DE4424085A1 - Kaltwasserdispergierbare Zubereitungen fettlöslicher Wirkstoffe - Google Patents
Kaltwasserdispergierbare Zubereitungen fettlöslicher WirkstoffeInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von teilabge
bauten Sojaproteinen als Schutzkolloide für fettlösliche Wirk
stoffe.
Weiterhin betrifft die Erfindung Zubereitungen enthaltend fett
lösliche Wirkstoffe und teilabgebaute Sojaproteine sowie die Ver
wendung solcher Zubereitungen.
Fettlösliche Wirkstoffe wie Vitamine und Carotinoide spielen eine
bedeutende Rolle in der menschlichen und tierischen Ernährung,
sei es als essentielle Substanzen wie die Vitamine oder Proteine,
oder aber, speziell bei den Carotinoiden, als natürliche oder
naturidentische Farbstoffe, die vielen Lebens- oder Futtermitteln
eine charakteristische Färbung verleihen.
Gemeinsam ist diesen fettlöslichen Wirkstoffen, daß sie in ihrer
reinen Form nur schwer oder gar nicht handhabbar sind, da es sich
um oxidationsempfindliche Substanzen handelt. Des weiteren ist
für eine optimale Resorbierbarkeit oder Färbewirkung eine Fein
verteilung des Wirkstoffs von Vorteil. Zusätzlich ist häufig eine
Wasserdispergierbarkeit der Wirkstoffe erwünscht. Deshalb werden
diese Stoffe häufig in Form von Emulsionen oder Trockenpulvern
angeboten, wobei die Wirkstoffe entweder in reiner Form oder als
Lösung in einem physiologisch verträglichen Öl feinzerteilt in
einem Schutzkolloid eingebettet sind.
Die Empfindlichkeit von öllöslichen Vitaminen und Carotinoiden
gegenüber Sauerstoff stellt an die Matrix, in die die Substanzen
eingebettet werden, hohe Anforderungen. Die Schutzkolloid-Hülle
muß, um oxidative Zersetzungsprozesse wirkungsvoll zu verhindern,
eine gute Sauerstoffbarriere darstellen. Häufig wird daher Gela
tine verwendet, die hervorragende stabilisierende Eigenschaften
aufweist.
Nach der EP-A 0 347 761 eignet sich auch Fischgelatine als
Schutzkolloid für fettlösliche Substanzen.
Nachteilig an Gelatinen sind jedoch deren stark klebende Eigen
schaften. Mit den für flüssige Systeme üblichen Trocknungsmetho
den wie die Sprühtrocknung oder Sprühwirbelbett-Trocknung kann es
bei Verwendung von gelatinehaltigen Produkten zu Fadenbildung
oder Verbackungen kommen.
In andere oft verwendete Schutzkolloide wie Gummi arabicum,
Stärke, Dextrine, Pektin oder Tragant lassen sich häufig nur re
lativ geringe Konzentrationen von fettlöslichen Substanzen ein
betten. Darüber hinaus stand insbesondere Gummi arabicum in der
Vergangenheit infolge von Mißernten nicht immer und in ausrei
chender Qualität zur Verfügung.
Synthetische Kolloide wie Polyvinylpyrrolidon oder partialsynthe
tische Polymere wie Cellulosederivate zeigen ebenfalls eine be
grenzte Emulgierkapazität und werden vor allem im Lebensmittelbe
reich nicht immer akzeptiert.
Weiterhin ist es sich bekannt, natürliche pflanzliche Proteine
wie Sojaproteine als Schutzkolloide für fettlösliche Substanzen
einzusetzen. Solche Präparate weisen aber ebenfalls eine Reihe
von Nachteilen auf, die durch die proteintypischen Eigenschaften
bedingt sind. Insbesondere sind hier zu nennen: eine häufig aus
geprägte Flockungsneigung bei Hitzeeinwirkung oder in Gegenwart
von Salzen sowie nicht immer ausreichende Emulgierkapazität.
