JP2011157385A - 架橋ゼラチンマイクロビーズレットの製造方法 - Google Patents

架橋ゼラチンマイクロビーズレットの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】脂溶性ビタミン、カロチノイド、及び多価不飽和脂肪酸から選択される高濃度の活性成分を有するビーズレットの製造方法の提供。
【解決手段】脂溶性ビタミン活性物質、カロチノイド、及び多価不飽和脂肪酸の群から選択される一つ以上の活性成分を含む架橋ビーズレットの製造方法であって、活性成分、乳化剤、及び還元糖を含むエマルジョンを形成する工程と、微細分散粉末でエマルジョンの小滴を被覆することによって、エマルジョンを乾燥粒状形態に変換する工程と、９０〜１４０℃の範囲の温度で、３０秒〜３０分間又は１分から１０分間又は３分から７分間、乾燥粒状形態を処理する工程とを含む方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、脂溶性ビタミン、カロチノイド、及び多価不飽和脂肪酸から選択される高濃度の活性成分を有するビーズレットの製造方法、得られるビーズレット、及びそれらを含む組成物に関する。
より詳細には、本発明は、脂溶性ビタミン活性物質、カロチノイド、及び多価不飽和脂肪酸の群から選択される一つ以上の活性成分を含む架橋ビーズレットの製造方法であって、３０秒から３０分まで又１分から１０分まで又は３分から７分までの時間間隔で、９０〜１４０℃の範囲の温度で乾燥粒状形態を処理することを含む方法を提供する。
脂溶性ビタミン活性物質の例として、天然又は合成の両方の、油を有するビタミン、プロビタミン、及び純粋若しくは実質的に純粋なビタミン、あるいはそれらの化学誘導体、ならびにそれらの混合物が挙げられる。特に興味深いものは、ビタミンＡ、Ｄ、Ｅ、及びＫ、並びにそれらの誘導体の群から選択されるビタミンである。例えば、用語「ビタミンＥ」は、合成的に製造されたトコフェロール又は天然トコフェロール混合物を包含する。ビタミン誘導体の例として、ビタミンＡアセテート、ビタミンＡパルミテート、及びビタミンＥアセテートが挙げられる。ビタミンＤ活性物質の例はビタミンＤ３である。特別な例として、本発明の方法はビタミンＡ活性物質とビタミンＤ活性物質、例えばビタミンＡとビタミンＤ３を含むビーズレットをもたらしてもよい。
一つの実施態様において、本発明の方法は、脂溶性ビタミン活性物質としてビタミンＡを５００，０００〜１，５００，０００ ＩＵ ビタミンＡ／ｇ ビーズレットの範囲、７５０，０００〜１，５００，０００ＩＵ ビタミンＡ／ｇ ビーズレットの範囲、又は７５０，０００〜１，３００，０００ ＩＵ ビタミンＡ／ｇ ビーズレットの範囲の総濃度で関与させてもよく、例えば、ビタミンＡは、５００，０００±３５，０００ ＩＵ 活性成分／ｇ ビーズレット、７５０，０００±３５，０００ＩＵ 活性成分／ｇ ビーズレット、１，０００，０００±３５，０００ ＩＵ 活性成分／ｇ、又は１，１００，０００±３５，０００ ＩＵ 活性成分／ｇの総濃度でビーズレット中に存在してもよい。脂溶性ビタミン活性物質としてのビタミンＤは１００，０００〜５００，０００ＩＵ ビタミンＤ／ｇ ビーズレットの範囲又は１００，０００〜２００，０００ ＩＵ ビタミンＤ／ｇ ビーズレットの範囲に存在しもよく、脂溶性ビタミン活性物質としてのビタミンＥは５０〜７５％ビタミンＥの範囲に存在してもよい。
カロチノイドの例として、β−カロテン、リコペン、ゼアキサンチン、アスタキサンチン、ルテイン、カプサンチン、及びクリプトキサンチンが挙げられる。
一つの実施態様において、本発明の方法は、カロチノイドを５〜２０％の範囲、５〜１５％の範囲、又は７〜１５％の範囲の総濃度で関与させてもよい。
