JP2006510359A6 - 親油性コアを含む複合コアセルベートカプセル - Google Patents

Abstract

親油性コアと親水性壁とを含み、前記壁が実質的にコアを被覆する複合コアセルベートカプセルであって、前記壁が実質的にβラクトグロブリンと、βラクトグロブリンより低い等電点を有する一以上のポリマーとから構成されることを特徴とする。

Description

本発明は、親油性コアと親水性壁を含む複合コアセルベートカプセルであって、前記壁が実質的にコアをカバーするものに関する。前記複合コアセルベートカプセルは、必須ではないが、完全にゼラチンを含まないものとすることができる。本発明はさらに、前記複合コアセルベートカプセルを調製する方法、並びに、前記複合コアセルベートカプセルを含む食品組成物にも関する。

悪味または酸素敏感性脂肪または油、ビタミン、またはβカロテンのような脂溶性物質のカプセル内包が周知である。いくつかの技術が、脂溶性物質のカプセル内包に必要な、親油性コアを有するカプセルを調製するために提案されてきた。

例えば、EP982038は、架橋可能タンパクの水溶液、トランスグルタミナーゼ、およびβカロテンのような疎水性物質の混合物をスプレーすることによりカプセルを調製することを記載している。この架橋可能タンパクは、ゼラチン、カゼイン、大豆タンパク、トウモロコシタンパク、およびコラーゲンである。実施例では、ゼラチンがタンパクとして用いられている。

輸送手段としてゼラチン含有カプセルを使用することは、ペイントボール、薬用ゼラチンカプセル、カプセルを用いたビタミン／健康製剤、香水／化粧品／入浴剤、およびゲルカプセル化製品等の、多くの技術分野で周知である。係るカプセルは柔軟であり、容易に溶解する。これらは複合コアセルベーションによって調製できる。

複合コアセルベーションは、コロイド化学において周知の現象であり、カプセル化のコアセルベーション技術に関する大要は、例えば、P.L.Madan c.s.によるDrug Development and Industrial Pharmacy,4(1),95-116(1978)や、P.B.Dearyによる“Microencapsulation and drug processes”,1988 chapter 3に示されている。一般に、コアセルベーションとは、固形凝集物と言うよりはむしろ液滴状態への、親油性コロイドの塩析または相分離の現象である。重合成分のコアセルベーションは、様々な方法、例えば、温度の変化、ｐＨの変化、低分子量物質の添加、または第二の高分子物質の添加により実施することができる。二種類のコアセルベーション、すなわち単純コアセルベーションと複合コアセルベーションが存在する。一般に、単純コアセルベーションは、通常、唯一の重合成分を含む系を用いるが、複合コアセルベーションは一種より多くの重合成分を含む系を用いる。

大抵の商業的に入手可能なカプセルは、溶解挙動、柔軟性、および強度に関する複合的要求を満たすために、動物由来のゼラチンを用いる。しかしながら、動物由来のゼラチンの使用は、ヨーロッパにおける“狂牛病”のような疾患の伝染という観点から、一部のケースでは望ましくない。

ゼラチンの主な起源はウシやブタであるが、魚や鳥についても、ゼラチンの代替的な少量の起源として文献に記載されている。ゼラチンの起源は、使用可能性のある領域や特定の消費者にとって問題となりうる。世界の多くのグループが、ブタのあらゆる製品（例えば、ベジタリアン、ヘブライ人、およびイスラム教徒）や牛製品（ヒンドゥー教徒およびベジタリアン）の摂取を望まない。薬品および／または食品サプリメントは、ゼラチンの起源表示無しに、ゼラチンカプセルに供給されているので、カプセルの使用は、宗教上の信念がゼラチンの起源を問題にする必要のある領域では制限される。さらに、動物由来の制御不能な副産物の使用により、ある程度の商業的な容認を失っている。動物に由来しない、ゼラチン置換組成物が望まれていることは明らかである。

