DE69824936T2

DE69824936T2 - Mit Glukoamylase umgesetzte Stärkederivate und ihre Verwendung als Emulgatoren und Einkapselungsmittel

Info

Publication number: DE69824936T2
Application number: DE69824936T
Authority: DE
Inventors: Emily Keller Indianapolis Blue; Chung-Wai Westfield Chiu; Zahera Hyde Park Hussain; Himanshu Branchburg Shah; Paul Somerville Trubiano; Dennis Neshanic Station Boyd
Original assignee: National Starch and Chemical Investment Holding Corp
Current assignee: Brunob II BV
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1998-10-30
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2018-10-31
Also published as: ES2224319T3; CA2252310C; ATE270676T1; EP0913406B1; JPH11240901A; DE69824936D1; JP2968797B2; AU745133B2; EP0913406A1; CA2252310A1; AU9044298A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine modifizierte Stärke, die durch Hydrolyse eines Stärkemoleküls unter Verwendung von Glucoamylase nach Herstellung eines Stärkederivats, das eine hydrophobe Gruppe oder sowohl eine hydrophobe Gruppe als auch eine hydrophile Gruppe enthält, hergestellt wird. Eine solche modifizierte Stärke ist als Emulgiermittel oder als Einkapselungsmittel insbesondere in Systemen, wo eine hohe Beladung mit dem aktiven Ingrediens und Retention des aktiven Ingrediens, geringes Oberflächenöl-Freiliegen und ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit erwünscht sind, nützlich. Das Einkapselungsmittel ist in zahlreichen Anwendungen, einschließlich einer Tablette, einsetzbar.
US-A-4 977 252 und US-A-5 185 176 offenbaren Stärkederivate, die eine hydrophobe Gruppe oder sowohl eine hydrophobe als auch eine hydrophile Gruppe haben, die enzymatisch durch Exoenzyme abgebaut wurden, welche Selektivität bei der Spaltung der 1,4-Bindungen zeigen und die die 1,6-Bindungen intakt lassen. Diese modifizierten Stärken sind als Emulgiermittel nützlich.
Herkömmlicherweise wird eine Vielzahl chemischer Zusammensetzungen als Einkapselungsmittel inter alia in der Lebensmittel-, Kosmetik-, Anstrichmittel-, Arzneimittel-, Körperpflege- und Polymer-Industrie verwendet. Typische Zusammensetzungen, die herkömmlicherweise als Einkapselungsmittel fungieren, umfassen Gummi arabicum, Dextrine, modifizierte Stärken mit geringer Viskosität, Arabinogalactan, Akaziengummi, Casein, Gelatine, Carboxymethylcellulose und Tragacanth, Karaya, Natriumalginat, Tannin und Cellulosen.
Diese typischen Zusammensetzungen liefern allerdings nicht konsistent eine hohe Beladung mit aktivem Agens und eine hohe Retention des Agenzes, geringes Oberflächenöl und ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit. Im allgemeinen enthalten Pulver, die mit herkömmlichen Einkapselungsmitteln hergestellt werden, keine hohe Konzentration an aktiven Agenzien. Wenn sie mit Öl-Konzentrationen von höher als 15 bis 20 beladen werden, verlieren solche herkömmlichen eingekapselten Pulver eine beträchtliche Menge des Öls während des Trocknungsprozesses, haben viel Öl freiliegend an der Oberfläche des Pulvers und/oder haben im allgemeinen eine schlechte Oxidationsbeständigkeit.
Die US-A-3 971 852 offenbart ein Verfahren zum Einkapseln von Ölen in Partikel aus einer festen, wasserempfindlichen, vorzugsweise wasserlöslichen, Schutzmatrix, die die Öle isoliert, bis sie zur Verwendung freigesetzt werden, indem die Partikel Feuchtigkeit ausgesetzt werden. Die Matrixbildenden Einkapselungsmaterialien umfassen Gemische aus Polysacchariden und Polyhydroxy-Verbindungen, die wäßrige Emulsionen mit dem Öl bilden können. Obgleich das Patent eine effiziente Einkapselung bis zu 80 Vol.-% und Oberflächenöl von im wesentlichen nicht über 5% bei relativ hoher Beladung beansprucht, kann das bekannte Verfahren keine effiziente Einkapselungsöl-Wiedergewinnung liefern, wobei ein übermäßiger Ölverlust während der Trocknung auftritt und extrahierbare Öle 10 bis 24% ausmachen, wenn der Gehalt an eingekapseltem Öl 60 Gew.-% übersteigt. Darüber hinaus wurde nicht gezeigt, daß diese Matrizes eine gute Oxidationsbeständigkeit liefern.
US-A 5 087 461 beschreibt eine sprühgetrocknete Zusammensetzung, die in einer extrudierten glasartigen Matrix eingekapselt ist, die aus einer chemisch modifizierten Stärke mit einem Dextrose-Äquivalent von nicht größer als 2, einem Maissirup-Feststoff oder Polydextrose und einem Mono- oder Disaccharid besteht. Allerdings sind diese eingekapselten Produkte nicht geeignet, eine hohe Beladung zu erreichen und sind gegenüber Oxidation empfindlich.
EP-A-550 067 offenbart ein Verfahren zur Einkapselung von Ölen in einer wasserempfindlichen zellulären festen Matrix durch Trocknung einer wäßrigen Emulsion, die das einzukapselnde Öl, eine nicht-vernetzte lipophil modifizierte Stärke, die während des Trocknens eine Vernetzung durchmacht, und eine Polyhydroxy-Verbindung, die mit dem Polysaccharid-Material eine kontinuierliche wäßrige Phase bildet, in der das Öl als diskontinuierliche Phase dispergierbar ist, enthält. Dieses Verfahren zur Einkapselung ist für Lebensmittel und Pharmazeutika nicht annehmbar und erfordert die Einarbeitung eines Materials auf Silicon-Basis, das unter Verwendung herkömmlicher Verfahren schwer zu verarbeiten ist. Darüber hinaus wurde nicht gezeigt, daß diese Matrizes eine gute Oxidationsbeständigkeit liefern.
US-A-3 455 838 ist auf ein Einkapselungsmittel gerichtet, das im wesentlichen aus dem dextrinierten Stärkesäureester einer substituierten Dicarbonsäure besteht. Dieses Dokument betrifft ein Dextrin.
JP-A-8283303 beschreibt ein Emulgiermittel, das ein höhere Fettsäure-Dextrin umfaßt, das durch Einführen einer gesättigten C_10-24-Fettsäure in Dextrin mit einem durchschnittlichen Grad der Saccharid-Polymerisation von 5 bis 150 gebildet wird. Dieses Dokument betrifft ebenfalls Dextrine.
Allerdings liefert keines der Einkapselungsmittel, das auf dem Fachgebiet bekannt ist, eine hohe Beladung von mindestens 40%, während eine Retention von mindestens 90% des aktiven Ingredienzes bei weniger als 3% Oberflächenöl-Freiliegen und ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit für eine weite Vielzahl von Einkapselungsmitteln aufrechterhalten werden.
Gepreßte Tabletten sind insbesondere in der pharmazeutischen Industrie gut bekannt. Bekannte Verfahren zum Tablettieren umfassen ein direktes Verpressen und ein Naß- oder Trocken-Granulieren, gefolgt von einem Verpressen. Tablettenformulierungen sollten charakteristischerweise freifließend, kohäsiv und gleitend sein. Manchmal ist es erwünscht, eine Komponente der Tablette einzukapseln; Gelatine wird in vielen Industrien als Standard-Einkapselungsmittel angesehen.
Allerdings können Konsumenten aus einer Vielzahl von Gründen, die eine Diät einschließen, um strikt Kosher-, Halal- oder vegetarischen Standards zu genügen, Produkte wünschen, die keine Gelatine enthalten. Viele Konsumenten möchten wegen des derzeitigen Schreckens über Bovine Spongiform Encephalopathie (Rinderwahnsinn) Rinderprodukte vermeiden. Außerdem ist Gelatine ein teures Exzipienz und sein Ersatz ist wünschenswert, um die Kosten des Produktes zu reduzieren.