多価不飽和脂肪酸の例には、トリグリセリド及び／又はエチルエステルとして、アラキドン酸、エイコサペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸、及びγ−リノレン酸、ならびに／あるいはエチルエステルが挙げられる。
一つの態様において、本発明の方法は、２０〜５０％の範囲、２５〜４０％の範囲、又は２８〜３８％の範囲の総濃度でトリグリセリドとして多価不飽和脂肪酸を関与させてもよい。
本発明の方法に使用する乾燥粒状形態は、当業者にとって既知の任意の手順、例えば、活性成分、乳化剤、テクスチャー化剤（texturing agent）、及び還元糖を含む水性エマルジョンを形成させ、続いてエマルジョンを前記エマルジョンの非水性成分を含む乾燥粒状形態に変換することによって調製してもよい。
乳化剤の例はゼラチン及びアスコルビルパルミテートである。ゼラチンは同時にテクスチャー化剤として機能する乳化剤である。実質０〜約３００の範囲の「ブルーム」を示す任意のゼラチンを本発明の実施に使用することができる。Ａタイプゼラチン及びＢタイプゼラチンの両方を使用することができる。好適に使用されるゼラチンはブルーム１４０であるが、ブルーム３０又はブルーム７５のゼラチンが同様に可能である。ゼラチン存在下では、追加のテクスチャー化剤を必要としなくともよい。
乳化剤の濃度は使用される乳化剤の種類に依存し、例えばゼラチンは２５〜３５％の範囲又はそれ以下の濃度で存在してもよい。
ゼラチン以外のテクスチャー化剤の例として、カラゲナン、加工デンプン、改質セルロース、キサンタンガム、アカシアゴム、ペクチン、グアー、カロブゴム（caroub gums）、マルトデキストリン、及びアルギネートが挙げられる。
テクスチャー化剤の濃度は、使用されるテクスチャー化剤の種類に依存し、例えば０〜１５％の範囲にあってもよい。
還元糖の例は、フルクトース、グルコース、ラクトース、マルトース、キシロース、アラビノース、リボース、及びスクロースである。１種類の糖を用いてもよいし又は２つ以上の糖の混合物を用いてもよい。還元糖を、そのままか又はシロップ、例えばフルクトースシロップ又はグルコースシロップの形態で、添加してもよい。
還元糖の濃度は、使用される還元糖の種類に依存し、例えば、２〜１０％の範囲にあってもよいし、又は３：１から７：１の範囲、例えば５：１のゼラチン：糖の比であってもよい。
６−エトキシ−１，２−ジヒドロキシ−２，２，４−トリメチルキノリン（エトキシキン）、３，５−ジ−ｔ−４−ブチルヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）、及び３−ｔ−ブチル−ヒドロキシアニソール（ＢＨＡ）のような抗酸化剤、グリセリン、ソルビトール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコールのような保湿剤、エキステンダー、並びに可溶化剤などの少量の他の成分を導入してもよい。
典型例として、ゼラチン及び適切な糖を前もってグリセリンと混合して水に溶解させることができる。溶解を６５〜７０℃で例えば約３０分間続けてもよい。次いで、例えば、抗酸化剤と一緒にビタミンＡを添加し乳化させてもよい。予備乳化（pre-emulsification）をコロイドミル、例えば、回転子／固定子原理に基づいて行ってもよい。予備乳化を５００〜１５００ｒｐｍの回転子の回転速度で１５〜３０分間保持してもよく、それから高圧力ホモジナイザーに通過させてエマルジョンを微細な小滴に変換させてもよい。
一つの例において、エマルジョン小滴の「固化」した粒子への変換を、エマルジョン小滴の噴霧を微細分散粉末の粒子の空気中の攪拌雲又は懸濁中に導入することによって達成することができ、例えば、エマルジョンを回転スプレーヘッドに通して回転円筒ドラム中に含まれ攪拌される粉末物質の空気中の懸濁に圧入することによって達成されるが、そのドラム及びスプレーヘッドは反対方向に回転しているため、入ってくるエマルジョン噴霧に対して反対に回転するように空気中の粉末の雲又は懸濁を旋回させる。