ウシまたはブタに由来するゼラチンを使用しない幾つかのカプセル内包技術が提案されている。

WO96/20612は、魚のゼラチンをベースとするカプセルについて記載する。魚のゼラチンは、ブタやウシ起源のゼラチンの使用を回避するが、その起源としては未だ動物由来である。魚ゼラチンは、魚ゼラチンを食べた一部のヒトにアレルギー反応を引き起こすことがあり、食品への一般的な応用を面倒にする。

C.Schmitt, C.Sanchez, F.ThaomaおよびJ.Hardy, Food Hydrocolloids 13(1999),483-496頁は、水性媒体におけるβラクトグロブリンとアカシアガムとの間の複合コアセルベーションについて記載する。この刊行物はこれらの成分のコアセルベートの調製を記載するが、親油性コアを有するカプセルの調製については教示していない。

WO96/38055は、乳清タンパク単離物を含む母材に香料または活性成分を含む、乾燥母材カプセル組成物について記載する。乳清タンパク単離物は、一般的に、大量のラクトースおよび塩を含む。

WO97/48288は、単離した大豆タンパク、乳清タンパク単離物、カゼイン塩およびこれらの混合物からなる群から選択された疎水性および親水性特性の混合を有するタンパクを含む被覆層とコアとを含むカプセルについて記載する。このカプセルは、タンパク変性を含む方法で製造される。
EP982038 WO96/20612 WO96/38055 WO97/48288 Drug Development and Industrial Pharmacy,4(1),95-116(1978) "Microencapsulation and drug processes",1988 chapter 3 Food Hydrocolloids 13(1999),483-496頁

本発明の課題は親油性化合物の安定なカプセルを提供することである。本発明の別の課題は、周知のカプセルと比較して、カプセル内包される化合物の生物学的利用能が増大したカプセルを提供することである。さらなる課題は、成分としてのゼラチンの使用を避けたカプセルを提供することである。さらなる課題は、小さい直径を有するカプセルを提供することである。

一以上のこれらの課題が、親油性コアと親水性壁とを含み、前記壁が実質的にコアを被覆する複合コアセルベートカプセルであって、前記壁が実質的にβラクトグロブリンと、βラクトグロブリンより低い等電点を有する一以上のポリマーとから構成されることを特徴とするカプセルを提供する本発明に従って達成される。

本発明に係るカプセルは、好ましくはβラクトグロブリン、カゼイン塩のようなコアセルベート化パートナー、および好ましくはトランスグルタミナーゼのような架橋剤の使用を含む。

コアセルベーションを介して本発明に係る複合コアセルベートカプセルを調製するために、βラクトグロブリンおよびβラクトグロブリンより低い等電点を有する一以上のポリマーとを用いる。

本発明において用いられるβラクトグロブリンは、商業的に入手可能なβラクトグロブリン、例えばオランダのSigma社製のものを用いることができる。あるいは、βラクトグロブリンは、乳製品、例えば、乳清タンパク単離物のような乳清タンパク材料から得られる。

βラクトグロブリンよりも低い等電点（ＩＥＰ）を有するポリマーは、必要とされるＩＥＰを有するのであれば、いかなるポリマーであってもよい。係るポリマーを、ここではアニオン性ポリマーと称する。βラクトグロブリンおよびアニオン性ポリマーは、ここでは、集合的に壁ポリマーと称する。

好ましくは、アニオン性ポリマーはヒトが消化できる。適切な消化可能なアニオン性ポリマーとそのＩＥＰの例は、カゼインおよびカゼイン塩（４．１−４．５）、αラクトグロブリン（４．２−４．５）、血清アルブミン（４．７）、大豆グリセニン（４．９）、大豆βコングリセニン（４．６）、アラビアゴム、カラゲナン、およびペクチン（３−４）である。