Auf dem Fachgebiet ist bekannt, daß bestimmte Stärken ausgezeichnete Einkapselungsmittel sind. Da allerdings Stärken im allgemeinen als Zerfallsmittel eingesetzt werden, die die Kompression und Härte der Tablette beeinträchtigen, werden Stärkeeinkapselungsmittel im allgemeinen nicht in signifikanten Mengen in Tabletten verwendet. Die Härte ist in einer Tablette notwendig, da sie Beständigkeit gegenüber einem Splittern, Abrieb und Bruch unter Bedingungen der Lagerung, des Transports und der Handhabung vor der Einnahme durch den Konsumenten liefert.
Andere Einkapselungsmittel gestatten im allgemeinen keine gute Verpreßbarkeit, während sie eine hohe Beladung mit dem aktiven Agens und eine hohe Retention des aktiven Agenzes und oxidative Beständigkeit bereitstellen.
Überraschenderweise wurde nun festgestellt, daß die vorliegende Erfindung, die eine modifizierte Stärke verwendet, die durch enzymatische Umwandlung einer Stärke unter Verwendung von Glucoamylase nach der Herstellung eines Stärkederivats, das eine hydrophobe Gruppe oder eine hydrophobe Gruppe und eine hydrophobe Gruppe enthält, als Einkapselungsmittel verwendet, beständig für eine solche hohe Beladung mit einer Vielzahl von aktiven Ingredienzien und eine hohe Retention dieser und ein geringes Öl-Freilegen, während gleichzeitig Oxidationsbeständigkeit bereitgestellt wird, sorgt. Ferner sind solche durch Glucoamylase abgebauten Stärkederivate ausgezeichnete Emulgiermittel. Es wurde auch festgestellt, daß das Einkapselungsmittel, das eine solche modifizierte Stärke umfaßt, ähnliche Kompressibilitätseigenschaften und resultierende Härte wie Gelatine in einer Tabletteformulierung liefert.
Die vorliegende Erfindung ist auf eine modifizierte Stärke gerichtet, die durch enzymatische Hydrolyse eines Stärkemoleküls unter Verwendung von Glucoamylase nach der Herstellung eines Stärkederivats, das eine hydrophobe Gruppe oder sowohl eine hydrophobe Gruppe als auch eine hydrophile Gruppe enthält, hergestellt wird. Eine solche modifizierte Stärke ist als Emulgiermittel und als Einkapselungsmittel insbesondere in Systemen, in denen eine hohe Beladung mit dem aktiven Ingredienz und eine hohe Retention des aktiven Ingredienzes, ein geringes Freiliegen von Oberflächenöl und ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit gewünscht sind, einsetzbar.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines mit Glucoamylase umgewandelten Stärkederivats, das eine hydrophobe Gruppe oder eine hydrophobe Gruppe und eine hydrophile Gruppe enthält, und in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer derartigen Stärke.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer durch Glucoamylase hydrolysierten hydrophob derivatisierten Stärke.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer durch Glucoamylase hydrolysierten Alkenylsuccinat-Stärke.
Noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines durch Glucoamylase umgewandelten Stärkederivats, das eine hydrophobe Gruppe oder eine hydrophobe und eine hydrophile Gruppe enthält, und in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer solchen Stärke.
Noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung von Produkten, die ein durch Glucoamylase umgewandeltes Stärkederivat, das eine hydrophobe Gruppe oder eine hydrophobe Gruppe und eine hydrophile Gruppe enthält, als Emulgator oder als Einkapselungsmittel enthalten, und in der Bereitstellung eines Verfahren zur Herstellung solcher Produkte.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung von Produkten, die eine durch Glucoamylase hydrolysierte hydrophob derivatisierte Stärke als Emulgiermittel oder als Einkapselungsmittel enthalten.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung von Produkten, die eine durch Glucoamylase hydrolysierte Alkenylsuccinat-Stärke als Emulgiermittel oder als Einkapselungsmittel enthalten.
Eine zusätzliche Aufgabe besteht in der Bereitstellung einer Tablette, z. B. einer pharmazeutischen Tablette, die solche Einkapselungsmittel enthält.
Diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann auf dem Gebiet aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den Beispielen deutlich.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine modifizierte Stärke, die durch enzymatische Hydrolyse eines Stärkemoleküls unter Verwendung von Glucoamylase nach der Herstellung eines Stärkederivats, das eine hydrophobe Gruppe oder sowohl eine hydrophobe Gruppe als auch eine hydrophile Gruppe enthält, hergestellt wird. Eine solche modifizierte Stärke ist als Emulgiermittel und/oder als Einkapselungsmittel verwendbar. Diese Stärken sind insbesondere als Einkapselungsmittel in Systeme einsetzbar, in denen eine hohe Beladung mit dem aktiven Ingredienz oder eine hohe Retention des aktiven Ingredienz, geringes Freiliegen von Oberflächenöl und ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit erwünscht sind. Außerdem können solche Einkapselungsmittel während des Einkapselungsverfahrens bei hohen Feststoffgehalten verarbeitet werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Tablette, insbesondere eine pharmazeutische Dosierungsform, die das Einkapselungsmittel enthält. Das Einkapselungsmittel erlaubt eine gute Kompressibilität und Härte der Tablette. Außerdem sorgt es für eine hohe Beladung mit einer Vielzahl von aktiven Agenzien und eine hohe Retention einer Vielzahl von aktiven Agenzien sowie für Oxidationsbeständigkeit.
Alle Stärken und Mehle sind zur Verwendung hier geeignet und können aus einer beliebigen nativen Quelle stammen. Der Ausdruck native Stärke oder natives Mehl, wie er hier verwendet wird, bezeichnet eine Stärke oder ein Mehl, wie sie/es in der Natur gefunden wird, einschließlich die, die durch Pflanzenzüchtung entwickelt wurden und biotechnologisch erzeugte Stärken. Typische Quellen für die Stärken und Mehle sind Getreide, Knollen, Wurzeln, Gemüse und Früchte. Die native Quelle kann Mais, Erbsen, Kartoffeln, Süßkartoffeln, Banane, Gerste, Weizen, Reis, Sago, Amaranth, Tapioka, Arrowroot, Canna, Sorghum und Wachs-Varietäten oder Varietäten mit hohem Amylose-Gehalt derselben sein. Der Ausdruck "Wachs", wie er hier verwendet wird, soll eine Stärke oder ein Mehl umfassen, die/das mindestens etwa 95 Gew.-% Amylopectin enthält und der Ausdruck "mit hohem Amyolse-Gehalt" soll eine Stärke oder ein Mehl umfassen, die/das mindestens etwa 45 Gew.-% Amylose enthält. In der vorliegenden Erfindung sind insbesondere Mais, Wachsmais, Tapioka, Kartoffeln und Reis einsetzbar.
Als verwendbare Basisstärkematerialien werden auch die Umwandlungsprodukte mit umfaßt, die von einer der obigen Stärken abgeleitet sind, einschließlich Fluiditäts- oder niedrigsiedende Stärke, die durch Oxidation, α-Amylase-Umwandlung, milde Säurehydrolyse oder Wärmedextrinierung hergestellt werden, sowie derivatisierte Stärke wie z. B. Ether und Ester.