Außerdem weisen die so hergestellten Produkte oft eine ungenü
gende Kaltwasserdispergierbarkeit auf. Darüber hinaus können
Pflanzenproteine stark die Viskosität von flüssigen wasserhalti
gen Systemen erhöhen, wodurch die Herstellung von Verarbeitung
solcher Produkte eingeschränkt sein kann.
Der Einsatz von teilhydrolysierten Sojaproteinen als Ersatz für
Schaummittel auf Eiweißbasis in Lebensmitteln ist aus der
US-A 3 932 672 und der US-A 4 015 019 bekannt. Teilhydrolysierte
Sojaproteine können auch zur Proteinanreicherung von Erfri
schungsgetränken eingesetzt werden (H.S. Olsen und J. Adler-Nis
sen, Zeitschrift für Lebensmitteltechnologie und Verfahrenstech
nik, 31 (8), S. 259-360, 1980).
Aus der US-A 4 293 574 ist die Herstellung von mayonnaise-ähnli
chen Lebensmitteln bekannt, wobei als Ersatzmittel für Eier spe
zielle alkoholdenaturierte und teilhydrolysierte Sojaproteine
eingesetzt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, geeignete Schutz
kolloide für fettlösliche Wirkstoffe wie Vitamine oder
Carotinoide sowie Zubereitungen daraus zu finden.
Demgemäß wurde die Verwendung von teilabgebauten Sojaproteinen
als Schutzkolloid und Zubereitungen von fettlöslichen Wirkstoffen
gefunden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, geeignete Schutz
kolloide für fettlösliche Wirkstoffe zu finden, die keine
verarbeitungstechnischen Nachteile mit sich bringen und auf ein
fache Weise die Herstellung von stabilen, kaltwasserdispergierba
ren Zubereitungen fettlöslicher Wirkstoffe ermöglichen.
Erfindungsgemäß werden als Schutzkolloide für fettlösliche Wirk
stoffe teilabgebaute Sojaproteine verwendet, welche vorzugsweise
einen Abbaugrad ("DH": "degree of hydrolysis") von 0,1 bis 5%,
besonders bevorzugt 0,2 bis 3%, aufweisen. Der Abbaugrad "DH"
ist folgendermaßen definiert:
Der Abbaugrad kann gemäß der sogenannten "pH-Stat-Methode" be
stimmt werden, wie von C.F. Jacobsen et al. in "Methods of Bio
chemical Analysis", Vol. IV, S. 171-210, Interscience Publishers
Inc., New York 1957, beschrieben.
Der Teilabbau erfolgt in der Regel enzymatisch, wobei als ge
eignete Enzyme Proteasen aus Pflanzen, Mikroorganismen, Pilzen
oder tierische Proteasen in Betracht kommen. Vorzugsweise erfolgt
der Teilabbau mit der pflanzlichen Protease Bromelain.
Als Sojaproteine werden üblicherweise handelsübliche Sojaprotein-
Isolate und -Konzentrate mit Proteingehalten von 70 bis 90 Gew.-%
eingesetzt, wobei die restlichen 10 bis 30 Gew.-% mehr oder weni
ger undefinierte andere Pflanzenbestandteile darstellen. Die So
japrotein-Isolate werden in wäßrigem Medium mit dem Enzym
inkubiert, vorzugsweise bei Temperaturen von 50 bis 70°C und pH-
Werten von 7 bis 9. Das geeignete Verhältnis Protein zu Enzym
kann im Einzelfall für den gewünschten Abbaugrad in für den Fach
mann einfachen Laborversuchen ermittelt werden.
Die wäßrigen Sojaproteinhydrolysat-Lösungen werden in der Regel
so hergestellt, daß der Proteingehalt 6 bis 10 Gew.-% beträgt.