エマルジョンの小滴を集めたり被覆したりする過程で使用される微細分散粉末の例として、デンプン及び加工デンプンなどのポリサッカロイド、並びにケイ酸カルシウム単独、又はケイ酸カルシウムと以下の混合成分：微結晶性セルロース、ケイ酸マグネシウム、酸化マグネシウム、ステアリン酸、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、親水性ケイ酸、及びカオリンの一つとの混合物が挙げられる。ケイ酸カルシウム単独から成るコーティングが好ましい。ケイ酸カルシウムは全体的又は部分的に水和物の形態であってもよい。
ケイ酸カルシウム粒子は、それらが０．２μｍ未満、特に０．１μｍ未満の粒度と、少なくとも約８０〜１８０ｍ２／ｇ、好ましくは約９５〜１２０ｍ２／ｇの比表面積とを有し、かつ約５〜３０μｍ、好ましくは５〜２０μｍの平均粒度を有する凝集体に凝集するとき、特に好ましい。Ｓｉ０２／ＣａＯ比は１．６５〜２．６５の間に位置する。
ケイ酸カルシウム単独からなるコーティングにおいて、ケイ酸カルシウムの量は、２〜１２重量％の範囲に、好ましくは４〜９重量％の範囲にあってもよい。
ケイ酸カルシウムと上述の混合成分の一つ以上との混合物からなるコーティングにおいて、ケイ酸カルシウム混合物の量は、５〜２５重量％の範囲にあってもよい。
場合により、得られる乾燥粒状形態を残留する微細分散粉末から分離してもよい。これはそれ自体慣用の操作によって行われてもよく、例えば、粒子と乾燥粒状形態との混合物を、乾燥粒状形態を保持するように選択された大きさの篩上に供給して揺すり、収集する粒子を通過させることで簡便に行われてもよい。
さらなる加工のために、活性物質を含むこの乾燥粒状形態は、１０％未満の、好ましくは約４〜６パーセントの含水率を有するのが好ましい。含水率がより高い場合、乾燥粒状形態をさまざまな方法によって、例えば、それを室温で空気に曝すことによって又は乾燥炉中で３７〜４５℃の適度な加熱によって所望の含水率に乾燥してもよい。
加熱処理は、例えば、ビーズレット滞留時間及び温度を制御しているバッチ中又は連続工程において行われる。
流動床法の場合、ビーズレットを、バッチ工程の場合開始時に又は連続流動床の場合恒常的に、１００〜２００℃、好ましくは１３０〜１６０℃の温度を有する熱風又は窒素流中に添加する。ビーズレット温度を数秒から１分で１００℃以上に上げ、速くて効果的な反応を可能にする。ビーズレットは５〜１０分後に準備される。ビーズレットは処理終了時に冷やされる。
連続フラッシュ処理の場合、ビーズレットを、１００〜２００℃、好ましくは１３０〜１６０℃の温度を有する高温ガス流中に連続的に供給する。ビーズレットは、例えば３００ｒｐｍ以上の機械的攪拌によって転送することができる。この加熱処理を行うために使用する容器の壁を、１１０〜１８０℃の範囲の温度まで加熱することもできる。ビーズレットの所望の架橋は、９０〜１４０℃、好ましくは１０５〜１２５℃の範囲の最大ビーズレット温度で、３０秒から１０分又は１分から１０分の範囲の時間にて達成し得る。
本発明の方法から得られるビーズレット形態は、コアと表面領域とを有し、ここでその表面領域の活性成分の損失が減少しており、また本発明の目的でもある。
したがって、本発明は、更に、コアと表面領域とを有するビーズレット形態であって、そのコア領域が脂溶性ビタミン活性物質、カロチノイド、及び多価不飽和脂肪酸の群から選択される一つ以上の活性成分を高濃度で含み、またその表面領域が総活性成分含量の１０％未満を、好ましくは総活性成分含量の５％未満を含む、ビーズレット形態を提供する。
