JP2004514419A - カロチノイドを含有する水分散性配合物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
発明の背景
1.発明の分野
本発明はカロチノイドを含有するヘルス粒状体および該粒状体を製造する方法に関する。より詳しくは、本発明は、様々な種類の栄養澱粉を利用することにより得られ、取扱い特性、圧縮性、色剥離および外観に優れる粒体に配合され、飲料、固体製剤および半固体製剤の配合物を着色する際、および魚類成長を促進する際に有用であるカプセル化カロチノイド、特にβ−カロチンに関する。
【0002】
2.先行技術
食品、化粧品および魚類飼料などのための自然着色剤として、健康食品のための添加剤として、および栄養ダイエットサプリメントなどの生体機能を調節するための材料として、自然β−カロチンが幾つかの形で用いられることは技術上公知である。しかし、完全に健康志向の粒状化の方法、すなわち、ハロゲン化溶媒も動物蛋白質も用いない方法に関して、実際的な提案が行われてこなかった。
【0003】
これらのカロチノイドの中で、プロビタミンA群化合物の一種であるβ−カロチンは、共役二重結合鎖と貧水溶性化合物も含むので容易に酸化可能である。これらは、食品産業において、および特にドリンクが殆ど全部水性製品である飲料製造において深刻な問題である。さらに、主として自然源からの健康食品に関する尋問は食品医薬品局の主業務の一つである。従って、自然カロチンを破壊せずにカロチノイドを処理でき、得られた製品を安定な状態且つ可溶性の形で保存もできる方法を開発することが大いに必要とされてきた。
【0004】
溶解性の問題は米国特許3,998,753号で最初に記載され、ハロゲン化炭化水素などの揮発性有機溶媒中でカロチノイド溶液を調製し、ラウリル硫酸ナトリウムの水溶液で乳化することにより解決された。連続プロセスを用いることによる類似の記載はEP937412号に見られる通りである。しかし、これらのプロセスは、製薬産業および食品産業において用途が限定される有毒製品として周知されているのみでなく、環境危険性も残留溶媒から派生する塩化炭化水素の使用を含んでいた。
【0005】
これらの溶媒を排除する提案は、ES2022470号において見られ、これにおいて、カロチノイドは水分散性粉末として添加され、このプロセスでは、カロチノイドは食品品質油中で前もって可溶化されていた。この配合物では、カロチノイドは、多くの原料(安定剤、乳化剤など)を添加することにより配合されている。従って、これは、消費者が要求するような自然製品ではなかった。米国特許5,364,563号には、粉末状カロチノイド製剤を製造する方法であって、有機溶媒を用いずに高沸点油中でカロチノイドの懸濁液を生じさせることを含む方法が記載されている。懸濁液は、油中のカロチノイドの溶液を生じさせるために最長時間30秒にわたり蒸気で過熱される。その後、溶液はコロイドの水溶液中で乳化され、その後、乳化液を噴霧し乾燥させ、粉末が生じる。しかし、過熱蒸気で処理中に用いられた高温でカロチノイドの大きな損失と、多少の異性化も起きる。WO93/04598号では、安定剤、酸性化剤および乳化剤などの自然添加剤の使用が提案された。米国特許5,714,658号では、酢酸のエステル、C1〜C4アルコールおよび他の溶媒と適合性の油を含む異なる溶媒の混合物の使用が記載された。このプロセスでは、二つの問題が含まれる。第一の問題は、溶媒の混合物中のカロチノイドの低い溶解性であり、これは、特に高濃度のカロチノイドが必要とされる場合に大量の油および溶媒が必要なことを示唆する。第二の問題は残留溶媒から派生する環境危険性である。高温(180〜250℃)および高圧(96.6〜2759バール)で保護コロイド入りカロチノイドの水溶液を得る手順がEP807431号に記載されている。ここでは、乳化液が得られ、乾燥後に、乾燥粉末状のカロチノイドが生じる。しかし、必要な装置および条件は非常に高価なプロセスという結果になる。優先権番号がJP1996000141034である米国特許5,780,056号には、粒子が0.01〜5μmの平均粒子サイズを有する自然カロチノイドと食用油とを含むコア材料、およびゼラチンに基づく被覆材料から製造される壁から製造されるマイクロカプセルが記載されている。マイクロカプセルは、自然カロチノイドを長時間にわたって酸化および劣化から保護するとともに錠剤化圧力に耐えるのに十分な強度を有する。一般に用いられるコロイドは、温血動物から作り出されるゼラチンであり、こうした出所は問題を含むことが多い。例えば、こうしたゼラチンに基づく製剤は、地域的理由で世界中で使用できるとは限らない。