Als fettlösliche Wirkstoffe kommen erfindungsgemäß die Vita
mine A, D, E und K in Betracht, deren Derivate wie beispielsweise
Vitamin-A-Palmitat oder Vitamin-E-Acetat, ebenso wie Carotinoide,
beispielsweise β-Carotin, Apocarotinal, Apocarotinsäureethylester,
Canthaxanthin, Zeaxanthin, Astaxanthin, Lycopin, Citranaxanthin
oder Mischungen der genannten Substanzen.
Die fettlöslichen Wirkstoffe können zu den erfindungsgemäßen Zu
bereitungen entweder in reiner Form oder als Gemisch mit physio
logisch verträglichen Ölen wie beispielsweise Sesamöl, Mais
keimöl, Baumwollsaatöl, Sojabohnenöl oder Erdnußöl zugegeben wer
den.
Zusätzlich zu den fettlöslichen Wirkstoffen und den teilabgebau
ten Sojaproteinen können die erfindungsgemäßen Zubereitungen auch
übliche Hilfsstoffe enthalten, beispielsweise Zucker und Zucker
alkohole, Stärke oder Stärkederivate, Stabilisatoren wie bei
spielsweise t-Butyl-hydroxy-toluol, weiterhin auch Emulgatoren
wie beispielsweise Ascorbylpalmitat oder Lecithin.
Die Zubereitungen können in an sich bekannter Weise hergestellt
werden, indem die fettlöslichen Wirkstoffe entweder in reiner
Form oder als Gemisch mit physiologisch verträglichen Ölen oder
Fetten in die schmutzkolloidhaltige wäßrige Phase einemulgiert
werden. Die Emulgierung kann mit Hilfe üblicher Rührer, Rotor-
Stator-Dispergatoren und anderer gebräuchlicher Mischvor
richtungen erfolgen. Es empfiehlt sich, den Emulgiervorgang bei
40 bis 70°C vorzunehmen.
Die erfindungsgemäßen Zubereitungen können sowohl flüssige als
auch feste Zubereitungen sein, wobei feste Zubereitungen bevor
zugt sind. Die Herstellung fester Zubereitungen kann auf einfache
Weise durch Sprühtrocknung oder Sprühwirbelbett-Trocknung erfol
gen.
Die erfindungsgemäßen Zubereitungen enthalten die fettlöslichen
Wirkstoffe in Mengen von 2 bis 40, vorzugsweise 10 bis 20 Gew.-%,
bezogen auf die Gesamtmenge an Wirkstoff und Schutzkolloid.
Der Gehalt an Wirkstoff in den Zubereitungen richtet sich nach
der jeweiligen Verwendung und kann entsprechend eingestellt wer
den.
Die erfindungsgemäßen Zubereitungen eignen sich hervorragend zur
Verwendung in der Tierernährung, als Zusatz zu Futtermitteln
oder, aufgrund ihrer guten Kaltwasserdispergierbarkeit, als
Trinkwasserzusatz. Weiterhin eignen sich carotinoidhaltige Zu
bereitungen als Lebensmittelfarbstoffe, speziell für Erfri
schungsgetränke. Die Zubereitungen können auch anderen Lebensmit
teln zugegeben werden, beispielsweise Backmischungen oder Pud
dingpulvern.
Ebenso eignen sich die Zubereitungen hervorragend für die Her
stellung von Präparaten zur Nahrungsmittelergänzung mit Vitami
nen.
In den nachstehenden Beispielen 1, 2, 4 und 5 wurden handelsüb
liche Sojaprotein-Isolate mit einem Proteingehalt von 85 Gew.-%
eingesetzt. In Beispiel 3 wurde ein Konzentrat mit einem Protein
gehalt von 65 Gew.-% verwendet.
Bei dem verwendeten Enzym Bromelain handelte es sich um ein han
delsübliches Enzym (2m-Ansom-E/mg der Fa. Merck).
Die Sprühtrocknung der Emulsionen erfolgte jeweils in einem
Sprühtrockner "Minor" der Fa. Niro, wobei die Turmeingangstempe
ratur 140°C und die Turmausgangstemperatur 90°C betrug.
