JP2014505673A - 粒子に安定化された新規のエマルション及び泡 - Google Patents

Abstract

本発明は、粒子に安定化されたエマルション又は泡であって少なくとも２つの相及び固体粒子を含み、ここで前記固体粒子は澱粉顆粒であり、前記澱粉顆粒又はこれらの一部が粒子に安定化されたエマルション又は泡を提供している２つの相の間の界面に位置している、前記の粒子に安定化されたエマルション又は泡に関する。本発明は更に、バイオ医薬品、タンパク質、生菌、生細胞、酵素、抗体、敏感な食品成分、ビタミン、食品製品中の脂質、化粧品、皮膚クリーム、及び製剤処方から選択される物質の封入のための、前記粒子に安定化されたエマルションの使用に関する。

Description

本発明は、粒子に安定化されたエマルション又は泡であって少なくとも２つの相及び固体粒子を含むエマルション又は泡、乾燥した、粒子に安定化されたエマルション又は泡であって少なくとも２つの相及び固体粒子を含む、乾燥した、エマルション又は泡、及び、異なる用途における前記粒子に安定化されたエマルション又は泡の使用に関するものである。

エマルションは、２種又はそれ以上の不混和相の混合物であって、１つが小さな滴の形態で他に分散する。エマルションは水の連続相中の油滴、又は油の連続相中の水滴であることができ、泡の場合、相の１つは空気の様な気相からなるが、両方の場合において、滴又は泡を安定化して、これらが再合体するのを防ぐ必要がある。２つの相の界面に吸着する界面活性剤は界面張力を減少させ、立体障害又は静電反発を増大する場合があり、それはエマルションの安定性を増大する。タンパク質及び界面活性剤は、通常食物エマルション中の乳化剤として使用される。しかし、多糖、特にアラビアゴム、変性セルロース、及び澱粉も、エマルションを安定させるために使用される。エマルション安定剤として使用されるとき、澱粉は通常ゼラチン化され及び／又は溶解される。食物エマルションは、通常、界面活性剤、タンパク質、及び親水コロイドによって安定化されるが、最近、エマルションを安定化させる粒子の使用は、これらの独特な特徴、及び潜在的な技術的用途のために相当な研究的関心を引きつけている。

ピカリングエマルションとして知られている、分散した粒子によって安定化する油滴は、当初ラムズデン（１９０３）、及びピカリング（１９０７）によって独立に観察された。固体粒子によって安定するエマルションは、界面活性剤によって安定する系と比較して、通常コアレッセンス及びオストワルド熟成に対してより安定である。これらは、滴のサイズが大きく界面活性剤を添加しないときでも、非常に長期にわたって安定である。この粒子は、シリカ、酸化チタン、粘土、ラテックス、脂肪結晶、凝集タンパク質、及び親水コロイドのような、多くは無機の粒子である。ピカリングエマルションに使用される粒子のサイズはナノからマイクロメートルサイズまで様々であり、他の特性（例えば湿潤性、形、表面等）が同じである場合に限り、滴サイズは減少した粒子サイズによって減少する。

例えば食品、医薬品、及び他の用途において、生理活性成分を封入し、保護し、放出する可食の送達システムに対する認識された技術的必要性がある。例えば、空気の閉じ込み、発泡、刺激性、及び生物学的相互作用等の影響のため、エマルションで界面活性剤の使用を避けることが望ましい。改善され安定化されたエマルション又は泡が有利である、新規の局所的な系及び他の技術的な製品に対する要求もまた存在する。

澱粉は豊富で、比較的安価で、植物源から得られる。サイズ、形、及び組成物に関する大きな自然変異がある。澱粉は本質的な栄養価を有し、卵又は大豆に由来する他の一般の食物乳化剤とは対照的に、非アレルギー源である。２種の澱粉ポリマー、アミロペクチンとアミロースとの間の比率と同様に、植物の由来によって、澱粉顆粒のサイズ分布及び形は大幅に異なる可能性がある。澱粉顆粒は、種々の形（例えば、滑らかであるか、粗いか、又は鋭利な表面）で存在することができ、その形は、球形、楕円、円盤の様に平坦、多角形、又は棒状の様であってよい。

国際公開第２０１０／０１１２２１６号は、アマランス又はキノアから作成される小麦粉、及び食品におけるその使用方法を開示する。前記特許明細書は、小麦粉に関する。

国際公開第９６／０４３１６号は、熱抑制され予めゼラチン化された粒状澱粉及び小麦粉を開示する。前記特許明細書は、小麦粉に関する。

国際公開第９６／２２０７３号は澱粉の熱前処理を開示し、“熱抑制”としてそのような熱前処理を定義している。熱抑制は、ゼラチン化温度を越える加熱及び冷却の標準的なシーケンス（ブラベンダー試験）を澱粉が受けたときの澱粉の粘性挙動に対するその効果によって基本的に特徴づけられる。それが“抑制された”澱粉、及びエマルション中の疎水的に変性された抑制された澱粉の使用さえ明らかにする一方で、明細書の例は、エマルションが８０℃で製造されるべきことを開示する。澱粉がゼラチン化しない程度に、熱前処理は澱粉に損傷を与えてもよい。ゼラチン化された澱粉の使用は、乳化のために疎水化澱粉を使用する、一般に認識された教科書的方法である。国際公開第９６／２２０７３号で開示されたもの及びこれまでの技術で開示された澱粉顆粒の疎水化のような澱粉顆粒の熱処理は、下記で明白となる本発明の一部を構成しない。米国特許第４５８７１３１号明細書は天然澱粉顆粒の使用を開示するが、天然澱粉が必要な望ましい効果を提供しないという事実を考慮して、それは本発明によれば使用されない。

例えば食品、医薬品、及び他の用途において生理活性成分を封入し、保護し、放出する可食の送達システムに対する必要性がまだある。例えば化粧品、局所的な送達のための医薬品、及び他のそのような用途において、低アレルギー及び生物分解可能な粒子を使用し界面活性剤を使用せずに、高い安定性を有する局所的な製剤の必要性がまだある。本発明は、上述の必要性を満たすことを意図するものである。

一の側面において、本発明は、粒子に安定化されたエマルション又は泡であって少なくとも２つの相及び固体粒子を含むエマルション又は泡に関するものであり、ここで、前記固体粒子は澱粉顆粒であり、前記澱粉顆粒又はこれらの一部分は２つの相間の界面に位置して粒子に安定化されたエマルション又は泡を生み出す。図０−１において、これは油（赤く染められている）、澱粉、及び水相が、高速剪断の後にエマルションを形成することができることを示す。それは、安定化効果を起こす２つの相の界面にある澱粉顆粒であって、従来技術の場合における連続相中の澱粉分子又は澱粉顆粒の主要なバルク効果ではない。粒子に安定化されたエマルション、澱粉分子に安定化されたエマルション及び界面活性剤に安定化されたエマルションの違いを説明する略図を、図０−２で提供する。本発明の長所は、系の柔軟性である。安定化効果がある限り、加えられた澱粉顆粒は小さな又は大きな濃度で界面に存在することができる。したがって、界面は、エマルション又は泡に存在しうる任意の他の構成要素ではなく、加えられる澱粉顆粒によって安定する。図０−３は、どのように無傷の澱粉顆粒がエマルション滴の表面を覆うことによって油滴を効率的に安定させてピカリング型エマルションを形成するかについて示す顕微鏡写真である。それらの疎水性によりそれらは油−水界面に吸着し、それは再コアレッセンスを防止し、それゆえ滴が安定する。澱粉は最も一般的な食物成分の１つであり、それは新規で有用な乳化特性を有することが示されている。

他の側面において、本発明は、乾燥した、粒子に安定化されたエマルション又は泡に関すものであり、ここで、本発明による粒子に安定化されたエマルション又は泡は、乾燥（例えば、凍結乾燥、噴霧乾燥、及び／又は真空乾燥）等による水の除去を受ける。

他の側面において、本発明は、粒子に安定化されたエマルション又は泡に関するものであって、前記粒子に安定化されたエマルションは、粒子に安定化されたエマルションのバリア特性及び／又は粘弾性特性を強化するか、又は調節するために、熱処理を受ける。この熱処理を実行することによって保管性を長くするか調節してもよく、また、いくつかの用途において、放出制御または目標を定めた送達が可能となる。

更に他の側面において、本発明は、食品において脂肪を代替するための、粒子に安定化されたエマルションの使用に関する。

更に他の側面において、本発明は、バイオ医薬品、タンパク質、生菌、生細胞、酵素、抗体、敏感な食物成分、ビタミン、及び脂質から選択される物質を封入するための、粒子に安定化されたエマルションの使用に関する。

更に他の側面において、本発明は、食品、化粧品、皮膚クリーム、ローション、及び医薬製剤（例えば局所的な製剤、カプセル、坐薬、吸入製剤、経口懸濁液、経口溶液、並びに筋肉及び皮下注射可能な薬物）及び消費者製品（例えば塗料）における、粒子に安定化されたエマルションの使用に関する。

他の側面において、本発明は、本発明による乾燥した、粒子に安定化されたエマルション、及び基質（バイオ医薬品、タンパク質、生菌、生細胞、酵素、抗体、敏感な食物成分、ビタミン、及び脂質から選ばれる）を含む製剤に関する。乾燥した、粒子に安定化されたエマルションは、食品、化粧品、皮膚クリーム、ローション、及び消費者製品にも適する。製剤は、薬学的製剤でもよい。

したがって、本発明によって驚くべき調査結果がなされた。すなわち、ゼラチン化されていない疎水化澱粉顆粒はゼラチン化温度未満の温度での乳化に適切であった。上記は、これまでの技術からは分からない。

１１０００ｒｐｍで乳化した、緩衝液中の油３３．３％（ｖ／ｖ）、及び澱粉１００ｍｇ／ｍｌ油の試料の写真。左：（上から下に向かって）油相、水相、及び澱粉を含む非乳化試料。右：高剪断均質化によって作成した、ＯＳＡ−変性したキノア澱粉のエマルション。１ｍｇの油溶性色素（Ｓｏｌｖｅｎｔ Ｒｅｄ ２６）をこの試料に加えた。