一つの実施態様において、本発明は、８００，０００〜１，５００，０００ ＩＵ ビタミンＡ／ｇ ビーズレットの範囲若しくは９５０，０００〜１，２５０，０００ＩＵ ビタミンＡ／ｇ ビーズレットの範囲の総濃度のビタミンＡ、１００，０００〜５００，０００ ＩＵ ビタミンＤ／ｇ ビーズレットの範囲若しくは１００，０００〜２００，０００ＩＵ ビタミンＤ／ｇ ビーズレットの範囲の総濃度、５０〜７５％の範囲の総濃度のビタミンＥ、５〜２０％の範囲の総濃度のカロチノイド、及び５〜５０％の範囲の総濃度の多価不飽和脂肪酸の群から選択される一つ以上の活性成分を含む架橋ビーズレット形態であって、その表面領域が総活性成分含量の１０％未満を含む、架橋ビーズレット形態を提供する。もう一つの実施態様では、その表面領域は総活性成分含量の５％未満を含む。
ビーズレットは、高度の安定性及び有効性によって特徴づけられる。それは、ペレットにされた場合、例えば、それはその物理的完全性を失うことなく飼料のペレット化工程の温度、水分、及び圧力に抵抗する。それは水不溶性であり、バイオアベイラビリティに関してその特性を維持する。
本発明のビーズレットの典型例は、例えば以下の成分：３０〜４５％のビタミンＡ、０〜２％のビタミンＤ３、５〜１５％の６−エトキシ−１，２−ジヒドロ−２，２，４−トリメチルキノリン（ＥＭＱ）、２５〜３５％のゼラチン、５〜１０％のフルクトース、２〜１０％のグリセリン、５〜１０％のケイ酸カルシウム、０〜２５％のコーンスターチ、０〜１％の食用脂、及び水を含んでいてもよい。
例１：１，０００，０００ ＩＵ ビタミンＡ／ｇ ビーズレット及び２００，０００ ＩＵ ビタミンＤ３／ｇ ビーズレットを含むビーズレットの調製
約９０部のゼラチンブルーム１４０及び１８部のフルクトースを３１３．２部の水（グリセリンを２３．２部含む）に６５℃に加熱することによって溶解させた。それから、得られたマトリックスにエトキシキンを２４％含むビタミンＡ（アッセイによると１ｇあたり２．１Ｍｉｏ． ＩＵ ビタミンＡ）１５８部とビタミンＤ３（アッセイによると１ｇあたり２０ Ｍｉｏ． ＩＵ ビタミンＤ３）３．５部を混合させ、続いて予備乳化を行った。
微細分散粉末としてケイ酸カルシウムを使用してビーズレットに吹き付けた。ビーズレットの平均粒度は２００〜３００μｍの範囲にあった。
ビーズレットを２群に分けた：一つの群をビーズレットの熱履歴の充分な制御のない古典的な加熱低速ミキサーを使用して処理し、他の群を流動床、すなわちビーズレットの温度及び滞留時間を制御できる装置でバッチ操作によって処理した。結果を以下の表で比較する。
Figure 2011157385
流動床では温度を５分間１００〜１１５℃の間に制御した。加熱低速ミキサーでは温度を９０℃から１２４℃に上げてビーズレットを約１５分間加熱した。
例２：１，０００，０００ ＩＵ ビタミンＡ／ｇ ビーズレットを含むビーズレットの調製
約１００部のゼラチンブルーム１４０及び２０部のフルクトースを３０８．２部の水（グリセリンを１３．２部含む）に６５℃に加熱することによって溶解させた。それから、得られたマトリックスにエトキシキンを２４％含むビタミンＡ（アッセイによると１ｇあたり２．１Ｍｉｏ． ＩＵ ビタミンＡ）１７０部を混合させ、続いて予備乳化を行った。
微細分散粉末としてケイ酸カルシウムを使用してビーズレットに吹き付けた。ビーズレットの平均粒度は１８０〜２７０μｍの範囲にあった。
ビーズレットを３群に分けた：第一群を例１と同様に古典的な加熱低速ミキサーを使用して処理し、第二群を例１と同様に流動床によって処理し、第三群を希釈相の連続フラッシュ処理（フラッシュ処理を圧気輸送と機械的輸送との組合せによって確実に行う）によって処理した。結果を以下の表で比較する。
Figure 2011157385