Die Einstellung der pH-Werte erfolge jeweils mit 1 m wäßriger
NaOH.
In einem 2 l Becherglas wurden 600 ml Wasser und 45 g Soja
protein-Isolat vorgelegt und unter Rühren auf 60°C erwärmt. Dann
wurde der pH auf 9,0 eingestellt. 0,46 g Bromelain zugegeben und
30 Minuten lang bei 60°C weitergerührt. Anschließend wurde der pH
erneut auf 9,0 eingestellt. Anhand des Natronlauge-Verbrauchs
ließ sich ein DH-Wert von 5 berechnen. Das Gemisch wurde mit
einem Tauchsieder für 2 Minuten zum Kochen gebracht, wiederum auf
60°C abgekühlt und das verdampfte Wasser ergänzt. Dann wurden dem
Gemisch 80 g Glucosesirup (80%) und 5,0 g Ascorbylpalmitat zuge
geben und durch kurzes Rühren mit einem Ultraturrax (2000 U/Min)
untergemischt. Daraufhin wurden 55 g Vitamin-A-Acetat (stabili
siert, 2,1 Mio IE/g) einemulgiert und die Emulsion 30 Minuten
lang mit dem Ultraturrax (9000 U/min) weiterbehandelt, wobei
durch gelegentliches Kühlen mit einem Wasserbad (20°C) die Emul
sionstemperatur zwischen 55°C und 65°C gehalten wurde. Die Emul
sion wurde dann sprühgetrocknet.
Das erhaltene Pulver weist einen Vitamin-A-Acetat-Gehalt von
5 0,63 Mio IE/g auf.
Analog zu Beispiel 1 wurden 45 g Sojaprotein-Isolat in 600 ml
Wasser mit 0,19 g Bromelain teilabgebaut, mit 80 g Glucosesirup
(80%) sowie 5 g Ascorbylpalmitat versetzt, und dann 60 g D/L-
alpha-Tocopherol einemulgiert. Der ermittelte Abbaugrad für das
Sojaprotein lag bei 2,9%. Die Emulsion wurde wie in Beispiel 1
weiterverarbeitet und sprühgetrocknet.
Das Pulver wies einen Tocopherol-Gehalt von 33 Gew.-% auf.
In einem 1 l Becherglas wurden 300 ml Wasser und 34 g Sojapro
tein-Konzentrat (Proteingehalt 65%) vorgelegt und unter Rühren
mit einem Magnetrührer auf 60°C erwärmt. Dann wurde der pH auf 8,0
eingestellt, 0,05 g Bromelain zugegeben und 30 Minuten lang bei
60°C weitergerührt. Anschließend wurde der pH erneut auf 8,0 ein
gestellt, das Gemisch anschließend für 2 Minuten zum Kochen er
hitzt, mit 90 g Glucosesirup (80%) sowie 3,5 g Ascorbylpalmitat
versetzt und mittels Ultraturrax (2000 U/min) kurz gemischt. Der
Abbaugrad des Proteins betrug 1,6%.
In einem 100 ml Rundkolben wurden 27 g einer 30gew.-%igen
Apo-8′-carotinsäure-ethylester-Dispersion in einem mittelkettigen
Triglycerid ("Miglyol-810") mit Tocopherol stabilisiert und unter
Rühren mit einem Flügelrührer in einem Ölbad bei 180°C gelöst. Die
heiße ölige Lösung wurde in die wäßrige Phase einemulgiert und
bei 9000 U/Min über 20 Minuten mit dem Ultraturrax dispergiert,
wobei durch Kühlen mit einem Eisbad die Emulsionstemperatur bei
ca. 60°C gehalten wurde. Die Emulsion wurde in einem Sprühtrockner
getrocknet.
Der Apo-8′-carotinsäure-ethylester-Gehalt im Trockenpulver betrug
5%.