βラクトグロブリンのＩＥＰは５．１−５．２である。

バイオポリマーの比率および全濃度は、十分に均質で厚みのある親水性壁を形成できるコアセルベートを得るように選択される。

好ましくは、アニオン性ポリマー全体に対するβラクトグロブリンの比率（ｗ／ｗ）は、１．５−５、好ましくは１．５−３、最も好ましくは２−２．４である。

好ましくは、親油性コア物質の全体量に対する壁物質（βラクトグロブリンおよびアニオン性ポリマー）の比率（ｗ／ｗ）は０．１５以上とすべきであり、好ましくは０．２より高く、最も好ましくは０．２５−０．５である。

好ましくは、βラクトグロブリンとアニオン性ポリマーは、本質的に塩を含まない（乾燥壁ポリマーの全体に対して＜０．１（ｗ／ｗ））。

好ましくは、アニオン性ポリマーは、カゼイン塩またはカゼイン誘導体を含む。βラクトグロブリンとカゼイン塩を含む本発明に係るカプセルは、ヒトの胃に観察されるタンパク質分解活性に対して高度に敏感である。それゆえ、その崩壊およびその内容物の放出が、変性ゼラチン（架橋化）をベースとするカプセルよりも早く起こる。ゼラチンは、ペプシンによる胃のタンパク質分解活性に対してより耐性であるが、十二指腸のプロテアーゼに対してはそうでないことがわかっている。ゼラチンと非ゼラチンカプセルとの間の係る放出の時差が、胃における非ゼラチン製品からのカプセル内包化試薬のより早い分解をもたらし、分解が生物学的利用能における速度制限ステップである化合物のよりよい生物学的利用能をもたらす。

一方、本発明に係るコアセルベートは、親油性コアまたはその成分の分解を、食品に自由に分散させた場合の前記成分の分解と比較して遅らせるために有利に用いることができる。

親油性コアは、好ましくは油、または油溶性または油分散性成分を含む油である。

好ましくは、コアセルベートの組成物は、食用のまたは食品に適用可能な材料からなる。好ましくは、複合コアセルベートカプセルは、食品の調製、処理、および貯蔵において安定である。有利には、コアセルベートの壁は架橋しており、好ましくは壁はトランスグルタミナーゼで架橋している。

好ましくは、カプセルの平均粒子サイズは５０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下である。

本発明はさらに複合コアセルベートカプセルを調製する方法に関し、この方法では、βラクトグロブリンとβラクトグロブリンよりも低い等電点を有する一以上のポリマーとの水溶液または分散物中における油相のエマルションを、ｐＨ変化処理して、βラクトグロブリンとポリマーとの複合コアセルベートを形成する。

また本発明は、上記複合コアセルベートカプセルを含む食品組成物にも関する。係る食品においては、コアセルベートは好ましくは凝集物として存在する。好ましくは、係る凝集物の平均粒子サイズは１０から１００μｍの間である。

本発明の好ましい実施態様によれば、親油性コアは、処理および／または貯蔵の際に親水性の壁の内側に保持されるが、哺乳動物の胃腸管における分解の際に放出される。

安定とは、ここでは、コアの親油性化合物の漏出安定性と定義される。この漏出安定性または“保持”により、これらのカプセルを含有する食品等の処理および貯蔵の際に、品質について幾つかの利点を有する。利点とは、コアが酸化のような化学反応に対してあまり敏感でなく、食べた際にコアの味がせず、製品の特性が貯蔵の際に一定であるということである。

（所定のｐＨにおいて）複合コアセルベーションを得るために、一種の（バイオ）ポリマータイプは、陽性チャージする必要があり、それ以外は陰性にチャージする必要がある。複合コアセルベーションの際には、ｐＨはバイオポリマーの各ＩＥＰの間である。これは、ＩＥＰが好ましくは十分に離れていることを意味する。複合コアセルベーションの適切なｐＨはバイオポリマーの濃度に依存する。