流動床では温度を５分間１１０〜１２０℃の間に制御した。フラッシュ処理では温度を１１５℃から１２５℃に上げてビーズレットを１〜４分間加熱した。加熱低速ミキサーでは温度を７０℃から１２４℃に上げてビーズレットを約２０分間加熱した。
例３：高濃度のビタミンＡを含むビーズレットの安定性
例１及び例２の架橋ビーズレットについて、４０℃、７５％ｒＨにて４週間の貯蔵時間後の保管期間における典型的安定性能は約９０〜９５％であり、これは５０，０００ＩＵ ビタミンＡ／ｇ 活性成分を含む標準架橋ビタミンＡ形態に比肩し得る。
例４：１，０００，０００ ＩＵ ビタミンＡ／ｇ ビーズレットを含むビーズレットの調製
約１００部のゼラチンブルーム１４０及び２０部のフルクトースを３０８．２部の水（グリセリンを１３．２部含む）に６５℃に加熱することによって溶解させた。それから、得られたマトリックスにエトキシキンを２４％含むビタミンＡ（アッセイによると１ｇあたり２．１Ｍｉｏ． ＩＵ ビタミンＡ）１７０部を混合させ、続いて予備乳化を行った。
微細分散粉末としてケイ酸カルシウムを使用してビーズレットに吹き付けた。ビーズレットの平均粒度は２００〜３００μｍの範囲にあった。
３ロットのビーズレットを希釈相の連続フラッシュ処理（フラッシュ処理を圧気輸送と機械的輸送との組合せによって確実に行う）によって処理した。結果を以下の表で比較する。
Figure 2011157385
フラッシュ処理では温度を１０５℃から１１５℃に上げてビーズレットを１〜５分間加熱した。
例５：高濃度のビタミンＡを含むビーズレットの安定性
例４の架橋ビーズレットについて、４０℃、７５％ｒＨにて４週間の貯蔵時間後の保管期間における典型的安定性能は約９５〜１００％であり、これは５０，０００ＩＵ ビタミンＡ／ｇ 活性成分を含む標準架橋ビタミンＡ形態に比肩し得る。
例６：１，０００，０００ ＩＵ ビタミンＡ／ｇ ビーズレット及び２００，０００ ＩＵ ビタミンＤ３／ｇ ビーズレットを含むビーズレットの調製
約９０部のゼラチンブルーム１４０及び１８部のフルクトースを３１３．２部の水（グリセリンを２３．２部含む）に６５℃に加熱することによって溶解させた。それから、得られたマトリックスにエトキシキンを２４％含むビタミンＡ（アッセイによると１ｇあたり２．１Ｍｉｏ． ＩＵ ビタミンＡ）１５８部及びビタミンＤ３（アッセイによると１ｇあたり２０ Ｍｉｏ． ＩＵ ビタミンＤ３）３．５部を混合させ、続いて予備乳化を行った。
微細分散粉末としてケイ酸カルシウムを使用してビーズレットに吹き付けた。ビーズレットの平均粒度は２００〜３００μｍの範囲にあった。
３ロットのビーズレットを希釈相の連続フラッシュ処理（フラッシュ処理を圧気輸送と機械的輸送との組合せによって確実に行う）によって処理した。結果を以下の表で比較する。
Figure 2011157385
フラッシュ処理では温度を１０５℃から１１５℃に上げてビーズレットを１〜５分間加熱した。
例７：高濃度のビタミンＡとビタミンＤ３を含むビーズレットの安定性
例６の架橋ビーズレットについて、４０℃、７５％ｒＨにて４週間の貯蔵時間後の保管期間における典型的安定性能は、ビタミンＡ及びビタミンＤ３についてそれぞれ約９５〜１００％及び約１００％であり、これは５０，０００ＩＵ ビタミンＡ／ｇ 活性成分と１００，０００ ＩＵ ビタミンＤ３／ｇ 活性成分を含む標準架橋ビタミンＡＤ３形態に比肩し得る。

Claims (11)

  1. 脂溶性ビタミン活性物質、カロチノイド、及び多価不飽和脂肪酸の群から選択される一つ以上の活性成分を含む架橋ビーズレットの製造方法であって、
    活性成分、ゼラチン及びアスコルビルパルミテートの群から選択される乳化剤、及びフルクトース、グルコース、ラクトース、マルトース、キシロース、アラビノース、リボース、スクロース、又は２つ以上の糖の混合物の群から選択される還元糖を含むエマルジョンを形成する工程と、