【0006】
米国特許5,478,569号によると、これらの欠点のすべては、温血動物からのゼラチンの代わりに魚類のゼラチンを用いる時に排除することができる。また、このゼラチンの高価な製造プロセスを用いなければ、得られた製造製剤は冷水などの中で所望の分散性を有するとは限らない。さらに、動物源からのゼラチンおよびコラーゲンのようなコロイドを用いることにより派生する問題は、これらの蛋白質が感染症およびより詳しくは狂牛病のキャリアである可能性に関連する。
【0007】
カロチノイドから最大の恩恵を得るために、粒子は迅速に溶解するか、または容易に吸収されるべく十分に湿潤性であるのいずれかであるのがよい。上述したように、第1の方策は、米国特許5,478,569号および米国特許5,780,056号のようにマイクロカプセルを製造することであった。しかし、自然カロチノイドを分散させるために大量の食用油が含まれるならば、得られたマイクロカプセルは、保護被膜が完全には機能しないので酸化に対するゼラチンの安定化作用および強度が低下する。さらに、自然カロチノイドは酸化および劣化を受けやすい。低いマイクロカプセル強度は、もう一つの問題を引き起こす。マイクロカプセルを賦形剤とブレンドし、そして錠剤に圧縮する時、マイクロカプセルは錠剤化中に破壊する可能性があるので、カロチノイドが漏れ出しことになりうる。従って、安定な方式で錠剤中にカロチノイドをブレンドすることは難しい。
【0008】
米国特許3,907,983号にある第2の方策は、メチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロースおよびヒドロキシプロピルメチルセルロースから成る群から選択された約0.5〜約10質量%の親水化性材料を水溶液から噴霧被覆することができたことである。制約は、親水化性材料を個々の粒子の表面に塗布する手順を粒子が確実に凝集しない方法で行わなければならないことから成る。
【0009】
最後の方策として粒状化プロセスを論じる。従って、米国特許4,915,966号(優先権番号JP1988000040754およびJP1988000040755)では、粒状化を行うためにβ−カロチンに富むDunaliella藻類の乾燥粉末を他の材料と合わせて粒状化した。自然β−カロチンを破壊せずに処理し、安定状態に保存する方法は、特定の比でDunaliella藻類の乾燥粉末にシクロデキストリンを添加するに際してDunaliella藻類の乾燥粉末にシクロデキストリンを添加することによった。粒状体を硬カプセル剤中にカプセル化した。水溶性有機溶媒中でβ−カロチンを安定化させるためにβ−シクロデキストリンもWO96/40262号で用いられた。EP8325692A2号でも最近見られる別の重要な改善は、ハロゲンのない有機溶媒のみを小範囲内で使用することであった。
【0010】
本発明者らは、前述した問題、特に動物源からのコロイドの使用に関する問題に対する可能な解決方法を積極的に研究した。こうした研究の結果として、本発明者らは、食品グレード澱粉マトリックスによって自然β−カロチンを安定状態で保存するプロセスの開発によって本発明を完成させた。米国特許3,790,688号のみが澱粉を用いることによってβ−カロチンを配合しようとする過去の試みであったが、この場合、本明細書によって記載したプロセスの乳化液でなく溶媒添加による沈殿が行われた。粒状化は、自然β−カロチンを親水性、分散性および生物学的可用性にし、従って、食品中の栄養サプリメントとして受け入れ可能にする。得られた粉末は、易流動性であるとともに、直接圧縮によって錠剤化に適するか、または硬カプセル剤中にカプセル化される。これらが、こうした粒状化および配合を行う方法に加えて開示されている。
【0011】
発明の概要
本発明の目的は、食品品質澱粉のマトリックス中にカプセル化されたカロチノイドの約1〜約15質量部の乾燥粉末を含有する水分散性カロチノイド配合物であって、カプセル化された粉末中に安定状態で含まれるβ−カロチンを与える水配合物を提供することである。配合物は、人体に対する満足な生理的活性およびカロチノイドが長期貯蔵中に酸化または劣化されることを防止するのに十分な高強度を有する自然カロチノイドを含有する。配合物は、安定な方式でカプセル剤または錠剤などの中でブレンドされるべく適し、そして食品および薬剤のための添加剤のような用途で適する。
【0012】