Eine besonders nützliche Stärkegrundlage ist gelatinierte Stärke, die eine vorgekochte, nicht-körnige Stärke ist, und ist auch Fluiditätsstärke, die durch milden Säureabbau oder Wärmedextrinierungs-Verfahren, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, umgewandelt wurde. Siehe z. B. Rutenberg, "Starch and its Modifications", Handbook of Water-Soluble Gums and Resins, Davidson, Herausgeber, McGrwaw-Hill, Inc., New York, N. Y., 1980, S. 22–36. Es kann auch eine Kombination einer oder mehrere dieser Umwandlungstechniken eingesetzt werden. Die Umwandlung wird typischerweise vor Behandlung mit einem hydrophoben oder einem hydrophoben/hydrophilen Reagens und vor der Enzymbehandlung durchgeführt. Wenn dies gewünscht wird, kann die Stärkegrundlage durch Behandlung mit einem α-Amylase-Enzym unter Herstellung einer Fluiditätsstärke umgewandelt werden, wie dies in der US-A-4 035 235 beschrieben ist. Wenn ein System mit hoher Viskosität erwünscht ist, ist es nicht notwendig, die Stärkegrundlage umzuwandeln.
Die Stärke kann durch Behandlung mit irgendeinem Reagens oder einer Reagenzkombination, die der Stärke Emulgierungs- und/oder Einkapselungseigenschaften verleiht, derivatisiert werden. Das Reagens muß eine hydrophobe Gruppierung enthalten und kann eine hydrophile Gruppierung enthalten. Die hydrophobe Gruppierung sollte eine Alkyl- oder eine Alkenyl-Gruppe, die mindestens 5 Kohlenstoffatome enthält, oder eine Aralkyl- oder Aralkenyl-Gruppe, die mindestens 6 Kohlenstoffatome, insbesondere bis zu etwa 24 Kohlenstoffatome, enthält, sein. Die hydrophile Gruppierung kann durch das Reagens beigesteuert werden, oder die eigenen Hydroxyl-Gruppen der Stärke können als hydrophile Gruppierung dienen und das Reagens kann nur die hydrophobe Gruppierung beisteuern.
Es kann irgendein Verfahren zur Derivatisierung von Stärke, das die gewünschte Mischung aus hydrophoben oder hydrophoben und hydrophilen Funktionen am Stärkemolekül liefert, und dadurch zu stabilen Einkapselungseigenschaften führt, verwendet werden, um die modifizierte Stärke der vorliegenden Erfindung herzustellen. Geeignete Derivate und Verfahren zur Herstellung derselben sind auf dem Fachgebiet bekannt und werden in der US-A-4 626 288 offenbart. In einer besonders nützlichen Ausführungsform ist die Stärke durch Reaktion mit einem cyclischen Alkenyldicarbonsäure-Anhydrid nach dem Verfahren, das in US-A-2 613 206 und US-A-2 661 349 offenbartoffenbart ist, oder mit Propylenoxid, insbesondere durch Reaktion mit Octenylbernsteinsäure-Anhydrid, derivatisiert.
Wenn eine geringe Viskosität wünschenswert ist, ist eine besonders nützliche Ausführungsform ein Octenylbernsteinsäure-Halbesterderivat einer Amylopectin-enthaltenden Stärke, z. B. Wachsmais, die zu einer Wasserfluidität (WF) von bis 60 umgewandelt wurde. Wasserfluidität ist ein empirischer Viskositätstest, gemessen an einer Skala von 0 bis 90, wobei die Fluidität der Kehrwert der Viskosität ist. Die Wasserfluidität von Stärken wird typischerweise unter Verwendung eines Thomas-Viskometers des Rotationsscher-Typs (im Handel erhältlich von Arthur A. Thomas Co., Philadelphia, PA) gemessen; dieses Gerät wird bei 30°C mit einem Standardöl, das eine Viskosität von 24,7 mPas (cps) hat, wobei dieses Öl 23,12 ± 0,05 s für 100 Umdrehungen benötigt, standardisiert. Genaue und reproduzierbare Messungen der Wasserfluidität werden erhalten, indem die Zeit bestimmt wird, die für 100 Umdrehungen bei verschiedenen Feststoffgehalten, die vom Umwandlungsgrad der Stärke abhängen, vergeht: wenn die Umwandlung zunimmt, nimmt die Viskosität ab. In einer besonders nützlichen Ausführungsform wird die umgewandelte Stärke für Lebensmittelprodukte mit 0,1 bis 3,0% und für andere Produkte mit mindestens 0,1% Octenylbernsteinsäure-Anhydrid behandelt. Als Alternative kann ein Hydroxypropyloctenylbernsteinsäure-Derivat verwendet werden.
Für andere Produkte kann ein beliebiger Substitutionsgrad oder Umwandlungsgrad, der zu den gewünschten Viskositäts- und Einkapselungseigenschaften führt, verwendet werden. Beispielsweise offenbart die US-A-4 035 235 eine geeignete Ausführungsform, die ein Verfahren zur Herstellung eines hydrophoben Stärkederivats, das als Alternative zu Gummi arabicum bei der Einkapselung wasserunlöslicher Substanzen wie z. B. flüchtiger Aromaöle und Parfums zu verwenden ist, umfaßt.
Nach dem Derivatisieren der Stärke wird diese durch Glucoamylase weiter enzymatisch hydrolysiert. Die enzymatische Hydrolyse der Stärkegrundlage wird unter Verwendung von Techniken, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, durchgeführt. Die verwendete Menge an Enzym ist von der Enzymquelle und -aktivität, dem verwendeten Grundmaterial und dem gewünschten Hydrolysegrad abhängig. Typischerweise wird das Enzym in einer Menge von 0,01 bis 1,0 Gew.-%, insbesondere von 0,01 bis 0,3 Gew.-%, bezogen auf die Stärke, verwendet.
Die optimalen Parameter für die Enzymaktivität werden in Abhängigkeit vom verwendeten Enzym variieren. Die Rate des Enzymabbaus hängt von Faktoren ab, die auf dem Fachgebiet bekannt sind und die Enzymkonzentration, Substratkonzentration, den pH, die Temperatur und das Vorliegen oder die Abwesenheit von Inhibitoren und den Grad und Typ der Modifikation umfassen. Diese Parameter können eingestellt werden, um die Verdauungsrate der Stärkegrundlage zu optimieren.
Die Stärke kann vor der Glucoamylase-Hydrolyse gelatiniert werden. Der Gelatinierungsprozeß entfaltet die Stärkemoleküle aus der körnigen Struktur, wodurch es dem Enzym möglich wird, die Stärkemoleküle einfacher und gleichmäßiger abzubauen. Da allerdings Glucoamylase körnige Stärke hydrolysieren kann, ist eine Gelatinierung nicht notwendig.
Im allgemeinen wird die Enzymbehandlung in einer wäßrigen oder gepufferten Aufschlämmung bei einer Konzentration an Stärkefeststoffen von 10 bis 40%, wobei diese von der Grundstärke, die behandelt wird, abhängt, durchgeführt. Eine Feststoffkonzentration von 15 bis 35% ist in der vorliegenden Erfindung besonders nützlich, wobei 18 bis 25% noch nützlicher sind. In einer Alternative kann das Verfahren ein Enzym nutzen, das an einem festen Träger immobilisiert ist.
Typischerweise wird der Enzymabbau bei dem höchsten Feststoffgehalt durchgeführt, der möglich ist, ohne daß die Reaktionsgeschwindigkeiten reduziert werden, um so eine gewünschte anschließende Trocknung der Stärkezusammensetzung zu erleichtern. Die Reaktionsgeschwindigkeiten können durch einen hohen Gehalt an Feststoff reduziert werden, da das Rühren schwierig oder ineffektiv wird und die Stärkedispersion schwerer zu handhaben wird.
Der pH und die Temperatur der Aufschlämmung sollten so eingestellt werden, daß eine effektive Enzymhydrolyse erhalten wird. Diese Parameter hängen von dem zu verwendenden Enzym ab und sind auf dem Fachgebiet bekannt. Im allgemeinen wird eine Temperatur von 22 bis 65°C, insbesondere von 50 bis 62°C verwendet. Im allgemeinen wird der pH auf 3,5 bis 7,5, insbesondere 4,0 bis 6,0 eingestellt, wobei auf dem Fachgebiet bekannte Techniken angewendet werden.