殆どのバイオポリマーが低いＩＥＰを有するが、高いＩＥＰを有する少数のバイオポリマーが存在する。βラクトグロブリンは高いＩＥＰを有し、５．１−５．２である。

βラクトグロブリンは、好ましくはできるだけ純粋なものである。商業的な乳清タンパク単離物のサンプルは、αラクトアルブミン、塩、およびラクトースに富む傾向があり、係るバイオポリマーはそれゆえ複合コアセルベーションにはあまり適していない。

βラクトグロブリンの別の利点は、ゼラチンのように、それが動物由来（皮膚または骨）ではないということである。βラクトグロブリンの他の利点も挙げることができる。それは、複合コアセルベートカプセルの製造方法が水中油型エマルションの形成を含み、βラクトグロブリンは、ゼラチンと比べて係る乳化を容易にする。

実施例１−４
Ａ．複合コアセルベートカプセルの調製
βラクトグロブリン(Sigma,オランダ)およびアラビアゴム(Merck)またはカゼインナトリウム塩(DMV,オランダ)を用い、かつ、合成βカロテンを機能成分として含む複合コアセルベートカプセルを以下のようにして調製した。

１０．５ｇのβラクトグロブリンと４．９ｇのカゼインナトリウムとを、７０５ｇの脱塩水に添加した。この混合物を撹拌しながら５５℃まで加熱した。

１．５ｇのβカロテン（ヒマワリ油中に３０％分散物(Roche,スイス)）を３Ｌのガラスカップに入れ、４３．５ｇのヒマワリ油を加え、この混合物を撹拌しながら６０℃で２時間加熱した。

この油／カロテン混合物を上記βラクトグロブリン溶液に加えた。この混合物を、良好なエマルションが得られるまで、５５℃でultraturraxを用いて（起泡させずに）撹拌した。

ｐＨ５．１に達するまで０．１Ｎ ＨＣｌを加え（５５℃でオープングルーブスターラー(open groove stirrer)を用いて混合しながら）、油滴の周りにコアセルベートを形成した。低いｐＨでは、事実上のコアセルベーションが起こり、顕微鏡で視覚的に観察できる。このｐＨでは、収率は最大である（エマルジョンにより変化する）。酸添加に要する時間は、小さいコアセルベートカプセルを得るために、約６０分の添加時間まで、最適化された。

Ｂ．カプセルの架橋
Ｂ１．グルタルジアルデヒド架橋
工程Ａで調製されたコアセルベートカプセル混合物を、２時間で２０℃まで冷却し、１．３ｇのグルタルジアルデヒド（５０％溶液）を混合し、得られた混合物を２０℃で１８時間撹拌した。折り畳んだ濾紙で濾過して水を除いた。

Ｂ２．トランスグルタミナーゼ架橋
工程Ａで調製したコアセルベート混合物を５０℃まで冷却し、６．００ｇのトランスグルタミナーゼ（キャリアー中に１％）を加え、得られた混合物を５０℃で１７時間撹拌した。この混合物を６５℃で３０分間加熱して、酵素を不活性化した。次に、混合物を２時間で２０℃まで冷却し、折り畳んだ濾紙で濾過して水を除いた。

Ｃ．カプセルの洗浄
Ｂで調製したカプセルを水で洗浄し、グルタルジアルデヒドまたはトランスグルタミナーゼの残余物を取り除いた。洗浄工程を数回繰り返して、洗浄水中に実質的に架橋剤が検出されなくなるまで架橋剤の量を低減させた。

カプセルを水に懸濁させ、混合物を３０分間撹拌した。折り畳んだ濾紙で濾過して水を除いた。０．１％ソルビン酸カリウムを洗浄水に加えた。

Ｄ．カプセルを含む食品（スプレッド）の製造
スプレッドの製造を、マイクロボテーター(microvotator)において実験室スケールで実施した。スプレッドのパラメーターは以下の通りである。
・スプレッド中のβカロテン濃度は１００ｍｇ／ｋｇ。
・湿ったコアセルベートをスプレッドの水相に加え、その後、プレミックス調製物の２相を混ぜた。
・スプレッドの脂肪レベルは４０％(w/w)。

