erhaltene Emulsion wird auf 30°C abgekühlt und anschlie
ßend durch einmalige Passage über einen Hochdruckhomogenisa
tor bei 800 bar homogenisiert. Die Emulsion weist eine mitt
lere Teilchengröße von 0,2 µm und einen Tocopherolacetat-Ge
halt von 30% auf.
Beispiel 2
Wie für Beispiel 1 beschrieben wird aus 480 g Glycerin,
3,2 g 3-molarer Natronlauge, 4 g Ascorbylpalmitat und 130 g
Vitamin-A-Palmitat eine Emulsion hergestellt, indem die Mi
schung zunächst mit einem bei 60°C 5 Minuten lang emulgiert
wird. Die Emulsion wird anschließend auf 40°C abgekühlt und
durch einmalige Passage durch einen Hochdruckhomogenisator
bei 800 bar homogenisiert. Man erhält so eine Emulsion mit
einer mittleren Teilchengröße von 0,3 µm und einem Wirk
stoff-Gehalt von 20% Vitamin-A-Palmitat.
Beispiel 3
Wie für Beispiel 1 beschrieben wird aus 450 g Glycerin,
4,8 g 3-molarer Natronlauge, 6 g Ascorbylpalmitat und 205 g
Sonnenblumenöl eine Emulsion hergestellt, indem die Mischung
zunächst mit einem bei 60°C 5 Minuten lang emulgiert wird.
Die Emulsion wird anschließend auf 30°C abgekühlt und durch
einmalige Passage durch einen Hochdruckhomogenisator bei
800 bar homogenisiert. Man erhält so eine Emulsion mit einer
mittleren Teilchengröße von 0,3 µm und einem Ölanteil von
30%.
Beispiel 4
- a) In einem 100 ml Becherglas werden 56 g destilliertes
Wasser und 5,6 g 3-molare Natronlauge in einem Wasserbad
auf 60°C erwärmt. Dann werden 7 g Ascorbylpalmitat zuge
geben und die Mischung mit einem Magnetrührer so lange
gerührt, bis eine fast klare Lösung entstanden ist.
- b) 385 g Glycerin wird in einem Wasserbad auf 60°C erwärmt
und mit der nach a) hergestellten Lösung unter langsamem
Rühren mit einem Magnetrührer gemischt.
- c) 75 g β-Carotin, 5,6 g α-Tocopherol und 166 g fraktio
niertes Kokosöl (Miglyol® 810) (Fa. Hüls, Troisdorf)
werden in einen 500 ml Rundkolben eingewogen und in ei
nem Ölbad, das auf 185°C temperiert ist, über einen
Zeitraum von 25 Minuten unter Rühren mit einem Paddel
rührer erhitzt, wobei das β-Carotin in Lösung geht.
- d) Die gemäß c) hergestellte Lösung wird mittels einer
Zahnkranzdispergiermaschine (z. B. Ultraturrax®) über
einen Zeitraum von 2 Minuten in die nach b) hergestellte
Lösung einemulgiert. Die erhaltene Emulsion wird auf
50°C abgekühlt und anschließend durch einmalige Passage
über einen Hochdruckhomogenisator bei 800 bar homogeni
siert.
Die erhaltende Emulsion weist eine mittlere Teilchengröße
von 0,2 µm und einen β-Carotin-Gehalt von 10,4% auf.