Die Enzymreaktion wird fortgesetzt, bis ein Dextrose-Äquivalent von mindestens 20 bis 80, insbesondere von 30 bis 50 erreicht wurde oder bis der gewünschte Endpunkt (d. h. ein ausreichender Abbau, um die gewünschte Funktionalität für die besondere Anwendung bereitzustellen) erreicht wurde. Der Endpunkt kann durch eine Änderung in der Viskosität durch Reduzierung des Zuckergehalts (z. B. gemessen durch Dextrose-Äquivalente) oder durch irgendein anderes Verfahren, das auf dem Fachgebiet zur Messung des Grads des Enzymabbaus des Stärkemoleküls bekannt ist, bestimmt werden. Im allgemeinen wird die Enzymreaktion 0,1 bis 24 Stunden, insbesondere 0,5 bis 4 Stunden in Anspruch nehmen. Die Zeit der Reaktion ist vom verwendeten Stärketyp, der verwendeten Enzymmenge und den Reaktionsparametern, wie prozentualer Feststoffgehalt, pH und Temperatur, abhängig.
Der Enzymabbau wird dann durch eine beliebige Technik, die auf dem Fachgebiet bekannt ist, beendet, z. B. durch Säure- oder Basen-Desaktivierung, Wärmedesaktivierung, Ionenaustausch und Lösungsmittelextraktion. Beispielsweise kann eine Säuredesaktivierung erreicht werden, indem der pH auf weniger als 2,0 für mindestens 30 Minuten eingestellt wird oder es kann eine Hitzedesaktivierung erfolgen, indem die Temperatur auf 85 bis 95°C erhöht wird und diese Temperatur für mindestens etwa 10 Minuten gehalten wird, um das Enzym vollständig zu desaktivieren. Eine Wärmedesaktivierung ist nicht geeignet, wenn ein körniges Produkt gewünscht wird, da die zur Desaktivierung des Enzyms notwendige Wärme im allgemeinen die Stärke auch gelatinieren wird.
Die resultierende Lösung wird typischerweise entsprechend ihrer angestrebten Endverwendung auf den gewünschten pH eingestellt. Im allgemeinen wird der pH auf 5,0 bis 7,5, insbesondere 6,0 bis 7,0 eingestellt, wobei Verfahren angewendet werden, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, insbesondere Sprühtrocknung. Allerdings kann die modifizierte Stärke auch als flüssiges Konzentrat eingesetzt werden.
Die resultierende Stärke ist durch eine relativ niedrige Viskosität, ein mäßig hohes Dextrose-Äquivalent, neutralen Geschmack und durch ihre einzigartige Funktionalität als Einkapselungsmittel charakterisiert.
Die Viskosität der resultierenden Stärke sollte weniger als 30 Sekunden, insbesondere 8 bis 25 Sekunden in noch besonderer Weise 8 bis 15 Sekunden, gemessen nach dem Tunnelverfahren, sein. Die Viskosität ist ein wichtiger Parameter, der zu einer effizienten Einkapselung beiträgt.
Die Viskosität der Stärke wird durch das Tunnelverfahren gemessen. Die zu untersuchende Stärkedispersion wird auf 19 oder 25% (G/G), gemessen mit einem Refraktometer, eingestellt. Die Temperatur der Dispersion wird auf 22°C reguliert. Insgesamt 100 ml der Stärkedispersion werden in einem Meßzylinder abgemessen. Diese wird dann in einen geeichten Tunnel gegossen, wobei ein Finger verwendet wird, um die Öffnung zu schließen. Eine kleine Menge wird in die Einteilung fließen gelassen, um eingeschlossene Luft zu entfernen, dann wird der Rest zurück in den Tunnel gegossen. Der Meßzylinder wird dann über dem Tunnel umgekehrt, so daß die Inhalte in den Tunnel fließen, während die Probe läuft. Unter Verwendung eines Zeitmeßgeräts wird die Zeit aufgezeichnet, die erforderlich ist, damit die 100 ml-Probe durch den Apex des Tunnels strömt.
Der Glasteil des Tunnels ist ein Standardtunnel, 58°, dickwandig, Hartglas, wobei der obere Durchmesser 9 bis 10 cm ist und der Innendurchmesser des Meßrohrs etwa 0,381 cm ist. Das Glasmeßrohr des Tunnels ist ab dem Apex zu einer geeigneten Länge von 2,86 cm geschnitten, sorgfältig feuerpoliert und mit einer langen Stainless Steel-Spitze ausgestattet, die etwa 2,08 cm lang ist und einen Außendurchmesser von 0,9525 cm hat. Der Innendurchmesser der Stahlspitze ist am oberen Ende, mit dem sie an das Glasrohr befestigt ist, etwa 0,5952 cm und am Ausflußende etwa 0,4445 cm, wobei die Verengung in der Breite bei etwa 2,54 cm von den Enden aus auftritt. Die Stahlspitze ist mittels eines Teflonschlauches an den Glastunnel befestigt. Der Tunnel ist so geeicht, daß er unter Anwendung des obigen Verfahrens 100 ml Wasser in 6 Sekunden durchfließen läßt.
Die resultierende Stärke sollte ein Dextrose-Äquivalent von mindestens 20 und bis zu 80, insbesondere von 30 bis 50 haben. Dextrose-Äquivalent (DE) ist als reduzierende Kraft des Hydrolysats definiert. Jedes Stärkemolekül hat ein reduzierendes Ende: daher stehe DE in umgekehrter Beziehung zum Molekulargewicht. Das DE von wasserfreier D-Glucose ist als 100 definiert und das DE von nicht-hydrolysierter Stärke ist tatsächlich Null.
Die resultierende Stärke sollte einen relativ hohen Prozentgehalt an Zuckern, mindestens 20 bis 80% Zucker, insbesondere 30 bis 40% Glucose, in noch besonderer Weise 30 bis 35% Glucose, haben.
Das aktive Agens kann eine beliebige Substanz sein, die nicht mit dem Stärkesystem reagiert, wobei Öle, Fette, Aromastoffe, Farbstoffe, Duftstoffe, Vitamine und Arzneimittel eingeschlossen sind, aber keine Beschränkung auf diese besteht. Die modifizierte Stärke der vorliegenden Erfindung ist insbesondere zum Emulgieren oder Einkapseln von aktiven Agenzien auf Ölbasis wie z. B. Aromaölen und Vitaminen geeignet. Diese Öle können flüchtig oder nicht-flüchtig sein und werden im allgemeinen dadurch charakterisiert, daß sie in Gegenwart eines Einkapselungsmittels mit Wasser nicht mischbar, aber in Wasser dispergierbar (emulgierbar) sind.
Wenn die resultierenden Stärken als Emulgiermittel verwendet werden, haben sie die Vorteile einer verbesserten Lagerstabilität und Beständigkeit gegenüber Ölen, Gelieren und Ringbildung (ringing) während der Lagerung.
Wenn die resultierenden Stärken als Einkapselungsmittel verwendet werden, haben sie die Vorteile, daß ein konsistent hoher Beladungslevel, geringes Öl-Freiliegen und ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit erreicht und aufrecht erhalten werden.
Die aktiven Agenzien können unter Verwendung der modifizierten Stärken der vorliegenden Erfindung und Techniken, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Sprühtrocknung, Extrudieren, Sprühabschrecken und Fließbettbeschichtung, eingekapselt werden. Beispielsweise kann die Stärke in Wasser dispergiert werden, das aktive Agens kann zugesetzt und emulgiert werden und die Emulsion kann dann hinzugesetzt und emulgiert werden und die Emulsion kann dann unter Bildung des eingekapselten Produktes sprühgetrocknet werden.