澱粉のピカリングエマルションにおいて、澱粉顆粒は、油／水界面に見られエマルションを安定させている。澱粉顆粒が、他の乳化剤又は他のエマルションベースの生成物における界面活性剤と共存するが、滴安定化の原因とならない場合があってもよい。例えば、澱粉分子又は界面活性剤に安定化されたエマルションにおいて、顆粒をバルクの連続相（水相）に加えることができるが、油水界面に付着しないか、又はピカリング型エマルションの安定化粒子として働かない。この場合、澱粉顆粒はこの生成物に他の特性を与えてもよいが、本発明の技術的範囲外である。

無傷の澱粉顆粒は、エマルション滴の表面を覆うことによって油滴を効率的に安定化しピカリング型エマルションを形成している。

従来の、界面活性剤に安定化されたエマルション（左）；ここでは、小さな界面活性剤は、油水界面を安定化する。エマルションの厚みを増やすため、粘性調整剤を加えた。粒子に安定化されたエマルション（右）；ここでは、澱粉顆粒は油水界面を安定化しており、弱い凝集状態にある。これは、低い油相含有量でさえも粘弾性挙動を与える微細構造を構築する。

キノア澱粉顆粒に安定化された、澱粉２８６ｍｇ／ｍｌ油（スケールバー＝１００マイクロメートル）のエマルションの顕微鏡写真。全体的な微細構造及び粘弾性測定値は、ゲル状のネットワークを形成している滴の間の凝集を示す。

澱粉の重要な物理化学的特性（即ち、水及び熱の存在下でゼラチン化する能力）を示す。第一に、澱粉で覆われた油滴からなるエマルションが形成され、そして、慎重に加熱することで、顆粒の部分的なゼラチン化が誘発されて、油−水界面に定着する凝集性の澱粉層が形成される。この強化されたバリアは、様々な点で有用でありえる。この技術は、乾燥の間、油滴を一緒に保持するために適用され、それによって油に満たされた澱粉カプセルの粉体を製造した。

二重エマルションによる水溶性物質の封入（Ａ）、及び油とその中に分散した他の物質との封入（Ｂ）の原理。熱処理を適用して澱粉層のバリア特性を増大し、更に封入能力を改善することもできる（Ｃ及びＤ）。澱粉のピカリングエマルションを使用することにより、滴は内部の滴又は結晶を含有するのに十分大きく、また、澱粉層は滴の安定性を維持するのに十分凝集性となる。

左：通常のエマルション、右：二重エマルション。高い安定性の二重エマルションは、敏感な水溶性成分を保護するよう調製することができる。二重エマルションは、油相中の敏感な水溶性成分を保護するために魅力的である。

Ｙｓｔｒａｌ Ｄ−７９２８２中で、２２０００ｒｐｍで３０秒間高剪断混合した後のキノア澱粉顆粒（Ｄ_４３ ３．４５μｍ）の粒子サイズ分布（実線）。同じ条件で高剪断混合した後の、結果として生じるキノアに安定化されたエマルション滴（Ｄ_４３ ５０．６μｍ、６．６５ｍｌの連続相、０．３５ｍｌの分散相、１００ｍｇのＯＳＡ、澱粉２．９％／ｍｌ油）（点線）。澱粉に安定化されたエマルションの顕微鏡画像（挿入）。

油１ｍｌ当たりに添加した澱粉の量の関数として１及び７日後に測定した滴サイズ（Ｄ_４３）及び相対的閉塞体積（relative occluded volume）。a−ｊにラベル付けした濃度は、図１−３のエマルションの写真に対応する。垂直の点線は、浮力中立の滴で分離される理論的な滴サイズを示す。

１日後（上）及び７日後（下）に、乳脂状になった／沈殿したエマルションの写真であり、最も左は澱粉無し及び油５％、最も右は油無し及び澱粉１２５０ｍｇ。文字は、図１−２のプロットに示したラベル付けした濃度に対応する。

４種の澱粉（キノア、米、トウモロコシ、及びモチ大麦。これらのすべては、０．２ＭのＮａＣｌリン酸緩衝液中でＯＳＡ−変性した。）について、添加した澱粉の量の関数としての滴サイズである。添加した澱粉の量は、系全体の１．１、２．２、及び３．９体積％に相当する。

澱粉に安定化されたエマルションの測定した比表面積対特定の澱粉顆粒サイズ及び濃度について安定化された推定表面積である。実線は、測定値が予測値に等しい場合を意味する。

澱粉粒子に安定化されたエマルションが種々の方法を使用することにより作成可能であることの証明を目的として、エマルションを異なる処理技術を使用して作成した。下記によって作成したエマルションの写真（上から下に向かって）：３００ｓのソルバール（sorvall）レベル２、３００ｓのソルバール（sorvall）レベル８、ラボスケールの高圧ホモジナイザー、及び蠕動ポンプを使用して循環させたもの。左の画像は、エマルション（倍率１００倍）の顕微鏡写真である。右の画像は、全体的なエマルションの特徴である。

様々な量の油の体積分率を用いて、澱粉２１４ｍｇ／ｍｌ油で作成したエマルション。保管時間及び油濃度の、視覚的な外見（左）及びエマルション指数（右）に対する影響。

４種の油濃度における複合剪断応力の関数としての弾性率。

３２℃、５５％の油澱粉のピカリングエマルションにおける、ブタ皮を通したサリチル酸メチルの生体外皮膚浸透；パラフィン油（丸）、ミグリオール（正方形）及びシアバターノキ・ナッツ油（三角形）。

合計４０％の分散相（油及び澱粉）を有し様々な澱粉と油の比率で澱粉に安定化されたエマルションに対する複素歪みの関数としての弾性率（Ｇ’，Ｐａ）。

油１ｍｌ当たり澱粉２１４ｍｇを用いて安定化したミグリオール油７％の未処理エマルションの顕微鏡写真（左上）、急速冷凍機を用いて凍結及び融解した対応するエマルション（右上）、液体窒素を用いて凍結及び融解した対応するエマルション（左下）、及び７０℃で１分間熱処理した対応するエマルション（右下）。

凍結及び融解の前（左）及び後（右）の、二重エマルションの顕微鏡写真。液体窒素は凍結に使用した。

凍結及び融解の前後における、未処理及び熱処理した二重エマルションの粒子サイズ分布。

ミグリオール油及びゼラチン化された澱粉層を含む凍結乾燥したエマルション滴のＳＥＭ顕微鏡写真。エマルションは、凍結乾燥の前に熱処理した。無傷の滴、及び部分的に崩壊した滴（これは澱粉層の空のポケットを残す）が得られた。

シアバターノキ・ナッツ・バターを含む凍結乾燥したエマルション滴のＳＥＭ顕微鏡写真。エマルションは、凍結乾燥の前に熱処理しなかった。無傷の非凝集及び凝集した滴が得られ、また、画像は遊離した油の存在を示す。

シアバターノキ・ナッツ・バター及びゼラチン化された澱粉層を含む凍結乾燥したエマルション滴のＳＥＭ顕微鏡写真。エマルションは、凍結乾燥の前に熱処理した。無傷の非凝集及び凝集した滴が得られた。

シアバターノキ・ナッツ・バター及び澱粉顆粒を含む噴霧乾燥したエマルション滴のＳＥＭ顕微鏡写真。油を満たした澱粉で覆われた球体は、噴霧乾燥した後無傷のままであった。

凍結乾燥の前（左）及び後（中央）のエマルションの粒子サイズ分布（Ｄ_４３）、及び凍結乾燥した二重エマルションの粒子サイズ分布（Ｄ_４３）（右）。乾燥エマルションは、測定前に再水和した。乾燥後の加熱したエマルションのより大きな粒子サイズは凝集によって起こる。

加熱していない（上の写真）及び加熱した（下の写真）エマルション滴の偏光を用いた顕微鏡写真。表面全体で（上の写真）、及び油面の近くで（下の写真）、より明るい色で見られるように、澱粉顆粒の結晶部分は複屈折である。滴の外の拡散領域は、部分的にゼラチン化された澱粉を示す（下の写真）。

乳化後の熱処理温度の関数としてのリパーゼ活性。

油１ｍｌにつき５００ｍｇの澱粉で安定化される１０％の魚油で新たに調製したエマルション（左）、１週間保管後の（右）、又は熱処理して１週間保管後の（中央）、対応する顕微鏡写真。

固い構造を有する澱粉顆粒で安定化された泡。

本発明の一実施形態において、粒子に安定化されたエマルション又は泡において使用される澱粉顆粒は、天然であるか、又は物理的改質及び／若しくは化学的改質を受け澱粉顆粒の疎水性を増大させたものである。澱粉は、異なるアルケニルスクシニル無水物（例えば澱粉の乾燥重量に基づき最高３％の添加量で食物用途に認可されたオクテニルスクシニル無水物（ＯＳＡ））を用いた処理によって化学的に変性することができる。プロペニルスクシニル無水物もまた、使用してもよい。疎水性オクテニル基、及びカルボキシル基又はカルボン酸ナトリウム基は、澱粉のエマルションを安定させる能力を増大する。例えばジカルボン酸を用いたエステル化によって疎水性側鎖を有する他の化学物質とグラフトすることによって、澱粉顆粒を更に疎水性にすることもできる。少なくとも疎水性に関して変性された澱粉粒子はかなり均一な表面を有し、従って、澱粉顆粒で覆われた滴は個々の澱粉顆粒の特性に類似した表面の特性を有する。顆粒表面の特性が油−水界面（９０°から遠すぎない接触角度）での強い吸着を可能にする場合、水相に分散したときの粒子は弱い凝集状態にある。この場合、粒子に基づく立体障害は、滴面に単純に高密度に詰まった澱粉顆粒の層からなるだけではなく、滴（その幾つかは図０−４Ｂで見ることができる）の間の顆粒の無秩序な層／ネットワークとしても広がっており、全体的な凝集構造を引力の微粒子間力によって共に保持し、こうして、観察された弱いゲル状の構造を作っている。