Analog zu Beispiel 1 wurden in einem 1 l Becherglas 20 g Soja
protein-Isolat in 280 ml Wasser mit einem 0,002 g Bromelain teil
abgebaut, mit 110 g Glucosesirup (80%) sowie 2,6 g Ascorbyl
palmitat versetzt und mittels Ultraturrax (2000 U/Min) kurz ge
mischt. Der Abbaugrad des Proteins betrug 0,1%.
In einem 100 ml Rundkolben wurden 21,7 g einer 20%igen Citrana
xanthin-Dispersion in einem mittelkettigen Triglycerid ("Mig
lyol 810") mit Tocopherol stabilisiert und unter Rühren bei 180°C
gelöst. Die heiße ölige Lösung wurde in die wäßrige Phase ein
emulgiert und bei 9000 U/Min über 20 Minuten mit dem Ultraturrax
dispergiert, wobei durch Kühlen mit einem Eisbad die Emulsions
temperatur bei ca. 60°C gehalten wurde.
Der Citranaxanthin-Gehalt im Trockenpulver betrug 3,0%.
Analog zu Beispiel 1 wurden in einem 1 l Becherglas 20 g Soja
protein-Isolat in 280 ml Wasser mit 0,05 g Bromelain teilabge
baut. Der Abbaugrad betrug 2, 2%. Nach Zugabe von 110 g Glucose
sirup (80%) sowie 2,6 g Ascorbylpalmitat wird das Gemisch mit
tels Ultraturrax (2000 U/Min) kurz gemischt.
In einem 100 ml Rundkolben wurden 21,6 g einer 20%igen β-Carotin-
Dispersion in Erdnußöl mit Tocopherol stabilisiert und unter Rüh
ren mit einem Flügelrührer in einem Ölbad bei 180°C gelöst. Die
heiße ölige Lösung wurde vorsichtig in die wäßrige Phase einemul
giert und bei 9000 U/Min über 20 Minuten mit dem Ultraturrax dis
pergiert, wobei durch Kühlen mit einem Eisbad die Emulsionstempe
ratur bei ca. 60°C gehalten wurde. Die Emulsion wurde im Sprüh
trockner getrocknet.
Der β-Carotin-Gehalt im Trockenpulver betrug 2,9%.
Orangeade-Getränke und Multivitaminsäfte, die mit einer
erfindungsgemäßen β-Carotin-haltigen Zubereitung hergestellt wur
den, wiesen im Vergleich zu solchen, die unter Verwendung von Ge
latine oder nativem Sojaprotein hergestellt wurden, eine brillan
tere Farbe und höhere Klarheit auf.
Claims (9)
1. Verwendung von teilabgebauten Sojaproteinen als Schutz
kolloide für fettlösliche Wirkstoffe.
2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die teilabgebauten Soja
proteine einen Abbaugrad von 0,1 bis 5% aufweisen.
3. Kaltwasserdispergierbare Zubereitungen, enthaltend als
wesentliche Bestandteile fettlösliche Wirkstoffe und als
Schutzkolloid teilabgebaute Sojaproteine.
4. Zubereitungen nach Anspruch 3, welche in fester Form vor
liegen.
5. Zubereitungen nach Anspruch 3 oder 4, enthaltend als fett
lösliche Wirkstoffe die Vitamine A, D, E oder K oder ein
Carotinoid oder Gemische dieser Wirkstoffe.
6. Zubereitungen nach einem der Ansprüche 3 bis 5, enthaltend 2
bis 40 Gew.-% eines fettlöslichen Wirkstoffes, bezogen auf
die Gesamtmenge von Wirkstoff und Schutzkolloid.
7. Verwendung der Zubereitungen gemäß einem der Ansprüche 3 bis
6 in der Tierernährung.
8. Verwendung der Zubereitungen gemäß einem der Ansprüche 3 bis
6 als Zusätze in menschlichen Nahrungsmitteln.
9. Verwendung der Zubereitungen gemäß einem der Ansprüche 3 bis
6 zur Ergänzung der menschlichen Nahrung.
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