脂肪混合物を、脂肪混合物の量に基づく以下の量の以下の成分から調製した。
７３％ 豆油
１７％ 硬化パーム核油のエステル交換脂肪組成物
１０％ パーム油

この脂肪混合物を以下のように脂肪相の調製に用いた（最終製品全体に対する量）。
３９．７８％ 上記脂肪混合物
０．０５％ レシチン
０．１６％ 乳化剤（硬化パーム油のジグリセリド）
０．０１２％ 植物油中の１５重量％βカロテン分散物

水相の成分
１．１％ ゼラチン
０．４８％ ＮａＣｌ
０．２７％ 酸性乳清
０．１２％ ソルビン酸カリウム
水（バランス量）
ｐＨをクエン酸を用いて約５．０に調節した。

前記脂肪相と水相を混ぜて予備混合し、以下の条件下でＡ−Ａ−Ａ−Ｃ処理ラインで処理した。
前記予備混合物を約６０℃まで加熱し、以下の条件を適用した以下の処理ラインを行った。
Ａユニット：１０００ｒｐｍ、２０℃
Ａユニット：１０００ｒｐｍ、１４℃
Ａユニット：１０００ｒｐｍ、９℃
Ｃユニット：９００ｒｐｍ
処理量は１５０ｋｇ／ｈｒであった。

Ｅ．漏出テスト
スプレッドにおける自由に分散したβカロテン濃度およびカプセル内包されたβカロテン濃度の測定
ヘキサン（または石油エーテル）をフラスコ中の１．３−１．９ｇのスプレッドに加える（１０−１００ｍｌのヘキサン、βカロテン量に依存）。脂肪相が溶解するまで慎重にこの混合物を振る。カプセルが完全なままであれば、ヘキサンはβカロテンを抽出しない。次に、ヘキサンを、デカンテーションによりカプセルから取り出し、別のフラスコに移す。このフラスコを、次いでヘキサンで満たす。このヘキサン中のβカロテンの測定は、スプレッドの「自由に分散した」βカロテン含量を与える。残りのカプセルにアセトンを加える。この混合物を、全てのβカロテンがアセトンによりカプセルから抽出されるまで強く撹拌する。これはカプセルが無色になることから視覚的に観察される。このアセトンにおけるβカロテンの測定は、スプレッドの「カプセル内包された」βカロテン含量を与える。

ＵＶ測定
カプセル内包されたβカロテン含量の測定では、サンプルを０．２２μｍフィルターで濾過して、細かい粒子を取り除いた。自由なβカロテン含量の測定では、サンプルを濾過せずに直接測定した。サンプルは１ｃｍのガラスキュベットにおいて測定した。βカロテン含量の算出には約４６０ｎｍの波長における吸収最大を用いた。以下の経験式を用いた。

上記式において、
Ｃ_{β−ｃａｒ} βカロテン濃度［ｍｇ／ｋｇ］
Ａ_ｍａｘ ４６０ｎｍにおける最大吸収［−］
Ｖ サンプルの体積［ｍＬ］
ｍ サンプルの重量［ｇ］

カプセルからスプレッド母材へのβカロテンの漏出を、スプレッドのカプセル中のβカロテンおよびスプレッドに自由に分散したβカロテンから測定する。これは以下のように算出する。

上記式において、
Ｃ_{β−ｃａｒ，ｄｉｓｐ} スプレッドに自由に分散したβカロテン濃度［ｍｇ／ｋｇ］
Ｃ_{β−ｃａｒ，ｅｎｃａｐｓ} スプレッド中のカプセル内包されたβカロテン濃度［ｍｇ／ｋｇ］
Ｃ_{β−ｃａｒ，ｉｎｉｔ} バックグラウンドのカラーとして加えられた、スプレッドに自由に分散したβカロテン濃度［ｍｇ／ｋｇ］