    ポリサッカロイド、ケイ酸カルシウム、又はケイ酸カルシウムと以下の混合成分：微結晶性セルロース、ケイ酸マグネシウム、酸化マグネシウム、ステアリン酸、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、親水性ケイ酸、及びカオリンの一つとの混合物の群から選択される微細分散粉末でエマルジョンの小滴を被覆することによって、エマルジョンを乾燥粒状形態に変換する工程と、
    ９０〜１４０℃の範囲の温度で、１分間〜１０分間、該乾燥粒状形態を加熱処理して、最終ビーズレット形態がコア領域と表面領域とを有するようにし、ここで、そのコア領域が活性成分を高濃度で含み、その表面領域が総活性成分含量の１０％未満を含む工程と、
    を含む、方法。
  2. 脂溶性ビタミン活性物質がビタミンＡ、ビタミンＤ、及びビタミンＥから選択され、カロチノイドがβ−カロテン、リコペン、ゼアキサンチン、アスタキサンチン、ルテイン、カプサンチン、及びクリプトキサンチンから選択され、多価不飽和脂肪酸がアラキドン酸、エイコサペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸、及びγ−リノレン酸並びにそれらのトリグリセリド及びエチルエステルから選択される、請求項１記載の方法。
  3. 活性成分の濃度が、５００，０００〜１，５００，０００ ＩＵ ビタミンＡ／ｇビーズレットの範囲、１００，０００〜５００，０００ ＩＵ ビタミンＤ／ｇビーズレットの範囲、５０〜７５％ビタミンＥの範囲、５〜２０％カロチノイドの範囲、及びトリグリセリドとしての２０〜５０％多価不飽和脂肪酸の範囲の総濃度から選択される、請求項１記載の方法。
  4. 乾燥粒状形態が１０％未満の含水率を有する、請求項１に記載の方法。
  5. ビーズレット滞留時間及び温度が制御されているバッチ工程又は連続工程で加熱処理を行う、請求項１に記載の方法。
  6. ビーズレットを１００〜２００℃の温度を有する熱風又は窒素流に添加する、請求項１に記載の方法。
  7. 乾燥粒状形態の添加後、温度を数秒から１分の範囲の時間で１００℃以上に上げる、請求項１に記載の方法。
  8. 加熱を１１０〜１４０℃の範囲の最大ビーズレット温度で行う、請求項１に記載の方法。
  9. コア領域と表面領域とを有する架橋ビーズレット形態であって、そのコア領域が脂溶性ビタミン活性物質、カロチノイド、及び多価不飽和脂肪酸の群から選択される一つ以上の活性成分を高濃度で含み、その表面領域が総活性成分含量の１０％未満を含み、ゼラチン及びアスコルビルパルミテートの群から選択される乳化剤を含む、架橋ビーズレット形態。
  10. ８００，０００〜１，５００，０００ ＩＵ ビタミンＡ／ｇ ビーズレットの範囲の総濃度のビタミンＡ、１００，０００〜５００，０００ ＩＵ ビタミンＤ／ｇ ビーズレットの範囲の総濃度のビタミンＤ、５０〜７５％の範囲の総濃度のビタミンＥ、５〜２０％の範囲の総濃度のカロチノイド、５〜５０％の範囲の総濃度の多価不飽和脂肪酸の群から選択される一つ以上の活性成分と、ゼラチン及びアスコルビルパルミテートの群から選択される乳化剤とを含む架橋ビーズレット形態であって、その表面領域が総活性成分含量の１０％未満を含む、架橋ビーズレット形態。
  11. 以下の成分：３０〜４５％のビタミンＡ、０〜２％のビタミンＤ３、５〜１５％の６−エトキシ−１，２−ジヒドロ−２，２，４−トリメチルキノリン、乳化剤としての２５〜３５％のゼラチン、還元糖としての５〜１０％のフルクトース、２〜１０％のグリセリン、５〜１０％のケイ酸カルシウム、０〜２５％のコーンスターチ、０〜１％の食用脂、及び水を有する、請求項１０に記載の架橋ビーズレット形態。
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