Das eingekapselte Produkt, das mit den erfindungsgemäßen Einkapselungsmitteln hergestellt wird, erreicht einen relativ hohen Beladungslevel mit dem aktiven Agens in konsistenter Weise und hält diesen aufrecht. Der Beladungslevel mit dem aktiven Agenzes, der verwirklicht wird, kann größer als 40%, insbesondere größer als 50%, noch bevorzugter größer als 60%, bezogen auf das Gewicht des Einkapselungsmittels, sein. Die Konzentration an aktiven Agens, das zurückgehalten wird, kann nach Verfahren bestimmt werden, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, z. B. Hydrodestillation im Fall von Aromaölen oder nur Lösungsmittelextraktion im Fall von Vitaminen.
Ein hoher Beladungslevel mit dem aktiven Agens ist wünschenswert, um die Kosten zur Herstellung des Endproduktes zu reduzieren, da Einkapselungsmittel oft teuer sind. Außerdem können einige Einkapselungsmittel nachteilige oder unerwünschte Eigenschaften in das endgültige System einbringen und somit ist es erwünscht, die verwendete Menge an Einkapselungsmittel zu reduzieren.
Es ist nicht nur wichtig, eine hohe Beladung mit dem aktiven Agens zu erreichen, sondern diese auch aufrechtzuerhalten, um eine längere Lagerzeit zu ermöglichen. Viele aktive Agenzien sind flüchtig und/oder labil, insbesondere Aromastoffe und Duftstoffe. Wenn die aktiven Agenzien nicht eingekapselt sind, können sie verlorengehen, was unerwünschte Veränderungen im Geschmack und Aroma der Endprodukte verursacht, die vom Konsumenten wahrgenommen werden. Zusätzlich erhöhen Verluste an solchen Komponenten die Kosten der Endprodukte, da es notwendig ist, die Menge der flüchtigen/labilen Komponenten im Hinblick auf auftretende Verluste zu kompensieren; viele davon sind teuer.
Im Fall von Öl als aktives Agens können die erfindungsgemäßen Einkapselungsmittel das Öl auch zurückhalten, so daß wenig Oberflächenöl bereitgestellt wird. Dies ist insbesondere der Fall, wenn Glucoamylase verwendet wird, um die Stärke enzymatisch zu hydrolysieren. Das Oberflächenöl kann nach fachbekannten Verfahren gemessen werden, z. B. indem das eingekapselte Pulver mit einem geeigneten Lösungsmittel ausgewaschen wird. Die Reduktion von Oberflächenöl ist wichtig, da eine erhöhte Menge an Oberflächenöl anzeigt, daß die Beladung mit aktiven Agens nicht aufrechterhalten wird und damit die Einkapselung ineffizient ist. Somit resultiert die Reduktion von Oberflächenöl in einer längeren Lagerzeit.
Die erfindungsgemäßen Einkapselungsmittel stellen auch einen relativ hohen Grad der Oxidationsbeständigkeit bereit, wodurch die Lagerstabilität des eingekapselten Produktes und die Gebrauchsdauer des Endproduktes verlängert werden. Die Oxidation kann nach Verfahren, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, gemessen werden. Beispielsweise kann die Oxidationsbeständigkeit von Einkapselungsmitteln, die Citrusöl enthalten, bestimmt werden, indem die Gaschromatographie (GC) verwendet wird, um die Menge an Oxidationsprodukten von Limonen, z. B. Carvon, Carviol und Limonenoxid, die in dem Öl vorhanden sind, das aus Pulvern extrahiert wird, die für zwei Wochen bei 50°C gelagert wurden, zu messen: weniger als etwa 0,8% Carvon zeigt typischerweise annehmbare Oxidationslevel an. Die Oxidationsbeständigkeit ist nicht nur hinsichtlich des Aromas des Öls, sondern auch zur Aufrechterhaltung der Aktivität verschiedener Vitamine, von Bedeutung. Um die Oxidationsbeständigkeit weiter zu erhöhen, kann dem Öl ein Antioxidatonsmittel zugesetzt werden.
Das eingekapselte Produkt ist wirksam, wenn es als Pulver gelagert wird und spontan das aktive Agens freisetzt, wenn es Feuchtigkeit ausgesetzt wird. Das resultierende eingekapselte Produkt kann in irgendeiner Konzentration, die in Nahrungsmitteln erwünscht ist, eingesetzt werden, wobei die Menge von der Menge des aktiven Agenzes, die eingearbeitet werden soll, abhängt. Im allgemeinen wird die Stärke in einer Menge von 0,01 bis 10%, vorzugsweise von 0,1 bis 5 Gew.-% des Lebensmittelproduktes vorhanden sein.
Die resultierende Stärke kann in verschiedenen Lebensmittelprodukten, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Ceralien; pulverförmigen Getränkemischungen; Instand-Kaffees und -Tees, pulverförmigen Soßen und Bratensaft-Mischungen; Instand-Suppen; Getreide; pulverförmige Dressings; Backwaren; Aromastoffe; Duftstoffe; Farbstoffe und andere Lebensmittelprodukte, verwendet werden. Bei Herstellung dieser pulverförmigen Produkte und Instand-Produkte löst die Feuchtigkeit den Freisetzungsmechanismus aus, der das aktive Agens den Konsumenten liefert.
Die resultierende Stärke kann auch in einer Vielzahl von Arzneimitteln einschließlich Vitaminen; Körperpflegeprodukten, einschließlich Mittel gegen Schwitzen, Deodorants, Seifen, Duftmittel und Kosmetika; Haarpflegeprodukte wie z. B. Haarsprays, Schaum, Shampoos, Spülungen und Gele; Papierprodukte wie Windeln, Damenbinden, Papierhandtücher, Tücher, Toilettenpapier; Tierpflegeprodukte wie Tierstreu, und Haushaltsprodukten wie Teppichreiniger und Lufterfrischer verwendet werden.
Das eingekapselte Produkt kann auch in fester tablettenartiger Form für eine Vielzahl von Anwendungen, einschließlich in Detergentien, Lebensmitteln und Getränken, Badeölen, landwirtschaftlichen Produkten und Arzneimitteln, verwendet werden. Die eingekapselten Produkte sind besonders für pharmazeutische Tabletten, einschließlich Brausetabletten, besonders geeignet.
Das eingekapselte Produkt kann im allgemeinen in der gewünschten Konzentration verwendet werden, wobei die Menge von der Menge an aktivem Agens, die einzuarbeiten ist, der gewünschten Härte der Tablette und der gewünschten Oxidationsbeständigkeit abhängt. Im allgemeinen wird das eingekapselte Produkt in einer Menge von 1 bis 95 Gew.-%, bezogen auf die Tablette, verwendet, wobei das aktive Agens in einer Menge von 1 bis 60 Gew.-%, insbesondere von 10 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Tablette, eingearbeitet ist.
Das eingekapselte Produkt ist insbesondere in einer gepreßten Tablette nützlich. Die gepreßte Tablette kann nach einem auf dem Fachgebiet bekannten Verfahren hergestellt werden, insbesondere durch direktes Verpressen der Tablettenkomponenten. Alternativ kann die Tablette hergestellt werden, indem das eingekapselte Produkt mit den anderen Komponenten der Formulierung vermischt wird, das Gemisch z. B. durch Wirbelbetttechnik, Walzenkompaktor, Extrudieren oder durch einen Hochscher-Granulator granuliert wird und trocken zu einer Tablette verpreßt wird.
Pharmazeutische Exzipienten, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, können der pharmazeutischen Dosierungsform zugesetzt werden, um der Formulierung zufriedenstellende Verarbeitungs-, Kompressions- und Zerfallcharakteristika zu verleihen. Solche Exzipienten umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Verdünnungsmittel, Fließverstärker, Bindemittel, Gleitmittel und Schmiermittel, Zerfallsmittel, Farb stoffe, Aromastoffe und Lösungsmittel. Diese Expzipienten sind auf dem Fachgebiet wohlbekannt und sind nur durch Kompatibilität und gewünschte Charakteristika beschränkt.
