DE4200728A1

DE4200728A1 - Stabile, fluessige praeparate fettloeslicher substanzen

Info

Publication number: DE4200728A1
Application number: DE4200728A
Authority: DE
Inventors: Loni Dr Schweikert; Clemens Dr Sambale
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1992-01-14
Filing date: 1992-01-14
Publication date: 1993-07-15
Also published as: EP0551638B1; EP0551638A1; DK0551638T3; CA2086847A1; US5350773A; DE59206373D1; CA2086847C; ES2086632T3; JP3190465B2; ATE138246T1; JPH05304903A

Description

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.

Claims

1. Stabile flüssige Präparate, enthaltend als wesentliche Bestandteile

a) mindestens eine feindispergierte physiologisch ver trägliche 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 Fettsäu ren als Emulgator und Stabilisator.

2. Stabile flüssige Präparate gemäß Anspruch 1, enthaltend als wesentliche Bestandteile

a) 1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das flüssige Präparat mindestens einer physiologisch verträgliche fett löslichen Substanz ausgewählt aus Vitamin A, D, E oder K oder deren Derivaten, Carotinoiden und Gly ceriden von polyungesättigten Fettsäuren,
b) 99 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Präparate, Glyce rin oder Glycerin/Wasser im Verhältnis von 100 : 0 bis 50 : 50, und
c) 0,2 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Präparate, an Estern der Ascorbinsäure mit Fettsäuren mit 16 bis 18 C-Atomen.

3. Stabile flüssige Präparate gemäß Anspruch 1, enthaltend die physiologisch verträgliche fettlöslichen Substanzen in Teilchengrößen kleiner 5 µm.

4. Verfahren zur Herstellung von stabilen flüssigen Präpa raten gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Glycerin, gegebenenfalls im Gemisch mit Wasser, einen Ester der Ascorbinsäure mit einer langkettigen Fettsäu re, gegebenenfalls unter Zusatz von Natronlauge, im mo laren Verhältnis zum Ester von 0 bis 1 und die physiolo gisch verträgliche fettlösliche Substanz miteinander emulgiert und die Emulsion unter erhöhtem Druck homoge nisiert.

5. Verwendung von Präparaten gemäß Anspruch 1 als Zusatz zu flüssigen Lebensmitteln oder Futtermitteln.