本発明のもう一つの目的は、植物油中の自然トコフェロールまたは合成トコフェロールの混合物にβ−カロチンを添加し、酢酸n−ブチルまたは酢酸イソブチルに溶解する工程と、脱イオン水に二種の異なる澱粉の混合物を溶解する工程と、両方の相を混合することにより乳化液を調製する工程と、15〜25%の乾燥物が得られるまで50〜80℃の間の温度および減圧下で有機溶媒を排除する工程と、最終製品を得るために乾燥させる工程とを含む配合物を製造する方法を提供することである。
【0013】
本発明によると、噴霧乾燥法および特に流動層法の両方が適することが見出された。
【0014】
噴霧乾燥法によると、入口温度は100〜190℃の間である一方で、出口温度は80〜150℃であった。
【0015】
流動層法によると、シード材料、すなわち、砂糖粒子のような典型的な不活性材料および前の粒状化プロセスまたは噴霧乾燥プロセスから得られたダストまたは微細粉末を流動層造粒機に入れる。粒子は、空気によって流動状態で維持され、空気の入口温度および出口温度は30〜90℃の間に調節される。液体配合物(乾燥物15〜25%)の溶液は、被覆されるべき粒子が湿りすぎ且つ塊状にならないことを確実にする速度で乾燥機に噴霧される。噴霧の完了後に、粒子を被覆することが可能である、
【0016】
本発明は、約0.5〜約10質量%の水含有砂糖溶液または選択された親水化性材料、すなわち、メチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロースおよびヒドロキシプロピルメチルセルロースを噴霧被覆することにも関連する。粒子は、適切に前もって加温された空気の後続の投入によって直接乾燥させることが可能である。
【0017】
本発明の別の目的は、粒状体を含有する硬カプセル剤であって、粒状体の乾燥粉末を充填剤および/または潤滑剤とブレンドする工程と、軽量不透過性硬カプセル剤中にカプセル化し、よって安定な状態でカプセル化の形態でβ−カロチンを入れておく工程とを含む方法を提供することである。
【0018】
本発明は、従来の薬学的に許容できる錠剤化補助薬および/または薬剤添加物と組み合わせてカロチノイド粒状体を含有する粉末状または錠剤状の製剤にも関連する。薬学的に許容できる適する錠剤化補助薬および/または薬剤添加物は、微晶質セルロース、デキストロース、ラクトース、スクロース、マニトール、グルコース、ソルビトール;、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸またはステアリン酸マグネシウム、およびそれらの混合物などの潤滑剤である。タルク、コーンスターチなどは潤滑剤と混合することが可能である。香味剤および着色剤も使用することができる。β−カロチンを含有する錠剤を製造するプロセスは、湿潤性分散性配合物を補助薬および/または薬剤添加物とブレンドおよび/または粒状化する工程と、30〜200MPaの間の加圧力で偏心錠剤プレスまたは回転錠剤プレス内で錠剤化する工程とを含む。圧縮後に安定な状態で澱粉マトリックス中に残されたβ−カロチンは、非常に短時間でβ−カロチンを放出する。
【0019】
発明の詳細な説明
本発明の生産物はβ−カロチンの水分散性固体配合物である。水分散性という用語は、本発明の配合物が溶解および濾過後にβ−カロチンのUV可視スペクトル特性を示すことを意味する。光と極小粒子の相互作用のために、結晶は黄色ければ黄色いほど、小さくなって見える。β−カロチン結晶は約3〜5μmのサイズでトマト様の赤色である。粒子サイズが約1μmであるなら色はオレンジに変わり、粒径が約0.6μmほどに小さくなれば、分散液は黄色に見える。この作用は、光の吸収スペクトルのシフトによって引き起こされる。
【0020】
β−カロチン
β−カロチンはビタミンAの自然前駆体であり、飲料産業のための重要な着色剤として用いられることが多い。β−カロチンは、典型的には、発酵源からの抽出によって誘導されるか、または既知の化学的プロセスを用いて合成される。しかし、β−カロチンは、空気、光または温度にさらされる時に容易に劣化する、従って、β−カロチンは安定化され、例えば、バスフ社(BASF Corporation)またはホフマン・ラロシュ社(Hoffman LaRoche)からこの形で入手できる。本発明では、β−カロチン結晶を用いることが好ましい。
【0021】
β−カロチンを有機溶媒に溶解させる。β−カロチンを酢酸イソブチル(IBA)中で懸濁させた。1500rpmで約10〜15分にわたりボールミル(ネッチュ・ミニゼタル社(Netzch Minizetal))内で懸濁液を混練した。粘性ペーストを連続攪拌された温IBAに60℃で移送した。IBA懸濁液を105℃に迅速に加熱した。温度を5分にわたり保持した。その後、β−カロチンの溶液が形成され、85〜90℃に冷える。
本発明の組成物は、約1〜25質量部がβ−カロチンであり、残りがOSA澱粉である。