Bindemittel für die vorliegende Erfindung umfassen Gelatine, mikrokristalline Cellulose, Zucker, Carboxymethylcellulose, Methylcellulose, Polyvinylpyrrolidon, Akaziengummi, Algensäure, Guargummi, Hydroxypropylmethylcellulose, Polyethylenoxid und Ethylcellulose.
Schmiermittel und Gleitmittel umfassen Talk, Magnesiumstearat, Calciumstearat, Stearinsäure, Glycerylbehenat, Mineralöl, Polyethylenglycol, Natriumstearylfumarat, Stearinsäure, Pflanzenöl, Zinkstearat und Siliciumdioxid.
Zerfallsmittel, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, umfassen Stärken, Algine, Gummis, Croscarmelose, Crospovidon, Natriumstärkeglycolat, Natriumlaurelsulfat, mikrokristalline Cellulose, Polacrilinkalium und Methylcellulose.
Verdünnungsmittel, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, umfassen Dicalciumphosphat, Calciumsulfat, Lactose, Cellulose, Kaolin, Mannit, Natriumchlorid, Stärke, Zucker, Calciumcarbonat, Calciumphosphat, Dextrate, Dextrin, Dextrose, Fructose, Sorbit, Saccharose und mikrokristalline Cellulose.
Es wird insbesondere ein Bindemittel zu der Tablettenformulierung gegeben, um eine Tablette mit der gewünschten Härte auszustatten. Im allgemeinen ist die Härte der resultierenden Tablette mindestens 3, bevorzugter mindestens 4, am bevorzugtesten mindestens 6 Kilopascals (kP).
Wenn das gewünschte Endprodukt ein anderes als eine pharmazeutische Dosierungsform ist, können alternative Additive, die auf dem entsprechenden Fachgebiet bekannt sind, vorhanden sein. Beispielsweise können Aromastoffe und Duftstoffe in einer Badeöltablette oder oberflächenaktive Mittel in einer Detergenztablette vorhanden sein.
Bei Kontakt mit Wasser löst die Feuchtigkeit den Freisetzungsmechanismus aus, der das aktive Agens aus der einkapselnden Stärke freisetzen kann. Beispielsweise wird bei Verdauung der pharmazeutischen Dosierungsformen das aktive Agens in den Körper freigesetzt.
Die folgenden Beispiele werden zur weiteren Darstellung und Erläuterung der vorliegenden Erfindung angeführt und sollten in keiner Hinsicht als beschränkend angesehen werden. Die folgenden analytischen Tests wurden verwendet, um verschiedene Parameter in den Beispielen zu messen.
Bestimmung von Dextrose-Äquivalenten (DE)
Das Dextrose-Äquivalent von Stärke kann bestimmt werden, indem der Test auf reduzierende Zucker verwendet wird, der im Food Chemicals Codex, 4. Ausgabe, 1. Juli 1996, Abschnitt 5, allgemeine Test und Assays, Appendix X: Kohlenhydrate (Stärken, Zucker und verwandte Verbindungen) beschrieben wird, oder indem das Standardanalyseverfahren #E-26 für Dextrose-Äquivalent von Corn Refiners Association angewendet wird.
Analyse auf Oxidationsbeständigkeit
Zwanzig (20) g modifiziertes Stärkepulver, das lose abgefüllt worden war, wurden in ein 1 l-Gefäß mit einem Pulver-zu-Luft-Verhältnis von 1 : 25 gegeben. Das Gefäß wurde mit einer Teflonkappe dicht verschlossen. Die Probe wurde für 2 Wochen in einen Ofen mit 50°C gelegt.
Dann wurde das Öl unter Verwendung einer Hydrodestillation destilliert. Das Öl wurde danach durch Gaschromatographie auf frische (Limonen) und oxidierte (Carbon) Komponenten analysiert.
Analyse auf Oberflächenöl
Das nicht-eingekapselte Öl, das an der Oberfläche des Partikel vorliegt, wird wiederholt unter Verwendung von organischen Lösungsmitteln wie z. B. Pentan extrahiert, um das gesamte Oberflächenöl zu entfernen; das extrahierte Öl wird quantitativ unter Anwendung von Gaschromatographie-Techniken, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, bestimmt.
Öl-Retention (Beladungs)-Analyse
Um die Öl-Retention des eingekapselten Produktes zu bestimmen werden 15 g des sprühgetrockneten, eingekapselten Öls und 150 ml destilliertes Wasser vermischt, um die Emulsion wieder herzustellen. Die Emulsion wird zum Rückfluß erhitzt und für 4 Stunden unter Rückfluß gehalten. Das Gemisch wird dann abgekühlt und das abgetrennte Öl wird entfernt und gewogen.
BEISPIEL 1 – Herstellung der derivatisierten Stärke
500 g Wachsmaisstärke wurden in 750 ml Wasser aufgeschlämmt. der pH wurde unter Verwendung von 3% Natriumhydroxid auf 7,5 eingestellt. 15 g Octenylbernsteinsäureanhydrid (OSA) wurden zu je ein Drittel alle 30 Minuten zugesetzt, während der pH unter Verwendung von 3% Natriumhydroxid bei 7,5 gehalten wurde und konstant gerührt wurde. Die Stärke wurde dann abfiltriert und mit 750 ml Wasser gewaschen. Die Stärke wurde danach erneut in 500 ml aufgeschlämmt und der pH wurde mit Salzsäure 3 : 1 auf pH 5,5 eingestellt. Die Stärke wurde dann filtriert, mit 750 ml Wasser gewaschen und luftgetrocknet, wodurch eine OSA-Stärke hergestellt wurde.
BEISPIEL 2 – Herstellung der modifizierten Stärke
100 g der OSA-Stärke von Beispiel 1 wurde in 300 ml Wasser aufgeschlämmt und der pH wurde unter Verwendung verdünnter Salzsäure auf 5,5 eingestellt. Die Aufschlämmung wurde durch Strahlkochen in einem C1-339-Strahlkocher, der von National Starch and Chemical Company im Handel ist, bei 148,9°C (300°F) bei einem Kammerdruck von 3,85 kg/cm² (55 psi) und einer Aufschlämmungsrate von 6 ml/min bei Öffnung des Dampfventils mit 75% Kapazität gelatiniert.
Die Temperatur der Stärkelösung wurde dann auf 55°C gesenkt. 0,05% Glucoamylase (AMG 200 L, im Handel erhältlich von Novo Nordisk), bezogen auf das Gewicht der Stärke, wurde zugegeben und die Reaktion wurde unter konstantem Mischen über etwa 2,5 Stunden ablaufen gelassen, bis ein Dextrose-Äquivalent von 36 und eine Viskosität von 17 s bei 25% Feststoffen und 22°C nach dem Tunnelverfahren erreicht waren. Das Enzym wurde dann durch Erhitzen der Dispersion auf 90°C desaktiviert und für 30 Minuten bei der erhöhten Temperatur gehalten. Die Dispersion wurde dann auf Raumtemperatur abgekühlt und unter Verwendung einer Einlaßtemperatur von 200°C, einer Auslaßtemperatur von 100°C und einer Zuführungsrate von 65 ml/min sprühgetrocknet.
BEISPIEL 3 – Einkapselung von Orangenöl mit 40% Beladung
240 g der modifizierten Stärke, hergestellt in Beispiel 2, wurden in 600 ml Wasser in einer Hochdispersionsmühle dispergiert. Die Temperatur wurde auf 60°C erhöht, bis die Stärkelösung vollständig schien und wurde dann auf 40°C gesenkt. 160 g eines einfach gepreßten Orangenöls, das im Handel von Givaudan-Roure verfügbar war, wurden zugesetzt und bei hoher Geschwindigkeit über etwa 3 Minuten emulgiert. Die Viskosität der Emulsion wurden unter Verwendung eines Brookfield-Viskometers Modell 1+ bestimmt, wobei ein kleiner Probenadapter mit Spindel #18 verwendet wurde. Sie betrug 85 mPas (cps) bei 40°C. Die Emulsion wurde zu einem Pulver sprühgetrocknet.