本文において“粒子に安定化されたエマルション”は、澱粉顆粒又はこれらの一部が少なくとも２つの相間の界面に、例えば油相と水性の相との間の界面に配置され、それによってエマルションが安定化された、少なくとも２つの相を有するエマルションを意味することを意図する。

本発明の一実施形態において、粒子に安定化されたエマルション又は泡の澱粉顆粒は、物理的改質によって、例えば乾燥加熱又は他の手段（ｐＨの変更、高圧処理、照射、又は酵素等）によって更に疎水性にされる。乾燥加熱は、澱粉顆粒表面のタンパク質の親水性から疎水性への性質の変化を引き起こす。熱的改質の利点は、食物用途で使用されるとき、特定のラベル付けが必要ないということである。更に、疎水的な変性は、顆粒表面で明確に起こっている。

本発明の他の実施例において、粒子に安定化されたエマルション又は泡の澱粉顆粒は、約０．２〜２０マイクロメートル、好ましくは０．２〜８マイクロメートル、より好ましくは０．２〜４マイクロメートル、更により好ましくは０．２〜１マイクロメートルの範囲で、小さな顆粒サイズを好ましくは有する。

本発明の他の実施例において、粒子に安定化されたエマルション又は泡の澱粉顆粒は、任意の植物源から得られる。澱粉顆粒は、水中油型エマルションを安定化することが示された。ピカリングエマルションに一般的に使用される粒子とは対照的に、疎水的に変性された澱粉を含む澱粉は容認された食品成分である。澱粉顆粒は豊富で、比較的安価で、多くの植物源から得られる。サイズ、形、及び組成物に関して大きな自然変異がある。
澱粉は本質的な栄養価を有し、卵又は大豆に由来する他の一般の食品乳化剤とは対照的に、非アレルギー源である。粒子に安定化されたエマルション又は泡の澱粉顆粒は例えばキノア、米、トウモロコシ、アマランス、大麦、未熟スイートコーン、ライ麦、ライ小麦、小麦、ソバ、ガマ、セリ、ドリアン、エラグロスティス（ｅｒａｇｒｏｓｔｉｓ）テフ、オート麦、アメリカボウフウ、小黍、ワイルドライス、カナリアクサヨシ、牛ザルガイ、タロイモ・アカザ、及びタロイモから得られ、これらは上記のモチ−又は高アミロースの種を含む。

粒子に安定化されたエマルション又は泡における少なくとも２つの相は、油性相／水性相、及び気相／水性相から選択される。本発明の一実施形態において、エマルションは、水中油型エマルション若しくは油中水型エマルション、又は泡である。

本発明の一実施形態において、粒子に安定化されたエマルション又は泡に添加した澱粉顆粒の量は、全エマルションの約０．００５〜７０体積％に対応する。添加した澱粉顆粒の量は、滴の被覆率によって好ましくは決定され、被覆率は１０％超であるべきである。

本発明によれば、特定の滴サイズのエマルションを調製するという可能性は、結果として生じる表面を安定させるために十分な量の澱粉顆粒の使用可能性にきわめて依存する。その十分な量は、特定の充填密度において、エマルションの表面積に関して単層で広げたときに、澱粉顆粒が覆うことができる面積に関して説明することができる。具体的には、エマルションが体積（Ｖ_０）の油と、平均（Ｄ_３２）直径Ｄ_０の滴を含むならば、合計の油滴の界面表面（Ｓ_０）は以下によって与えられる。

この面積Ｓ_０の界面を安定させるために、同じ面積を占有する澱粉の層Ｓ_Ｓが必要である。直径Ｄ_Ｓの球形であり９０°の接触角度で油−水界面に付着すると仮定した一の澱粉顆粒によって占有される面積は、界面充填分率φを用いて、

澱粉顆粒（直径Ｄ_Ｓであると仮定）の数は、特定の澱粉重量をＷ_Ｓ及び澱粉密度をρ_Ｓとして、

これらが占有する総面積はＳ_Ｓ＝ｎ_Ｓ・ａ_Ｓ、又は下記に等しい。

界面充填分率φは粒子間の空間の量の逆数で、φ≒０．９０７（即ち六方最密充填）の理論的な限界に達する。しかし、わずかに高い（１．２）場合、かなり低い（０．１０）場合、できる限り低い極めて純粋な系（０．００２）の場合、及び系によって多くの場合がある（Ｇａｕｔｉｅｒほか２００７、Ｔｃｈｏｌａｋｏｖａほか２００８）。実用を意図した範囲は、０．１０〜１．２の範囲とすることができる。

従って、油面積Ｓ_０を覆うために、澱粉面積Ｓ_Ｓが必要である。Ｓ_０＝Ｓ_Ｓとして変形すると下記が得られる。

これは、ｍｇ／ｍｌ（又はｋｇ／ｍ^３）の単位を有する。

例：局所的な乳脂。平均滴サイズ（Ｄ_３２）Ｄ_０ ４９μｍのエマルションを作成し、平均直径Ｄ_Ｓ＝２．２７μｍ、固体の密度ρ_Ｓ＝１５５０ｋｇ／ｍ^３、及び界面充填密度φ＝０．７３を有するキノア澱粉顆粒をその安定化に使用すると、油の単位体積あたりに必要な澱粉の量は、

本発明の一実施形態において、粒子に安定化されたエマルションのバリア特性を変えるために、粒子に安定化されたエマルション又は泡は熱処理されている。食品及び医薬品において、送達システムが生理活性成分を封入し、保護し、放出する必要性がある。そのような用途で使用される成分又は化合物の多くは、親油性であるか、又は脂質相の中に含有若しくは分散していることが要求される。本発明のエマルションで使用される澱粉顆粒は、コアレッセンスに対して界面を安定化することが示された。しかし、いくつかの状況では、さらにバリア特性を改善する必要がある。これは同様に成し遂げられ、粒子に安定化されたエマルション又は泡の改善されたバリア特性は熱の適用によって提供され、部分的にゼラチン化された澱粉層を有するエマルションに至った。この概念の概略図を、図０−５Ａに示す。一般的に、これらの送達システムは、例えばエマルションに基づく食品であって脂質消化を遅らせ、満足感を誘発し、又はおそらく消化管の中で生理活性成分の対象制御された放出を誘発する食品など、いくつかの異なる機能を達成することができる。部分的にゼラチン化された澱粉層の不可入性を定量化するために、界面から取り除くことが難しい澱粉顆粒でタイトに覆われた表面が、乳状の油に存在する脂質を消化するリパーゼの能力を減らすという前提の下、脂肪分解率の減少を測定した。

本発明の他の実施例において、粒子に安定化されたエマルション又は泡は乾燥、凍結乾燥、噴霧乾燥、及び／又は真空乾燥され、それによって乾燥した、粒子に安定化されたエマルション又は泡が得られる。乾燥エマルションは成分として食品、乳脂、及び医薬に添加することができ、吸入器のような粉体噴霧製剤に使用することができる。エマルション系は、澱粉を失うこと及び取り除くことなく希釈することができる。これは、処理中の適当な点で、乾燥した、粒子に安定化されたエマルション又は泡を少量で他の処理に添加することができることを意味する。これは、敏感な成分の機能性を向上させる。

本発明の他の実施例において、粒子に安定化されたエマルションを使用して、エマルション滴の密度をコントロールする。上記に影響するパラメータは、油の密度、液体の密度、澱粉の濃度、及び澱粉顆粒のサイズである。エマルションの粘弾性特性は、油に対する澱粉の比率によって様々に変化することができる。結果として生じるエマルションは、低粘性の乳脂から、低い濃度で降伏応力を示し簡単に分散して分裂する滴で満たされた粒子ゲルへと、流れ特性を変える。澱粉０．５％及び油５％の低い体積濃度において空間を満たす粒子／油のゲルを形成することができる。分散相の体積がより高いとき（より多くの油及び澱粉顆粒）、エマルションはより固く、より固体のようになる。これは、粒子が乳化剤及び増粘剤の働きをするので、更なる粘性調整剤（例えばポリマー）を使用せずに様々な質感を備えた生成物を作成することができるという点で、有用な特性である（図０−４Ａに例示する）。

本発明の一実施形態において、粒子に安定化されたエマルションは、食品製品において脂肪の代替として使用される。脂肪の高いカロリー含有量のために、本発明のエマルションによって脂肪を置換することが食品業界において有益であることが理解される。本発明の一実施形態において、粒子に安定化された泡は、ホイップ乳脂中の脂肪結晶を置換することができる。

本発明の他の実施例において、粒子に安定化されたエマルションは生菌、生細胞、バイオ医薬品、タンパク質、酵素、抗体、敏感な食品成分、ビタミン、及び脂質から選択される物質の封入のために使用される。粒子に安定化されたエマルションはまた、不愉快な味又は臭いがする物質（例えば魚油及び抗生物質）のテイストマスキングに有益である。他の実施例において、粒子に安定化されたエマルションは二重エマルションとして使用される。二重エマルションの特徴は、第一のエマルションが第二のエマルションの滴として分散していることである。例えば、油滴の内側の水滴は第二の水相内に分散する（図０−６を参照）。良好な安定性の二重エマルションは、９５％の初期封入効率、及び４週間保管後にもなお７０〜８０％の封入効率を有する。澱粉のピカリングエマルションを用いることにより、滴は滴を含むのに十分大きく、また、澱粉層は滴の安定性を維持するのに十分凝集性となる。試験では、初期封入効率＞９８．５％、及び４週間保管後、それはなお＞９０％を有することを示した。凍結融解サイクルの後でさえ、内部の相の＜１％を失うだけである。

他の実施例において、粒子に安定化されたエマルションは、油相に貧溶性物質を封入するために使用される。油中に貧溶性の活性物質を含む従来のエマルションを使用するいくつかの医療用途においては、物質は結晶化する。これらの結晶は小さな滴にとってあまりに大きく、不安定化を引き起こす。澱粉のピカリングエマルションを用いることにより、滴は結晶を含むのに十分大きく、そして、澱粉層は滴安定性を維持するのに十分凝集性となる（図５Ｂ−右を参照）。