実施例５−６
実施例１−４の方法を、以下の変更を加えて再び実施した。すなわち、工程Ａにおいて、今度は１０．３ｇのβラクトグロブリンと４．６ｇのアラビアゴムを６７８ｇの脱塩水に加えた。混合物を撹拌しながら５５℃まで加熱した。

比較実験Ａ−Ｂ
実施例１−４の方法を、以下の変更を加えて再び実施した。すなわち、工程ＡＢにおいて、今度は２０．５ｇのHyprol 8100(乳清タンパク質単離物、〜９．８ｇのβラクトグロブリンを含有)と４．９ｇのアラビアゴムを７２０ｇの脱塩水に加えた。混合物を撹拌しながら５５℃まで加熱した。

実施例１−６では、約１０μｍの平均直径を有するコアセルベートが形成された。

実施例１−６および比較実験ＡおよびＢの結果を表１に記載する。

表１にまとめた結果から、βラクトグロブリンおよびアラビアゴムまたはカゼイン塩から調製したカプセルをグルタルジアルデヒドまたはトランスグルタミナーゼを用いて架橋すると、βカロテンの漏出が、非架橋のカプセルと比較して顕著に低減されることが明らかである。さらに、アラビアゴムをカゼイン塩で置換することは、架橋カプセルからのβカロテンの漏出に何の影響も与えない。

Hyprolから調製したカプセル（比較例ＡおよびＢ）は、グルタルジアルデヒドで架橋した後でさえもβカロテンを高レベルで漏出した。

Claims (18)

1. 親油性コアと親水性壁とを含み、前記壁が実質的にコアを被覆する複合コアセルベートカプセルであって、前記壁が実質的にβラクトグロブリンと、βラクトグロブリンより低い等電点を有する一以上のポリマーとから構成されることを特徴とする複合コアセルベートカプセル。
2. βラクトグロブリンより低い等電点を有する一以上のポリマーの全体量に対するβラクトグロブリンの比率（ｗ／ｗ）が１−５である、請求項１に記載の複合コアセルベートカプセル。
3. βラクトグロブリンより低い等電点を有するポリマーがカゼイン塩またはカゼイン誘導体を含む、請求項１または２に記載の複合コアセルベートカプセル。
4. 親油性コアが油または油溶性化合物を含む油である、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の複合コアセルベートカプセル。
5. コアセルベートの組成物が食用のおよび食品に適用可能な材料からなる、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の複合コアセルベートカプセル。
6. 複合コアセルベートカプセルが、食品の調製、処理、および貯蔵において安定である、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の複合コアセルベートカプセル。
7. 前記壁が架橋している、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の複合コアセルベートカプセル。
8. 前記壁がトランスグルタミナーゼで架橋している、請求項７に記載の複合コアセルベートカプセル。
9. カプセルの平均粒子サイズが５０μｍ以下である、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の複合コアセルベートカプセル。
10. カプセルの平均粒子サイズが２５μｍ以下である、請求項９に記載の複合コアセルベートカプセル。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の複合コアセルベートカプセルを含む食品組成物。
12. 複合コアセルベートカプセルが凝集物として存在する、請求項１１記載の食品組成物。
13. 前記凝集物の好ましい平均粒子サイズが１０から１００μｍの間である、請求項１２記載の食品組成物。
14. 親油性コアが、処理および／または貯蔵の際に親水性の壁の内側に保持されるが、哺乳動物の胃腸管における分解の際に放出される、請求項１１記載の食品組成物。
15. βラクトグロブリンとβラクトグロブリンよりも低い等電点を有する一以上のポリマーとの水溶液または分散物中における油相のエマルションを、ｐＨ変化処理して、βラクトグロブリンとポリマーとの複合コアセルベートカプセルを形成する、複合コアセルベートカプセルの調製方法。
16. 前記ポリマーがカゼイン塩またはカゼイン誘導体である、請求項１５に記載の方法。
17. 前記複合コアセルベートが架橋剤を用いて架橋されている、請求項１６に記載の方法。
18. 前記架橋剤がトランスグルタミナーゼである、請求項１７に記載の方法。