Das resultierende eingekapselte Orangenöl behielt 38% Öl zurück, bezogen auf das Gewicht des Produktes, eine 95%ige Einkapselung des Öls, das im System verwendet wurde; das Oberflächenöl (extrahierbares Öl) war 0,3%; es wurde festgestellt, daß die Oxidation nach der Alterung annehmbare Level hatte, nämlich 0,8% Carvon; und die Feuchtigkeit des Produktes wurden durch die Karl-Fischer-Methode mit 1,9% bestimmt.
BEISPIEL 4 – Herstellung einer Orangen-Getränk-Mischung
Die Ingredienzien wurden trocken vermischt um eine pulverförmige Orangen-Getränk-Mischung herzustellen. 11,51 g der Mischung wurden mit 88,5 ml Wasser zur ursprünglichen Konzentration verdünnt, wodurch ein Orangengetränk mit sauberem Geschmack hergestellt wurde, das von oxidierten Aromakomponenten frei war.
BEISPIEL 5 – Einkapselung von Vitamin E

a. 165 g der Stärke von Beispiel 2 wurden in 670 g Wasser in einer Hochdispersionsmühle dispergiert. Die Temperatur wurde auf 60°C erhöht, bis die Stärkeauflösung vollständig schien und dann auf 40°C gesenkt. 165 g Vitamin E wurden zugesetzt und bei hoher Geschwindigkeit etwa 3 Minuten lang emulgiert. Die Emulsion wurde zu einem Pulver sprühgetrocknet, das 50% von 1000 IE Vitamin E enthielt.
b. Beispiel 5a wurde wiederholt, wobei eine Fisch-Gelatine ohne Reif verwendet wurde.
c. Beispiel 5a wurde unter Verwendung von CAPSUL^®-Stärke, eine Einkapselungsstärke, die im Handel von National Starch and Chemical Company in Bridgewater, New Jersey erhältlich ist, wiederholt.

BEISPIEL 6 – Verwendung der modifizierten Stärke in einer Vitamin E-Tablette
Das eingekapselte Vitamin E von Beispiel 3 wurde zu gepreßten Tabletten verarbeitet, wobei die folgende Formulierung verwendet wurde.
Die Ingredienzien wurden trocken vermischt, 500 mg Portionen wurden abgewogen und in die Presse eingeführt, um Tabletten zu formen, wobei eine Laborpresse Riva Piccola 10-Station mit einer Kraft von 272, 680 und 2676 kg (600, 1500 und 5900 Pfund) angewendet wurde. Die Härte dieser Tabletten wurde unter Verwendung einer Tabletten-Testvorrichtung Pharmatron Modell 6d untersucht und der Zerfall wurde unter Verwendung eines Zerfalltestgeräts Erweka ZT71 untersucht.

a. Es wurde das eingekapselte Vitamin E von Beispiel 5a verwendet. Die Resultate sind unten in Tabelle I angegeben.
b. Es wurde das eingekapselte Vitamin E von Beispiel 5b verwendet. Die Resultate sind in Tabelle I unten aufgelistet.
c. Es wurde das eingekapselte Vitamin E von Beispiel 5c verwendet. Die Resultate sind in Tabelle I unten angegeben.

TABELLE I
Wie aus Tabelle I zu ersehen ist, liefern die Einkapselungsstärken der vorliegenden Erfindung einen gute Kompressibilität und eine geeignete Tablettenhärte. In vielen Fällen war die vorliegende Erfindung mit der Standardgelatine zumindest vergleichbar. Außerdem können verschiedene Härten erreicht werden, indem die Formulierung und die Kompressionskraft verändert werden.
BEISPIEL 7 – Verwendung der modifizierten Stärke in einer Vitamin E-Tablette
Beispiel 6 wurde unter Verwendung der folgenden Formulierung wiederholt:

a. Das eingekapselte Vitamin E von Beispiel 3a wurde verwendet. Die Resultate sind unten in Tabelle II angegeben.
b. Das eingekapselte Vitamin E von Beispiel 3b wurde verwendet. Die Resultate sind unten in Tabelle II angegeben.
c. Das eingekapselte Vitamin E von Beispiel 3c wurde verwendet. Die Resultate sind unten in Tabelle II angegeben.

TABELLE II
Wie aus Tabelle II zu ersehen ist, liefert die Einkapselungsstärke der vorliegende Erfindung gute Kompressibilität und geeignete Tablettenhärte. In vielen Fällen war die vorliegende Erfindung mit Standardgelatine mindestens vergleichbar. Außerdem können verschiedene Härten erreicht werden, indem die Formulierung und die Kompressionskraft verändert werden.
BEISPIEL 8 – Einkapselungsanalyse
Eine Vielzahl von mit Glucoamylase abgebauten OSA-Stärken wurden unter Anwendung des Verfahrens von Beispiel 1, außer daß die Hydrolyse zu verschiedenen Stufen ablaufen gelassen wurde, durchgeführt. Die modifizierten Stärken wurden verwendet, um Orangenöl wie in Beispiel 3 einzukapseln. Die Resultate der Einkapselung sind unten angegeben.
BEISPIEL 9 – Vergleich mit anderen Einkapselungsstärken
Stärke-Beispiel 9a ist eine 50 : 50-Mischung aus Maissirup-Feststoffen und in kaltem Wasser löslicher, durch Säure abgebaute OSA-Stärke, wobei die Stärke durch Säurehydrolyse der OSA-Stärke von Beispiel 1 zu einer Wasserfluidität von etwa 65 und danach Sprühtrocknung hergestellt wird.
Beispiel 9b ist die OSA-Stärke von Beispiel 1.
Die modifizierten Stärken wurden verwendet, um Orangenöl wie in Beispiel 3 einzukapseln. Die Resultate der Einkapselung sind wie nachstehend angegeben.
Infolge der schlechten Retention wurde ein Beispiel 9b kein Stabilitätstest durchgeführt. Ein Vergleich der obigen Resultate mit denen von Beispiel 8 zeigt die überlegene Retention und das verringerte Oberflächenöl und die Oxidation der erfindungsgemäßen Stärken.
BEISPIEL 10 – Herstellung eines Antiperspirans
Das eingekapselte Duftmittel wird durch die Methodologie von Beispiel 3 hergestellt, wobei das Duftmittel für das Orangenöl eingesetzt wird.
Dow Corning Fluid 344 ist Cyclomethicon, das von Dow Corning auf dem Markt ist.
Cyclochem EDGS ist Glycoldistearat, das von Alcolac im Handel ist.
Arlacel 165 is Glycerylstearat und PEG 100-Stearat, das von ICI im Handel ist.
Promyristyl PM3 ist PPG-3-Myristylether, der von Croda im Handel ist.
Crodacol 5-95NF ist Stearylalkohol, der von Croda im Handel ist.
Rezal 36 GP Suf ist Aluminium-Zirkonium-Tetrachlorhydrex-Glycin- das von Reheis im Handel ist.
DRY-FLO^®-PC-Stärke, eine modifizierte Lebensmittelstärke, die als Stäubungs- und Gleitmittel verwendet wird, ist von National Starch and Chemical Companie im Handel.
Dow Corning fluid 344, Cyclochem EDGS, Arlacel 165 und Promyristyl PM3 werden vermischt und auf 65°C erhitzt. Crodacol S-95NF wird kräftig zugemischt. Rezal 36 GP Suf wird zugesetzt und 10 Minuten lang vermischt. Die DRY-FLO^®-Stärke wird zugesetzt und gründlich vermischt. Dann wird das eingekapselte Duftmittel zugesetzt und gründlich vermischt. Das Gemisch wird auf 50°C abgekühlt, in Formen gegossen und auf Raumtemperatur abgekühlt.