【0022】
澱粉
利用される澱粉は、ナショナル・スターチ・アンド・ケミカル社(National Starch & Chemical)製のPurity Gum2000変性食品澱粉であり、これは、水中の有機相の容易な乳化を可能にする。溶媒の除去後、分散液はβ−カロチンの色合いを満たす。この変性食品澱粉は、乾燥粉末の十分な再分散性を示さない。従って、もう一種の澱粉も添加される。
【0023】
食品グレード澱粉の第2の品種は、Hi−CAP100(ナショナル・スターチ・アンド・ケミカル社(National Starch & Chemical))であり、これは、最終製品の良好な分散性をもたらす。
【0024】
別の原料
β−カロチンが酸化を受けやすいので、劣化に対する安定性を強化するために、β−カロチンを含有する溶媒に酸化防止剤を溶解させてよい。自然源または合成源からのα−トコフェロールに限定されないが、α−トコフェロールを含む食品のために承認されたいかなる酸化防止剤も本発明において使用してよい。酸化防止剤のレベルは、β−カロチン保護のために十分なレベルである。これは、β−カロチンの量の0.1〜0.3倍であるのがよい。両方の酸化防止剤の組み合わせの相乗的酸化防止効果のゆえに、アスコルビルパルミテートも配合物に添加することが可能である。
【0025】
調製の方法
酢酸イソブチルにβ−カロチンを溶解した後、次の工程は乳化である。これにおいて、85〜90℃の上述した溶媒中の酸化防止剤入りβ−カロチンの溶液を水中の澱粉溶液に注ぐ。暗褐色溶液は50℃未満の温度を有し、その後直ちにロータ−ステータシステム(IKA MF45)によって10分にわたり均質化した。乳化液は1分以内に黒っぽいオレンジ色になった。
【0026】
溶媒蒸発は40〜45℃および減圧(約65バール)で30分以内であった。水を数時間にわたり蒸発させて溶媒残留物を除去する。
【0027】
固体生成を得るために好ましい方法は流動層である。これにおいて、シード材料、すなわち、砂糖粒子のような典型的な不活性材料および前の粒状化プロセスまたは噴霧乾燥プロセスから得られたダストまたは微細粉末を流動層造粒機に入れる。粒子は、空気によって流動状態で維持され、空気の入口温度および出口温度は30〜90℃の間に調節される。液体配合物(乾燥物15〜25%)の溶液は、被覆されるべき粒子が湿りすぎ且つ塊状にならないことを確実にする速度で乾燥機に噴霧される。
【0028】
実施例1
800mLの酢酸n−ブチル中の3gのD−トコフェロール抽出物(Nutrilo)と合わせて20gの結晶質β−カロチンを懸濁させた。懸濁液を15分にわたり還流させた。90gのHi−Cap100と40gのPurity Gum2000(ナショナル・スターチ社(National Starch))の混合物を130℃で650gのカチオン交換水に溶解させた。Ultraturrax(IKA)を用いて高温有機相を水相に一工程で乳化させた。分散液を2Lの水で希釈した。800mLの酢酸n−ブチルと合わせて、これらの2Lの水をロータリーエバポレータ(Buchi)の5mLフラスコから蒸発させた。フラスコを約80℃に加熱し、圧力勾配は1024ミリバールから60ミリバールまで可能な限り急であった。三回にわたって1Lの水を添加し、再び蒸発させて微量の溶媒すべてを除去した。溶液中で2.4%のβ−カロチン含有率(乾燥質量を基準にしてβ−カロチン12.7%)を有する776gの分散液(乾燥質量の19.1%)を得る。分散液を粒状化し、砂糖結晶の流動層(UniGlatt)内で乾燥させる。易流動性水濡れ性且つ非常に速い分散性の粉末を得た。
【0029】
【表1】
【0030】
実施例2
800mLの酢酸n−ブチル中の3.96gの合成α−トコフェロール(Roche)と合わせて396gの結晶質β−カロチンを懸濁させた。約10〜15分にわたり1500rpmでNetzsch Mini−Zeta(ガラスビーズ、0.8〜1.2mm)内で懸濁液を混練した。粘性ペーストを連続攪拌された温酢酸イソブチル(60℃)に完全に移した。酢酸イソブチルの全量は15840gであった。IBA懸濁液を105℃に迅速に加熱した。温度を5分にわたり保持した。その後、β−カロチンの溶液を形成し、次の10分以内に85〜90℃に冷える。1287gのHi−Cap100と1287gのPurity Gum2000(ナショナル・スターチ社(National Starch))の混合物を12870gのカチオン交換水に溶解させた。ロータ−ステータシステム(IKA MF45)を用いて高温有機相を水相に一工程で乳化させた。分散液を水で希釈し、酢酸イソブチルを40〜45℃において65ミリバールで30分以内に迅速に蒸発させた。水を数時間にわたり蒸発させて溶媒残留物を除去した。シード材料を用いずに連続流動層造粒機AGT150(Glatt)内で分散液を粒状化し、乾燥させる。易流動性水濡れ性且つ非常に速い分散性の粉末を得た。