本発明の他の実施例において、粒子に安定化されたエマルションは食品製品、化粧品、皮膚クリーム、ローション、及び医薬組成物で使用される。本発明による粒子に安定化されたエマルションは、化粧品及び皮膚クリーム（例えば湿潤剤又は日焼け止め）で使用することができる非アレルギー性乳化剤である。

本発明の一実施形態において、皮膚へのより良い放出特性のためにバリア特性を増やすか、又は活性成分／エマルションの不安定化を防ぐことが望まれる。加熱工程は、部分的に澱粉をゼラチン化するために使用し、それによってよりしっかりとしたフィルムを作成する。特定の用途のために、上述の加熱ステップは実行される。下記で示されるいくつかの非限定的な実験によって、本発明は例証される。

［実験１］
実験１では、水中油型エマルションを安定させる澱粉顆粒の機能を調査した。
澱粉は湿式ミリング処理によってキノア（バイオフード、スウェーデン）から単離し、２．９％にＯＳＡ変性した。キノアは、そのかなり小さく単峰形の顆粒サイズ分布のために選択した。エマルションの連続相は、２０℃での密度１００９．６ｋｇ／ｍ^３の、０．２ＭのＮａＣｌを含むｐＨ７のリン酸緩衝液であった。そして、分散相は２０℃での密度９４５ｋｇ／ｍ^３の中等度鎖トリグリセリド油ミグリオール８１２（Ｓａｓｏｌ、独国）であった。

［方法］
［キノア澱粉の分離］
キノアの種はブレンダー（ＰｈｉｌｉｐｓＨＲ７６２５、オランダ）中で、水を使用してミリングし、濾し布を通して濾過した。澱粉が沈殿し、上澄みを取り除いた。真水を澱粉に加え、沈殿及び水の除去の後、２０℃にて４日間真空乾燥機で乾燥した。澱粉を、３％のＮａＯＨ−溶液を用いて二度、水を用いて一度、及びクエン酸（ｐＨ４．５）を用いて一度洗浄することによって、乾燥澱粉の中のタンパク質を除去し、その後、澱粉を室温で空気乾燥してすり鉢とすりこぎを用いて分解した。

［ＯＳＡ−変性］
ステンレス−鋼のプロペラを使用して、２倍の重量部の水で澱粉を完全に懸濁し、ｐＨを７．８に調節した。４等量のＯＳＡ（澱粉の重量に基づく計４％）を１５分間隔で加え、１ＭのＮａＯＨ溶液を一滴一滴加えることによってｐＨを７．４〜７．９に維持した。ｐＨを少なくとも１５分間安定させたとき、澱粉溶液を３０００ｘｇで１０分間遠心分離し、水を用いて二度、及びクエン酸（ｐＨ４．５）を用いて一度洗浄し、その後、澱粉を少なくとも４８時間室温で空気乾燥した。

ＯＳＡの置換を滴定法によって決定した。簡潔に言えば、５ｇの澱粉（乾燥重量）を、５０ｍｌ、０．１ＭのＨＣｌに分散し、３０分間撹拌した。スラリーを３０００ｘｇで１０分間遠心分離し、５０ｍｌのエタノール（９０％）を用いて一度、及び水を用いて二度洗浄し、その後、澱粉を３００ｍｌの水の中に懸濁し、１０分間沸騰した湯浴で加熱し、２５℃に冷却した。澱粉溶液を、０．１ＭのＮａＯＨでｐＨ８．３に滴定した。試料としてＯＳＡ澱粉と同じ由来の天然澱粉を用いて、同時にブランクを滴定した。澱粉顆粒の上のＯＳＡからのカルボキシル基の割合を、以下によって計算した。

ここで、Ｖは試料及びブランク滴定に必要なＮａＯＨの体積（ｍｌ）であり、ＭはＮａＯＨ（０．１Ｍ）のモル濃度であり、Ｗは澱粉の乾燥重量（ｍｇ）であり、また、２１０はオクテニルスクシニル基の分子量である。

［乳化］
エマルションは、ガラスの試験管中で、連続相６．６５ｍｌ、分散相０．３５ｍｌ、及び様々な量（１２．５ｍｇ〜１２５０ｍｇ）の澱粉を組み合わせることにより調製し、イストロール（Ｄ−７９２８２、Ｂａｌｌｒｅｃｈｔｅｎ−Ｄｏｔｔｉｎｇｅｎ、独国）中で、２２０００ｒｐｍで３０秒間、高剪断の混合により乳化させた。続いて、ボルテックス処理して乳化した試料を、乳化の１日及び１週後に写真を撮り、試料の画像をＩｍａｇｅＪで分析し、乳脂状物／沈殿物層の体積を決定した。澱粉の乳化能力及びエマルションの安定性を、相対的閉塞体積（ＲＯＶ）として表した。

ここで、Ｖ_{ｅｍｕｌｓ}は観察されるエマルション（即ち不明瞭な一部分）の体積であり、Ｖ_ｏｉｌは油相の体積であり、そして、Ｖ_{ｓｔａｒｃｈ}は添加した澱粉によって占有される体積である。完全に相分離した系において、ＲＯＶ＝１に等しく、即ちエマルション層の構成相の増加を越えるエマルション層の増加はない。

［澱粉顆粒及びエマルションの粒子サイズ測定］
粒子サイズ分布は、乳化の１日及び１週後に、澱粉及び澱粉に覆われたエマルションについて、ミー光学モードのレーザー回折（ＣｏｕｌｔｅｒＬＳ１３０、コルター・エレクトロニクス社、Ｌｕｔｏｎ Ｂｅｄｓ、英国）を用いて測定し、１．５４の屈折率を使用した。少量の体積の試料を流系に加え、測定用の光学容器にポンプで通した。

［顕微鏡検査］
エマルションを連続相で５倍に希釈し、続いて、試料をＶｉｔｒｏＣｏｍ１００マイクロメートル正方形チャネル（ＣＭＳ社、イルクレー、英国）に置いた。エマルションの顕微鏡画像を、オリンパスＢＸ５０（東京、日本）及びデジタルカメラ（ＤＦＫ ４１ＡＦ０２、Ｉｍａｇｉｎｇ ｓｏｕｒｃｅ、独国）を使用して得た。

［結果］
［油−水界面に吸着して安定化した澱粉顆粒］
キノア澱粉顆粒（平均直径１．３４μｍ）は、ピカリング型エマルションであるように見える密接に充填された層（図１−１中の挿入を参照）において、油水界面を安定化することが認められた。（体積平均直径Ｄ_４３の）サイズ分布を、澱粉顆粒（実線）及び澱粉に安定化されたエマルション（点線）について、図１−１にプロットする。測定した澱粉顆粒の粒子サイズ分布は、４〜１０μｍの範囲のサイズを有するいくつかの凝集を示した。ＳＥＭ画像がそのような広範囲にわたる個々の顆粒サイズを示さないことから、それらは凝集したと推測される。結果として生じるエマルションにおいて、澱粉のいくつかの凝集体は顕微鏡で認められ、それらは主ピークの上の小さなショルダーとしてエマルションの粒子サイズ分布においても認められた（図１−１の点線）。

［滴サイズは添加する澱粉の量によって制御することができる］
油１ｍｌ当たりの澱粉の量が増加すると、最終的なエマルションの滴サイズは減少する。６４μｍ（添加した澱粉３６ｍｇ／ｍｌ油）〜９．９μｍ（添加した澱粉３６００ｍｇ／ｍｌ油）に渡る滴サイズを有するエマルションが観察された。濃度のサイズに対する効果は、最も高い濃度を越えると減少効果を有する（図１−２を参照、対数スケールに注意）。

再現性の程度を推定するために、２つの乳化条件は三重、及びひとつは二重に作成した。油１ｍｌにつき７１ｍｇの澱粉を用いた条件では、体積平均径Ｄ_４３±平均値の標準誤差は５８．４±１．１３に等しく（ｎ＝３）、油１ｍｌにつき５７１ｍｇの澱粉を用いた条件では、Ｄ_４３±平均値の標準誤差は２６．９±３．２６に等しく（ｎ＝３）、また、油１ｍｌにつき１７１４ｍｇの澱粉を用いた条件では、Ｄ_４３±平均値の標準誤差は１２．３±０．０１４に等しかった（ｎ＝２）。

最も低い２つの澱粉濃度における７日後のわずかに大きい滴サイズの傾向を除いては、滴サイズは１日後及び７日後に測定し、ほとんど変化を有しないことがわかった（場合により滴サイズは減少さえするが複製の間のばらつきの範囲内のレベルである）（図１−２を参照）。より容易なコアレッセンスを許す低濃度においては、完全に界面を安定させるのに十分な澱粉がなくてもよいことから、このことは予想することができた。その後、それらが室温で数カ月保管した後でさえ不変のままであることが認められた。

油分率を増やしたとき（油に対する澱粉の比率は一定）、測定した滴サイズに有意な変化はなかった。１２．５％の油でＤ_４３は３６．６±１．９８μｍであり、１６．６％の油でＤ_４３は３６．９±０．２４０μｍであり、２５．０％の油でＤ_４３は３５．９±０．１５６μｍであり、また、３３．３％の油でＤ_４３は３６．４±２．１６μｍであった。これは、滴サイズは添加する澱粉の量によって決定するという上記の観測と合致した。

［滴密度は添加する澱粉の量によって制御することができる］
澱粉、油、及び水の密度の違いのために、澱粉顆粒に覆われたエマルションは浮力効果がかなり減少するような高い割合で乳脂状にならない。澱粉の油水界面での最密充填、及び澱粉が滴径と比較して小さいと仮定して、幾何学的な分析、既知の相密度（ρ_{ｓｔａｒｃｈ} １５５０ｋｇ／ｍ^３、ρ_ｏｉｌ ９４５ｋｇ／ｍ^３）、及び体積（Ｖ_{ｓｔａｒｃｈ}、Ｖ_ｏｉｌ、Ｖ_{ｄｒｏｐｌｅｔｓ}）から、澱粉顆粒で覆われたエマルションがいかなる滴サイズで浮かび又は沈むかについて計算することができる。