BEISPIEL 11 – Herstellung eines Detergens
Das Duftmittel wird unter Verwendung der Stärke von Beispiel 1 und des Verfahrens von Beispiel 3 eingekapselt, wobei das Duftmittel für das Orangenöl eingesetzt wird. Die Ingredienzien werden miteinander vermischt.
BEISPIEL 12 – Herstellung eines Phosphat-freien Detergenzes
Das Duftmittel wird unter Verwendung der Stärke von Beispiel 2 und des Verfahrens von Beispiel 3 eingekapselt, wobei das Duftmittel für das Orangenöl eingesetzt wird. Die Ingredienzien werden miteinander vermischt.
BEISPIEL 13 – Herstellung einer Orangenöl-Emulsion
Die verwendete Stärke war die von Beispiel 2, außer daß die Hydrolyse bis zu einem DE von 26 und einer Viskosität von 28 s bei 25% Feststoffen und 22°C unter Verwendung des Tunnelverfahrens ablaufen gelassen wurde.
Der Estergummi wurde gründlich in den Gemisch der Orangenöle bei Raumtemperatur unter konstantem Rühren gelöst. Das Natriumbenzoat wurde dann in Wasser gelöst, danach wurde die Zitronensäure in der Lösung gelöst. Die Stärke wurde dann unter Anwendung eines moderaten Rührens in der Lösung dispergiert. Orangenöl/Estergummi wurde dann unter mäßigem Rühren langsam zugesetzt und das Gemisch wurde bei 210 kg/cm² (3000 psi) und dann bei 350 kg/cm² (5000 psi) homogenisiert. Die resultierende Emulsion hatte eine Viskosität von 75 cps, wenn mit einem Brookfield-Viskometer mit einer #2-Spindel bei 60 Upm gemessen wurde, einen pH von 3,46, eine mediane Partikelgröße von 0,265 μm und eine mittlere Partikelgröße von 0,276.
BEISPIEL 14 – Herstellung eines Getränkes unter Verwendung der Emulsion
Das Natriumbenzoat wurde in Wasser gelöst. Dann wurden die Zitronensäure, der Farbstoff und Zucker zugesetzt. Danach wurde das emulgierte Orangenöl zugegeben. Bei der Lagerung des Getränkes gab es keine Ringbildung.

Claims

Modifizierte Stärke, die ein Stärkederivat, das eine hydrophobe Gruppe oder sowohl eine hydrophobe Gruppe als auch eine hydrophile Gruppe enthält, umfaßt, und die durch Glucoamylase abgebaut wurde.
Stärke nach Anspruch 1, wobei die Stärke zu einem Dextroseäquivalent von 20 bis 80 abgebaut wurde.
Stärke nach Anspruch 2, wobei die Stärke zu einem Dextroseäquivalent von 30 bis 50 abgebaut wurde.
Stärke nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Stärke aus der Gruppe bestehend aus Mais, Wachsmais, Tapoika, Kartoffeln und Reis ausgewählt ist.
Stärke nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Stärke eine Viskosität von weniger als 30 Sekunden, gemessen durch das Tunnelverfahren, hat.
Stärke nach Anspruch 5, wobei die Stärke eine Viskosität von 8 bis 25 Sekunden hat.
Stärke nach Anspruch 6, wobei die Stärke eine Viskosität von 8 bis 15 Sekunden hat.
Stärke nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Stärkederivat geliert ist und die hydrophobe Gruppe eine Alkyl- oder eine Alkenyl-Gruppe, die mindestens 5 Kohlenstoffatome enthält, oder eine Aralkyl- oder Aralkenyl-Gruppe, die mindestens 6 Kohlenstoffatome enthält, umfaßt.
Stärke nach Anspruch 1, wobei die Stärke geliert ist und durch Behandlung mit mindestens 0,1% Octenylbernsteinsäureanhydrid, bezogen auf das Stärke-Trockengewicht, derivatisiert wurde.
Stärke nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Stärke Einkapselungseigenschaften, gekennzeichnet durch mindestens 40% Beladungskapazität, geringes Oberflächenöl und verbesserte Oxidationsbeständigkeit, hat.
Verfahren zur Herstellung einer modifizierten Stärke, umfassend: a) Derivatisieren einer Stärke derart, daß sie eine hydrophobe Gruppe oder eine hydrophobe Gruppe und eine hydrophile Gruppe enthält, und b) Abbauen der Stärke unter Verwendung von Glucoamylase.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Stärke zu einem Dextroseäquivalent von 20 bis 80 abgebaut wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Stärke zu einem Dextroseäquivalent von 30 bis 50 abgebaut wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Stärke aus der Gruppe bestehend aus Mais, Wachsmais, Tapioka, Kartoffeln und Reis ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, das außerdem die Stufe der Gelierung der Stärke vor einem Abbau umfaßt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei die hydrophobe Gruppe eine Alkyl- oder Alkenyl-Gruppe, die mindestens 5 Kohlenstoffatome enthält, oder eine Aralkyl- oder Aralkenyl-Gruppe, die mindestens 6 Kohlenstoffatome enthält, umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Derivatisierung unter Verwendung von mindestens 0,1% Octenylbernsteinsäureanhydrid, bezogen auf das Stärke-Trockengewicht, durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei die modifizierte Stärke Einkapselungseigenschaften, gekennzeichnet durch mindestens 40% Beladungskapazität, geringes Oberflächenöl und verbesserte Oxidationsbeständigkeit, hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, wobei die modifizierte Stärke Emulsionseigenschaften, die durch verbesserte Stabilität und verbesserte Beständigkeit gegen Öle und Gelieren während der Lagerung gekennzeichnet sind, hat.
Einkapselungsmittel, das die Stärke nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfaßt.
Emulgiermittel, das die Stärke nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfaßt.
Verfahren zur Einkapselung eines aktiven Agenzes, das die Stärke nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfaßt, wobei das Verfahren umfaßt: a) Bildung einer Lösung des Einkapselungsmittels und b) Emulgieren des aktiven Agenzes in der Lösung.
Verfahren nach Anspruch 22, das außerdem Trocknen der Emulsion unter Entfernung des Wassers daraus umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei die Trocknungsstufe durch Sprühtrocknung durchgeführt wird.
Verfahren zum Emulgieren eines aktiven Agenzes, das die Stärke nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfaßt, wobei das Verfahren umfaßt: a) Bildung einer Lösung des Einkapselungsmittels und b) Emulgieren des aktiven Agenzes in der Lösung.
Zusammensetzung, die das Einkapselungsmittel nach Anspruch 20 umfaßt.
Zusammensetzung, die das Emulgiermittel nach Anspruch 21 umfaßt.
Emulsion, die die modifizierte Stärke nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfaßt.
Tablette, umfassend: a) ein Einkapselungsmittel, das die Stärke nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfaßt, und b) ein aktives Agens.
Tablette nach Anspruch 29, wobei das aktive Agens aus der Gruppe bestehend aus einem Vitamin, einem Arzneimittel, einem Pestizid, einem Öl, einem Protein, einem Fett, einem Aromastoff, einem Farbstoff, einem Katalysator und einem Duftmittel ausgewählt ist.
Tablette nach Anspruch 29 oder 30, wobei das aktive Agens aus der Gruppe bestehend aus einem botanischem Öl, einem essentiellen Öl; Vitamin A, Vitamin D, Vitamin E, Vitamin K, einem Peptid, einer Aminosäure, einem Enzym und einem öllöslichen Arzneimittel, öllöslichem Pestizid ausgewählt ist.
Tablette nach Anspruch 31, wobei das aktive Agens Vitamin E ist.
Tablette nach einem der Ansprüche 29 bis 32, wobei die Tablette eine Härte von mindestens 3 Kilopascal hat.
Tablette nach einem der Ansprüche 29 bis 32, wobei die Tablette eine Härte von etwa 4 Kilopascal hat.