【0031】
【表2】
Claims (25)
- 水分散性粒状化カロチノイド製剤を製造する方法であって、酸化防止剤と合わせて水不溶性非ハロゲン化溶媒または貧水溶性非ハロゲン化溶媒および香味化合物を用いてカロチノイド溶媒の懸濁液を生じさせる工程と、前記懸濁液を加温して前記溶媒中で前記カロチノイドの溶液を生じさせる工程と、食品グレード澱粉コロイドの混合物の水溶液中で前記溶液を乳化させる工程と、溶媒を除去し液体配合物を濃縮する工程と、その後、前記乳化液を噴霧し乾燥させて粉末を生じさせる工程とを含む方法。
- 前記カロチノイドはβ−カロチンである請求項1に記載の方法。
- 前記溶媒は酢酸n−ブチルである請求項2に記載の方法。
- 前記溶媒は酢酸イソブチルである請求項2に記載の方法。
- 前記溶媒はリモネンである請求項2に記載の方法。
- 前記溶液を生じさせる温度は最高で130℃である請求項3〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 溶媒を除去し、液体製剤を濃縮する温度は最高で80℃である請求項6に記載の方法。
- 溶媒を除去し、液体製剤を濃縮するのは水との共沸として減圧下で行われる請求項6に記載の方法。
- 前記液体配合物は従来の噴霧乾燥により乾燥させる請求項1に記載の方法。
- 前記液体配合物は従来の流動層乾燥により乾燥させる請求項1に記載の方法。
- 食品、飲料、栄養強化食品および薬剤用途において着色目的のために親水コロイドOSA−澱粉によって分散され安定化された非晶質または微晶質状態の自然β−カロチンから成る製品。
- 迅速吸収錠剤または迅速吸収カプセルに直接圧縮可能であるとともに食品グレード澱粉に基づくカロチノイドのマトリックスで覆われた中心コアを含む多コア構造から成る易流動性水濡れ性分散性粒状体である生産物であって、カロチノイドの含有率が乾燥粉末の約1〜25重量部であり、前記粒子が0.5〜3mmの平均粒子サイズを有し、含水率が前記粒状体の重量を基準にして10質量%以下である請求項11に記載の製品。
- 前記カロチノイドはβ−カロチンである請求項11〜12のいずれか1項に記載の製品。
- 前記中心コアは砂糖である請求項11〜12のいずれか1項に記載の製品。
- 前記中心コアは食品グレード澱粉に基づくカロチノイドのマトリックスである請求項11〜12のいずれか1項に記載の製品。
- 約0.5〜約10質量%の水性飽和砂糖溶液で噴霧被覆された請求項11〜12のいずれか1項に記載の製品。
- 約1〜約5質量%の親水化性材料、すなわち、メチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロースおよびヒドロキシプロピルメチルセルロースで噴霧被覆された請求項11〜12のいずれか1項に記載の製品。
- 請求項11〜17のいずれか1項に記載の粒状体を含む薬剤用の添加剤。
- 請求項11〜17のいずれか1項に記載の生産物を含む錠剤。
- 請求項11〜17のいずれか1項に記載の生産物および補助薬/薬剤添加物を含む錠剤。
- 前記補助薬/薬剤添加物は、微晶質セルロース、デキストロース、ラクトース、スクロース、マニトール、グルコース、ソルビトール;、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸またはステアリン酸マグネシウム、タルク、コーンスターチなどの潤滑剤およびそれらの混合物から成る群から選択される請求項20に記載の錠剤。
- 前記錠剤は請求項11〜17のいずれか1項に記載の生産物を0.1〜30質量%含有する請求項20に記載の錠剤。
- 請求項11〜17のいずれか1項に記載の生産物および補助薬/薬剤添加物を含む硬カプセル剤。
- 前記補助薬/薬剤添加物は、デキストロース、ラクトース、スクロース、マニトール、グルコース、ソルビトール;、タルク、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸またはステアリン酸マグネシウムなどの潤滑剤およびそれらの混合物から成る群から選択される請求項23に記載の硬カプセル剤。
- 前記硬カプセル剤は0.1〜30質量%の請求項11〜17のいずれか1項に記載の生産物を含有する請求項23に記載の硬カプセル剤。
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