澱粉濃度が増加するにつれ滴サイズは減少し、最終的にそれらが連続相より濃くなり沈み始めるまで、澱粉に覆われた滴の有効密度が増加する。このレベルは図１−２中の垂直線として示しており、図１−３中の観察及び写真と一致する。ここで、エマルション滴は２００ｍｇ／ｍｌ油以上の濃度において大部分が沈んでいる。添加する澱粉（油１ｍｌ当たりのｍｇの澱粉として表される）の量を増やせば、油を覆っている澱粉層に対する油の相対体積が小さいため、滴サイズは減少し、密度は増加する。浮力中性のエマルションは乳脂状又は沈殿になりにくく、したがってより高い安定性を有する。

［エマルション相の特性］
エマルションの特性は、油に対する澱粉の比率によって、低粘性の乳脂から、簡単に分散し分裂する弱い滴で満たされた降伏応力を示す粒子ゲル（油で架橋されてもよい）まで変化する。エマルション相の相対的閉塞体積は、油に対する澱粉の比率が中程度であるとき最高で約９に及び、即ち、澱粉１．７％及び油５．５％の体積濃度で空間を満たす粒子／油のゲルを形成することができる。

［保管特性］
エマルションを１年間冷蔵保管する間、変化は認められなかった。

［実験１からの結論］
実験１は、無傷の澱粉顆粒が油滴を効率的に安定させてピカリング型エマルションを作ることを示した。滴サイズは、より高い澱粉濃度においてより低い些細な変動を伴って添加する澱粉濃度に依存することがわかった。この点において、機械の処理レベルのような他の要因が決定的となる可能性がある。作成したエマルションの多くは乳脂状となるか又は沈殿することがあるが、コアレッセンスに対してそれらは安定であり、最初に乳脂状になるか又は沈殿した後は、外見及びエマルション層の高さはほとんど変化を示さない。それらは、室温で数カ月保管した後でさえ不変のままであることが認められた。この種類の澱粉顆粒のピカリング型エマルション系は食品の用途を越えて、例えば化粧品、及び澱粉が承認された賦形剤である製薬製剤において用途を有してもよい。

［実験２］
実験２においては、疎水的な処理のタイプの効果、及び結果として生じるエマルションの特性上の疎水性の程度を例示する。

［物質］
この実験では、キノアの粒から単離される澱粉を使用した（ＢｉｏｆｏｏｄＡＢ、スウェーデン、密度１５００ｋｇ／ｍ^３）。単離した澱粉顆粒は熱処理するか、又はｎ−オクテニルスクシニル無水物（ＣＡＳ：２６６８０−５４−６ Ｚｉｙｕｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，中国）を用いて、ＯＳＡ−変性した。エマルションの本調査において、分散相は中等度鎖トリグリセリド油ミグリオール８１２（Ｓａｓｏｌ、独国、密度９４５ｋｇ／ｍ^３）であり、連続相は０．２ＭのＮａＣｌを含むｐＨ７の５ｍＭのリン酸緩衝液（密度１００９．６ｋｇ／ｍ^３）であった。本調査で使用した他の化学物質は、分析グレードであった。

小さな粒状澱粉は、実験１に開示したようにキノアの粒から単離した。使用する前に、澱粉顆粒はすり鉢とすりこぎを用いて挽くことにより、微粉末に分解した。

［澱粉のＯｓａ−変性］
澱粉粉体の含水量は１３５℃で赤外バランス（IR-balance）により決定し、この値から、５０ｇの乾燥重量に等しい澱粉粉体の量を量り分けた。ステンレス−鋼のプロペラを使用して２倍の重量部の水で澱粉を完全に懸濁し、ｐＨを７．６に調節した。澱粉の乾燥重量に基づく３％（又は６％、１０％）のＯＳＡを加え、４つの部分にして添加の間１５分遅れで加えた。ｐＨは、２５％のＨＣｌ及び／又は１ＭのＮａＯＨで調節した。続いて、ｐＨ計器及び１ＭのＮａＯＨを備える自動滴定装置を、ｐＨを７．６に保つために使用した。少なくとも１５分間ｐＨが安定であったとき（即ち、ｐＨを７．６に保つためにそれ以上のｐＨ調節が必要ないとき）、処理を中断した。

澱粉−水−ＯＳＡ溶液を、３０００ｇで１０分間遠心分離し、水を吐出した。澱粉を蒸留水と混合し、２度遠心分離した。澱粉をクエン酸とｐＨ４．５〜５で混合し、その後、遠心分離してすすいだ。澱粉をステンレス鋼のトレイに広げ、少なくとも４８時間室温で乾燥した。

ＯＳＡ変性した澱粉の置換の程度の決定は、実験１で開示した滴定法により行った。決定は、ＯＳＡ変性した澱粉、及びＯＳＡ変性した澱粉と同じバッチ由来の対照澱粉の両者について二重に行った。澱粉の乾燥重量は、１３５℃で赤外バランス（IR-balance）により決定した。そのために、試料の約１ｇの量を、二重に使用した。続いて、乾燥物質に基づく２．５ｇの澱粉を量り、５０ｍｌのビーカーに添加した。澱粉はエタノール数滴で濡らし、その後、０．１ＭのＨＣｌ２５ｍｌを加え、続いて３０分間磁気スターラーを用いて撹拌した。スラリーを３０００ｇで１０分間遠心分離し、上澄みを捨てた。澱粉をエタノール２５ｍｌと混合し、その後、澱粉を洗浄するために遠心分離した。続いて、上澄みを捨てた。澱粉を前記のように洗浄したが、蒸留水を用いて二回行った。澱粉を５００ｍｌのビーカーに加え、１５０ｍｌの蒸留水と混合した。混合物を９５℃で沸騰している水浴で１０分間加熱し、その後、２５℃に冷却した。ｐＨが８．３になるまで、混合物を０．１ＭのＮａＯＨを用いて滴定した。使用したＮａＯＨ体積をメモした。顆粒のＯＳＡ由来のカルボキシル基の割合（表１−１を参照）は、以下によって計算した。

ここで、Ｖは試料及び対照の滴定のために要したＮａＯＨの体積（ｍｌ）であり、ＭはＮａＯＨのモル濃度（０．１Ｍ）であり、Ｗは澱粉の乾燥重量（ｍｇ）であり、また、２１０はオクテニルスクシニル基の分子量である。

［澱粉の熱的改質］
乾燥澱粉（１０ｇ）を、厚さ１〜２ｍｍの層で、開いたペトリ皿に置いた。試料を、オーブンで、異なる時間（３０、６０、９０、１２０、及び１５０分）の間、１２０℃で加熱した。熱処理した試料は、それらを使用する前に、数時間室温で放置した。この処理は、澱粉顆粒の表面を疎水的に改質して、それによって油水界面に対するより高い親和性を得るために行った。

［乳化］
エマルションは、ガラスの試験管内で総体積６ｍｌを調製した。すべてのエマルションは三重に作成した。エマルションは、分散相として７％のミグリオール（即ち０．４ｇ）、澱粉量２１４ｍｇ／ｍｌ油（即ち０．０８９ｇ）、及び連続相として０．２ＭのＮａＣｌを含むｐＨ７の５ｍＭのリン酸緩衝液水溶液（即ち５．６３ｇ）を含んだ。すべての実験は、如何なる温度調節も行わず室温で行った。澱粉、油、及び緩衝液を秤量し、試験管に入れ、５秒間ボルテックスミキサー（ＶＭ２０、チルターン・サイエンティフィック・インスツルメンテーション社、英国）を用いて撹拌し、その後、Ｙｓｔｒａｌ（Ｄ−７９２８２、Ｂａｌｌｒｅｃｈｔｅｎ−Ｄｏｔｔｉｎｇｅｎ社、独国）を用いて２２０００ｒｐｍで３０秒間混合した。

［光散乱によるエマルションの特性評価］
レーザー回折粒子サイズ分析装置（Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ ２０００ Ｖｅｒ.５．６０、Ｍａｌｖｅｒｎ、英国）を、油滴の粒子サイズ分布を決定するために使用した。エマルションを超純水を含む流系に加え、ポンプで光学容器を通した。凝集する滴の量を減らすため、ポンプ速度は２０００ｒｐｍとした。粒子の屈折率（ＲＩ）は滴を覆っている澱粉に対応する１．５４とした。連続相の屈折率は、水のＲＩである１．３３とした。不明瞭度が１０〜２０％の間となるまで試料を加えた。平均滴サイズＤ_４，３及びＤ_３，２、並びにエマルションの滴サイズ分布モードも同様に決定した。

［実験２からみた結論］
すべての処理は、澱粉粒子に安定化されたエマルションの生産を可能にし、また、滴のサイズは様々でありいくらかの遊離した澱粉顆粒があったものの、視覚的な観察は、それらが一旦形成されれば滴として残ることを示した。しかし、未処理の顆粒は著しく劣った乳化能力を有し、１２７μｍのピーク（モード）の滴サイズ分布において最も大きな広がりを有した。表１−２に、測定した滴サイズを掲げる。３％周辺又は１２０℃における３０〜９０分の熱処理にＯＳＡ変性の最適レベルがあるように思われる。あまりに低い変性レベルは、油−水界面に吸着するために十分な親和性を顆粒に与えないことがあり、一方、あまりに高い疎水性のレベルは凝集滴になる。無傷の澱粉顆粒の疎水性変性は、下記の例に更に例示されている多くの有用な特性を有するピカリング型エマルションを安定させる粒子として、それらをうまく機能させる。

［実験３］
実験３では、水中油型エマルションを作り出すための７つの異なる無傷の澱粉顆粒の安定化能力を調査した。

以下の市販の澱粉を、スクリーニング調査で調査した；米、モチ米、トウモロコシ、モチトウモロコシ、高アミローストウモロコシ（ＨｙｌｏｎＶＩＩ）及びモチ大麦（全てＬｙｃｋｅｂｙ−ＣｕｌｉｎａｒＡＢ、スウェーデン）。実験１のように湿式ミリングによってキノアの粒（Ｂｉｏｆｏｏｄ、スウェーデン）から単離した澱粉は、本調査に含まれる。澱粉は、それらの天然形、熱処理及びＯＳＡ−変性で調査した。ＯＳＡ―変性は、実験１のように行った。連続相は０．２ＭのＮａＣｌを含む、及び含まないｐＨ７の５ｍＭのリン酸緩衝液であり、分散相は中等度鎖トリグリセリド油ミグリオール８１２（Ｓａｓｏｌ、独国）であった。

［澱粉の熱処理］
乾燥澱粉をガラスシャーレに置き、澱粉顆粒の表面タンパク質を疎水的に改質し、それによってより高い油結合能を達成するために、１２０℃で１５０分間オーブンで熱処理した。

［澱粉顆粒の粒子サイズ測定］
澱粉の粒子サイズ分布を、セルを通した流れのレーザー回折（Ｃｏｕｌｔｅｒ ＬＳ１３０、Ｂｅｃｋｍａｎ Ｃｏｕｌｔｅｒ、英国）（実験１で開示した）を使用して測定した。

［乳化］
エマルションは、４ｍｌの連続相、２ｍｌの油相、及び１００〜４００ｍｇの澱粉をガラスの試験管で、１１０００ｒｐｍで３０秒間Ｙｓｔｒｏｌ（Ｄ−７９２８２、Ｂａｌｌｒｅｃｈｔｅｎ―Ｄｏｔｔｉｎｇｅｎ、独国）を用いて混合することにより調製した。

［色素安定性試験］
油溶性色素ＳｏｌｖｅｎｔＲｅｄ２６約１ｍｇをエマルションの上部に加え、２４ｈ後に試験チューブを３回穏やかに回した。更に２時間後に、エマルションはボルテックスミキサーで５秒間振り、６日間室温で保管した。エマルションの色の変化が認められた。ボルテックス後の色は、形成された滴の安定性の尺度となる。安定した滴は、油溶性の色素と置換せず、それゆえ、エマルション相は白色のままである。赤色の増したエマルション相は、滴が澱粉顆粒を吸着することによってより安定しなかったか、又は系中に遊離した油相があることを示す。表２−１を参照のこと。

［顕微鏡検査］
エマルションの顕微鏡検査には、オリンパスＢＸ５０（日本）顕微鏡、及びデジタルカメラを使用した。画像は、ＩｍａｇｅＪ（バージョン１．４２ｍ）で処理した。

［分析］
連続及びエマルション層の相−分離は、以下のようにして監視した。即ち、エマルションを６日間室温で保管した。乳状試料の入った試験管はボルテックスした６日後に写真を撮影し、試料の画像はＩｍａｇｅＪで分析した。澱粉の乳化能力及びエマルションの安定性は、総試料体積に対する乳脂状のエマルション層の体積として表した。エマルション（Ｅ）の体積分率を以下の通りに計算した。

試験管の底の物質、一般には残留する澱粉の量もまた、計算した。表２−１を参照のこと。

エマルションの滴サイズ分布は、顕微鏡の画像から決定した。直径１．４ｍｍ未満の滴を含む試料で、少なくとも２５０滴の直径をＩｍａｇｅＪを用いて測定した。表面の平均滴直径（Ｄ_３２）及び体積平均径（Ｄ_４３）を、下記の方程式を使用して計算した。

ここで、Ｄは測定した滴の直径であり、ｎは数えた総数である。割合の変動係数（ＣＶ）及び標準偏差を下記の方程式によって計算し、各々の試料におけるエマルション滴の分布を得た。

［実験３からみた議論］
［澱粉］
本調査のために選択した澱粉は異なる顆粒サイズを有し、キノアが最も小さく、米、トウモロコシ、及び大麦がこれに続き、これらの顆粒もまた異なる形状を有した。大麦澱粉顆粒は１７μｍの平均Ｄ_３２のなめらかな形の球及び扁円の球状体であったが、キノア、米、及びトウモロコシはより不規則な多角形の形状を有した。キノア顆粒はおよそ２μｍのＤ_３２を有し滑らかな縁を有した一方、米は、モチ−及び通常の米についてそれぞれ４．５及び５．４μｍのＤ_３２を有する鋭い縁の顆粒を有した。モチ−及び通常のトウモロコシはそれらの顆粒の滑らかで鋭い縁を有した一方で、高アミロースのトウモロコシはより滑らかで、また、いくつかの棒形状の顆粒を有した。トウモロコシ顆粒の平均サイズは、高アミロースのトウモロコシで９．３μｍ、及びその他の２種のトウモロコシで１５μｍであった。顆粒の形状は、全３つのキノア顆粒（天然、熱処理、ＯＳＡ−変性）において類似していた。しかし、熱処理又はＯＳＡ−変性を受けた顆粒について、高まった疎水性により生じた高い凝集度に部分的に起因して、サイズは増大した。個々のキノア澱粉顆粒は、０．７〜２．２μｍの間のサイズを有した。

澱粉は、アミロース／アミロペクチン組成物において自然変異を有し、また、通常の種類は２０〜３０％周辺のアミロース含有量を有する。モチ−澱粉は非常に低いアミロース含有量を有し、本調査においてはモチ−種の米、大麦、及びトウモロコシを使用した。より広範囲のアミロース含有量で乳化挙動を見るために、アミロース７０％の高いアミロース含有量をもつ種々のトウモロコシ（ＨｙｌｏｎＶＩＩ）もまた使用した。ＯＳＡ結合が分子スケールで不均一であり澱粉分子の分岐の違いに影響を受けることが示された。

表２−１は使用した試験条件及び主要な結果をまとめたものである。乳化後試料をボルテックス中で混合する前に、試料上に色素を添加したため、ボルテックス後の色は形成した滴の安定性の尺度となる。安定した滴は、如何なる染色した油とも置換しなかった。それゆえに、エマルション相は白色のままだった。赤色の増したエマルション相は、滴が吸着する澱粉顆粒によってより安定しないことを示した。

滴のサイズは、エマルションの色及び安定性と相関した。小さな滴を安定させることができた澱粉顆粒は、最も安定した滴を作った。これは主に安定化顆粒のサイズに依存したが、顆粒の形もまた影響を有した。この調査で使用した状況下でエマルションを安定させるために、キノア（最も小さい顆粒サイズを有する）は優れた最高の能力を有した。キノア澱粉の処理及び濃度、又は使用した系に関係なく、エマルションを製造した（表２−１中の試料番号１〜１０）。

キノアの乳化能力は明らかに最もよく、米がそれに続き、米はわずかにより大きな顆粒サイズを有し、その顆粒は鋭い縁で形作られより不規則であった。乳化能力は、２種類の米で類似していた（試料番号１１〜１３、１７〜１８、及び２０、表２−１）。モチ−及び通常のトウモロコシもまた、不規則な形状の顆粒を有し、これは、より大きな顆粒サイズを有するがより滑らかな形状を有する大麦と比較してトウモロコシの安定化能力がわずかにより劣る理由の１つである可能性がある。界面電位が減少するため、表面粗さ又は鋭い縁のために減少した粒子の表面接触は、乳化力に対して悪影響を有する。他の理由はおそらく、大麦の二峰性のサイズ分布であり、ここでは、より小さな顆粒が潜在的に滴安定性を増やして、滴サイズを減少させたと考えられる。４種の試料（表２−１中のラベルによれば、番号９（キノア）、２０（米）、３１（トウモロコシ）、及び４２（モチ大麦）。全て、ＯＳＡ澱粉２００ｍｇ及び連続相として緩衝剤と塩。）を二重に製造した。安定なエマルションを製造するキノア及びモチ大麦は、エマルションの滴サイズ、沈殿分率、及び体積分率に関して良い再現性を示す一方、米及びトウモロコシの結果の再現性は劣っていた。

モチ−及び通常のトウモロコシの安定化能力は類似したが（試料番号２２〜２４、２８〜２９、及び３１、表２−１）、アミロース高含有量のトウモロコシ（ＨｙｌｏｎＶＩＩ）は異なるパターンを示した。澱粉顆粒の処理に関係なく、３つの試料はエマルション分率及び滴サイズにおいてわずかな相違のみ有した（番号３３〜３５、表２−１）。棒形状の顆粒は安定性能力に大きな影響を及ぼし、アスペクト比４を越える長い粒子は、類似した湿潤性のより細長くない粒子より更に効率的な乳化剤であることを示すようであった。

［処理］
この調査の中のすべての澱粉は、それらの天然の形、熱処理した形、及びＯＳＡ変性した形でそれぞれ使用した。天然澱粉顆粒は、低い疎水性のために油滴安定剤として効率が悪いと思われるが、天然キノア（及びある程度ＨｙｌｏｎＶＩＩ）は、形成した滴を安定化することができた。すべての澱粉顆粒は表面に結合したタンパク質を有し、そして、たとえ変性した澱粉を使用した場合より天然キノア澱粉によって安定する滴が大きかったとしても、小さなキノア顆粒については、全ての顆粒を合計した大きな表面は、滴を安定化するのに十分な疎水性を与えることができる。

表面タンパク質の疎水性が増加するため、熱処理した澱粉はいくぶん天然澱粉より良い安定剤であった。特にキノア、米、及びモチ大麦によって安定する滴は、減少した滴サイズを有した。澱粉顆粒の疎水性は明らかに増加したが、顆粒サイズがキノアほど小さい場合を除き、顆粒が安定剤の働きをすることができるほど十分に足りるものではなかった。

ＯＳＡ変性した澱粉のすべては油滴を安定させることができたが、澱粉がある程度沈殿するため、顆粒の利用は完全ではなかった。ＯＳＡの含有量はすべての澱粉において２．６〜３．６％の間であり、キノアもまた１．８％の低い程度に変性した。滴サイズ、エマルションの体積分率、又は安定性に関して２つの等級のＯＳＡを用いたキノア試料の間で違いは見られず、これは、１．８％のＯＳＡ−結合がエマルションを安定させるのに十分な疎水性を顆粒表面に与えることを示す。３％のＯＳＡで変性した澱粉は、市販されており、食品添加物として認可されている。

［連続相］
０．２ＭのＮａＣｌを含む、又は含まない２つの異なるリン酸緩衝液を連続相として使用した。両緩衝剤のｐＨは７であった。塩の有無にかかわらず緩衝剤の間での滴形成パターンの違いは、注目に値するものであった。疎水的に変性した澱粉顆粒のマクロ及び顕微鏡のレベル上での違いは明らかだったが、天然顆粒では明らかでなかった。塩を用いない連続相を使用した場合、エマルションは試験管の先端で形成した異なる円錐形状を有し、これは、降伏応力を有する架橋エマルション層を示した。しかし、この形状は塩の存在下ではより明らかではなかった。更に、エマルションの体積分率はより大きく、そして、澱粉沈殿物は塩のない系でより少なかった。滴サイズ分布もまた異なる性質を有し、即ち、塩のないエマルションは大きなＣＶ（７４〜８５％）で二峰性の滴サイズ分布を有し、そして、塩を含むエマルションの滴はおよそ４０％のＣＶでより単峰形の分布を有した。滴形成の挙動により、これらの観察の大部分を説明することができる。塩がない場合、エマルション滴は、滴及び顆粒クラスターのより堅いオープンネットワークを形成した。ところが、塩を用いた系においては、滴はより効率的に安定せず、著しく凝集することはなく、均一でより大きなサイズに合体した。天然澱粉に安定化されたエマルションは、塩の存在に影響を受けなかった。

［澱粉濃度］
澱粉濃度の乳化に対する効果を、４種類の澱粉（キノア、米、トウモロコシ、及びモチ大麦であってその全てはＯＳＡ変性され、０．２ＭのＮａＣｌリン酸緩衝剤に入れた）で調査した。初期スクリーニング調査において最良の乳化の結果であったため、これらの条件を使用し、そして、塩を用いたエマルションはより均一な滴サイズ分布を有し、ゼラチン化していないものであった。添加した澱粉の質量は１００、２００、及び４００ｍｇであり、これはそれぞれ、油のおよそ３．２、６．２、及び１１．８体積％（又は系全体の１．１、２．２、及び３．９体積％）に一致する。表２−１中の試料番号８〜１０（キノア）、１９〜２１（米）、３０〜３２（トウモロコシ）、及び４１〜４３（モチ大麦）に見られるように、澱粉顆粒の濃度が上昇すると、滴サイズは減少しエマルション相の体積分率が増大した。

より多くの粒子がより小さな滴を安定させるために利用できるので、固体粒子によって安定するエマルションの平均の滴サイズは、粒子濃度の上昇に伴い減少することがこれまでに示された。しかし、各々の系はおそらく系の物理的及び機械的な特性（即ち粒子のサイズ及び乳化法）に依存する滴サイズの限界を有し、この滴サイズに到達した時に、過剰な粒子があればそれらは連続相に存在することになる。本調査において、最も高い澱粉の量を用いた試料は、連続相より高い密度のエマルションを生じた。澱粉濃度が上昇すると、滴サイズは減少し、滴の表面に付着した澱粉の量が増加し、それはより安定なエマルションとなる。高い澱粉濃度の他の効果は、滴の間の澱粉顆粒の量が増加したということであった。これは、滴及びエマルション相の総密度の増加につながった。

低い澱粉濃度（１００ｍｇ）でさえ、顆粒の沈殿物が試験管の底にあったことに注目することは興味深い。実際、澱粉の量を１００から２００ｍｇに増やしたとき、澱粉沈殿物の画分は減少した。澱粉顆粒の低濃度で形成される滴は、顆粒によってより覆われず、コアレッセンスをより起こしやすく、より大きな滴の表面から顆粒を脱着した。しかし、シリカ（０．５〜０．８μｍ）又は胞子粒子（〜２５μｍ）が滴の表面に非常に不均一に分布した場合でも、ピカリングエマルションはかなり安定することが示された。エマルションは低い澱粉顆粒濃度においてより濃くなく、これは、滴及び顆粒の易動性が連続相において吸収されていない顆粒の堆積を促進したことを意味する。

［澱粉顆粒サイズ］
添加した澱粉の量及び顆粒サイズの効果を定量化するために、特定の粒子サイズの澱粉濃度について可能な限りの最大の表面被覆率を推定した。
設定した仮定は、滴の全てが同一のサイズであり、そして、全ての澱粉粒子が同一で、球形で、界面充填分率φ≒０．９０７（すなわち六方最密充填）の接触角度９０°で油−水界面に付着しているということであった。理論的な最大の被覆率（Γ_Ｍ）は、以下の方程式を使用して推定した。

ここで、ｄ_ｓｇは澱粉顆粒の表面平均径であり、ρ_ｓｇは澱粉密度（１５５０ｋｇ／ｍ^３）であり、また、φは充填密度である。種々の澱粉についての最大の表面被覆率及び平均澱粉顆粒サイズの推定を、表２−２に示す。表面被覆率（ｍｇ／ｍ^２）が澱粉顆粒サイズとともに増加するため、単位質量あたりのより多くの面積がより小さな顆粒で覆われ、図２−１における発生した滴の直径が顆粒サイズの減少に伴い減少することは驚くことではない。

分散相の体積当たりのエマルションの比表面積を以下に定義する。

ここで、表面平均径ｄ_３２は光散乱で測定した。添加した澱粉の量、Ｃ_ｓｇ（１ｍｌ当たりのｍｇとして）、及び澱粉顆粒の特定のサイズの理論的な最大被覆率（Γ_Ｍ）に基づき、分散相の単位体積当たりに発生することができる理論的な表面積を計算することができる。すなわち、

測定し及び計算された滴の表面積の比較を図２−２にプロットする。これは、計算のかなり粗い仮定にもかかわらず、これらの推定と測定した澱粉で安定化した滴との間にかなり良い一致を示した。図２−２において線より上に存在する澱粉は、予測より大きな滴面積を有し、線の下のそれらはより小さい滴面積を有する。より大きな滴面積の物理的説明としては、六方最密充填の仮定が表面上の澱粉の量を過大評価しており、また、これは単位面積当たりにより少ない澱粉を有し、なお滴の安定化を達成することができるということである。

幾何学的な分析によって、コアレッセンスを防ぐ十分な立体障害を維持する一方で表面上の顆粒間のより大きな空間が可能であることから、形成する滴サイズに対する澱粉顆粒サイズの比率が増加すると、滴を安定させるために必要な最小表面被覆率が減少するということが言えるであろう。この理由から、例えば大麦及びトウモロコシ等のより大きな澱粉顆粒は予測より大きな表面積を持ち、面積を増やすと（即ちより少ない滴サイズにすると）、この傾向は増加する。顕微鏡観察によりこのことを確認し、吸着した澱粉の間の滴表面の上により大きな空間及び隙間があることが示される。米の場合、予測より小さな発生する面積を有する（データポイントは図２−２中の線の下にある）。米のエマルションの顕微鏡画像において、連続相により多くの遊離した澱粉顆粒、及び沈殿物の量の顕著な増加が現れた。

［実験３からみた結論］
無傷の澱粉顆粒はエマルション中で油滴を効率的に安定させることができることが、それらの粒形状の澱粉の幅広いスペクトルの乳化能力に関する本スクリーニング実験で明らかとなった。調査した異なる澱粉の中で、キノアから得た澱粉は、おそらく小さい顆粒サイズのため、安定剤として働くための優れた最良の能力があった。キノア澱粉はその天然の状態でさえ滴を安定させることができたが、熱処理したもの、及び、とりわけＯＳＡ変性した顆粒はより更に効率的であり、そのことはより小さい滴サイズ及び高まった滴安定性によって示された。本調査において使用したすべてのＯＳＡ変性した澱粉は滴を安定させることができ、そして、滴直径は顆粒サイズとともに減少した。澱粉顆粒の濃度を上昇させることによって、滴サイズもまた減少した。異なる食品系及び他のエマルションベースの製品の条件をシミュレートするために、乳化能力に対する塩濃度の影響を調査した。塩のない系は、二峰性の滴サイズ分布の凝集した滴を伴う非常に安定した固いエマルションを生じた。

澱粉顆粒によって安定したエマルション滴のサイズは比較的大きかったが、滴は食品及び医薬品で価値ある成分を封入するために適切でありえる。

［実験４］
実験４では、種々の油及び脂肪を使用し、分散相の物理的特性が油のタイプにより異なるエマルションを作成した。分散相として使用した油は、以下を含む。即ち、ミグリオール８１２、大豆油（天然及びＡｌ_２Ｏ_３で精製したもの）、菜種油、パラフィン油、シアバターノキ・ナッツ・バター（室温で固体）、シアバターノキ・ナッツ油、ＢａｓｓｏｌＣ、グリセリルトリブチラート、及びヘキサデカンである。実験１に開示したようなＯＳＡ−変性した小さな粒の澱粉は、滴安定化粒子として使用した。高剪断の均質化の前に固体脂肪を溶融したことを除き、エマルションを実験１に開示したように調製した。

［分散相の影響］
エマルションは、使用した全ての異なる油でうまく作成した。しかし、トリブチラートの油滴の表面は、澱粉顆粒によってまばらに占有された。これは、水中でのトリブチラートのより高い可溶性よるものでありえる。

［実験４からみた結論］
澱粉顆粒を用いた油滴の安定化は、広範囲に渡る油において効率的である。それが使用する油のタイプに特に敏感でないロバストな系を示したということは実務上衝撃であり、したがって、広範囲にわたる食品、化粧品、製薬、及び技術製品で適用できる。

［実験５］
実験５では、澱粉粒子に安定化されたエマルションは種々の方法を使用して作成することができることを示すことを目的として、異なる処理技術を使用してエマルションを作成した。

この実験における油相はＢａｓｓｏｌＣ（ＡＡＫ、スウェーデン）であり、澱粉顆粒はキノアから単離して２．９％までＯＳＡ変性してより疎水性にし（実験２で開示した）、連続相は０．２ＭのＮａＣｌを含むｐＨ７の５ｍＭのリン酸緩衝液であった。４つの試料を、以下の通りに計量した。即ち、３．５０ｇの澱粉顆粒を５９．５ｇのリン酸緩衝液に加え、続いて、７．００ｇのＢａｓｓｏｌＣを加えて震とうし、その後均質化した。各々の試料は、異なる均質化法によって作成した。試料１は、Ｓｏｒｖａｌｌ Ｏｍｎｉ Ｍｉｘｅｒを３２００ｒｐｍ（レベル２）で５分間使用して作成した。試料２は、Ｓｏｒｖａｌｌ Ｏｍｎｉ Ｍｉｘｅｒを１２８００ｒｐｍ（レベル８）で５分間使用して作成した。試料３は、ラボスケール高圧ホモジナイザー（ＨＰＨ）４０ｂａｒで、体積全体を１０回ＨＰＨに通して作成した。試料４は３５０ｍｌ／分で動くＭａｓｔｅｒｆｌｅｘ蠕動ポンプで、全体積を合計３００回循環回路でこのポンプを通過させ作成した。

エマルションは連続相と同じ緩衝水溶液を用いて約５倍に希釈し、その後それらを分析した。レーザー回折粒子分析装置（Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ ２０００、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）を使用し、エマルションの滴サイズ分布を決定した。分散度は、８〜１２％の不明瞭度に到達するまで装置内で希釈した。サイズ分布は、１．５４の澱粉の屈折率を使用したミー理論から計算した。また、エマルションはデジタルビデオカメラを備えた光学顕微鏡（オリンパスＢＸ５０、日本）を使用して調査した。

［実験５の結果］
エマルションは、全４つの乳化法を使用して作成することができた。加える澱粉の量（５００ｍｇ／ｍｇ油）に基づき、２６〜３３μｍ（Ｄ_４３）の滴サイズ間隔を予測した。これはＳｏｒｖａｌｌで混合した試料、及び蠕動ポンプで調製した試料で認められた。高圧ホモジナイザーで調製した試料は非常に高い機械的な処理を受け、そして、この理由で、滴は非常により小さかったが、サイズ約１００μｍの構造の綿状に凝集した。これは、ホモジナイザーで発生した油、及び油滴を共有した澱粉粒子（観察された微細構造を生み出している）の高い表面積を覆うのに十分な澱粉がなかったためである可能性がある。測定した平均滴サイズ、滴の顕微鏡写真、及び全体的なエマルションの外見の画像を、表３−１に示す。

［実験５からみた結論］
本実験は、澱粉粒子に安定化されたエマルションを作成するために種々の機械的な乳化法を使用することができることを示した。これは、様々な用途で種々の異なる処理及び製品に適用することができるロバストな系が提供されたことを示す（図３）。

［実験６］
食品及び他のエマルション系は、ｐＨ及び塩濃度に大きな多様性を有する。したがって、ｐＨ４〜７、０．１〜２ＭのＮａＣｌ及び０．２ＭのＣａＣｌ_２の塩濃度の連続相を用いた乳化を調査した。

分散相はミグリオール８１２であり、実験１に開示した小さな粒の澱粉顆粒を滴安定化粒子として使用し、連続相は５ｍＭのリン酸緩衝液又は様々なｐＨ及び量の塩を添加した超純水であった。エマルションは、実験１のように調製した。

［連続相の影響］
塩濃度はｐＨ７において様々であり、ｐＨは０．１ＭのＮａＣｌの塩濃度において様々であった。他の試料として、０．１ＭのＣａＣｌ_２を超純水に加え、連続相として使用した。ｐＨ又は塩濃度のいずれもエマルジョンの体積分率又は平均滴サイズに対していかなる顕著な効果も有しなかった。しかし、実験３の結果は、塩を用いた又は用いない系の間にエマルションネットワークの違いがあることを示した。

［実験６からみた結論］
連続相のｐＨ及び塩濃度に関係なく、澱粉顆粒を用いた油滴の安定化は効率的である。これは、多種多様な製品において用途を有する非常にロバストな系を示す。

［実験７］
この実験では、保管の間のエマルションの安定性及び粘弾性特性（これは種々のエマルションの用途において重要な２つの特性である）を試験するため、異なる油相含有量のエマルションを調製した。エマルションの安定性を決定するために、浮力中性のエマルション、即ち連続相とほぼ同じ密度を有する澱粉で覆われた油滴を調製した。油の体積分率は１２．５、１６．６、２５．０、及び３３．３％であり、油に対する澱粉の比率は澱粉２１４ｍｇ／ｍｌ油で一定であり、総試料体積は７ｍｌであった。小さな粒の澱粉を単離し、実験２に開示したように１．８％までＯＳＡ変性した。

エマルションの連続相は０．２ＭのＮａＣｌを含むｐＨ７の５ｍＭのリン酸緩衝液（２０℃での密度１００９．６ｋｇ／ｍ^３）であり、分散相はミグリオール８１２（２０℃での密度９４５ｋｇ／ｍ^３、ＳａｓｏｌＧｍｂＨ、独国）であった。エマルションは、６ｍｍの分散ツールを備えるＹｓｔｒａｌＸ１０ミキサー（ＹｓｔｒａｌＧｍｂＨ、独国）中で、２２０００ｒｐｍで３０秒間高剪断の混合によって作成した。

［保管安定性］
レーザー回折Ｃｏｕｌｔｅｒ ＬＳ１３０を使用した滴サイズの測定（実験２の方法で開示した）、及び写真から体積分率を決定する（実験２の方法）前に、試料は１日、１、２、４及び８週間の間５℃で密封された試験管に保管した。

［粘弾性測定］
８週間保管した試料の弾性率及び位相角を、振動応力の掃引により各々の振幅につき２０秒間測定した（Ｋｉｎｅｘｕｓ、Ｍａｌｖｅｒｎ、英国）。振動数は、１Ｈｚであった。直径４０ｍｍ及び４°の円錐角の円錐及びプレート系を使用した。

［保管安定性の結果］
滴サイズを決定し、そして、エマルション指数を１日〜８週間の保管の間、５回の間隔で計算した。油濃度によってでも保管時間によってでもなく、滴サイズは有意な違いを示さなかった。滴サイズ（Ｄ_４３）は、すべての試料について３４〜３９μｍであった。したがって、滴は経時的に安定しており、コアレッセンス、不可逆的綿状凝集、又はオストワルド熟成に影響されにくかった。水中でのミグリオールの比較的大きな滴サイズ及び低い可溶性のため、後者はこの系ではおそらく起こりそうにない。

エマルション指数（ＥＩ、実験２で定義した）は、予想通りに油濃度（図４−１）とともに増加した。ＥＩは３３．３％の油を用いた試料で約１であり、即ちエマルション相は試料全体をほとんど占有した。ＥＩは、滴及び連続相の合致した密度のために、少なくとも最初の４週間、保管時間とともに増加する傾向であった。８週間の保管の間、エマルション滴はコアレッセンスに対し安定しており、そして、エマルション相によって塞がれる体積は影響を受けなかったか、又は増加さえした。５℃における８週間の保管の後でさえ、経時的な平均滴直径、又は濃度の間に有意な違いは無かった。

［粘弾性の結果］
粘弾性測定は、分散相体積分率の変化によるエマルションの構造の観察された違いを確認した。図４−２に、弾性率を複素剪断応力の関数としてプロットする。短い線形弾性の領域があり、〜１Ｐａ又はそれ未満の応力において急速な減少がこれに続く。これは試料が弱いゲル構造を有することを示す。弾性率Ｇ’は、試料構造に蓄積することができる振動剪断応力のエネルギー量の尺度であり、エマルションの構成要素間の相互作用の強さ及び数の関数である。予想できるように、油の濃度がより高くなると、より多くの相互作用する物質が存在するため、弾性率がより大きくなる。

剪断応力が増大すると、構造は最終的に壊れる。そして、それは位相角の変化によって示される。低剪断応力においては、試料は４５°より小さい位相角を有し、即ち、試料はさらに弾性的な挙動を示す。剪断応力が弱いゲルが流動し始める点まで増大すると、位相角は試料中でより流体の様な挙動を示す４５°より大きく増大する。表４−２は、油濃度がより高くなると、エマルションのゲル構造が減少して流体の様な挙動となる前に、剪断応力がより増大しうることを示す。

［実験７からみた結論］
結果として生じるエマルションはそれらの大きな滴サイズにもかかわらず保管（少なくとも８週間）の間、安定であることが判明した。粘弾性測定は、弱いゲル構造を示した。これは、エマルションの処方に基づいて最終的な稠度を選択したい多くの用途において重要である。更に、エマルションの安定化に適切な粒子の部分的な二重湿潤性のために、粒子で安定化した滴及び遊離した澱粉顆粒はそれらに更にゲルの様な稠度を与える弱い凝集体を作る傾向がある。これは、乳脂のようなより濃い生成物が望まれる多くの用途において重要であり、本発明によれば、ゲルの様な稠度を達成するために更なる粘性調整剤は要求されない。

［実験８］
目的は、澱粉粒子に安定化されたエマルションの相反転を調査すること、及び、局所的な乳脂の製剤のための、関連する条件を確認することである。

［方法］
エマルションは、ミグリオール８１２、０．２ＭのＮａＣｌを含むｐＨ７の５ｍＭのリン酸緩衝液、キノア、及びＯＳＡ１．８％を使用して製造した。試料を２２０００ｒｐｍで６０秒間混合した。総体積は７ｍｌであり、各々の実験は三重に実行した。油濃度及び澱粉濃度は、表６−１に開示したように様々であった。安定性を評価し、８週間の保管をシミュレートするために、試料Ｌ〜Ｍもまた遠心分離した。遠心分離は室温（２１℃）で、１０００ｇで８１分間実行した。

これらの実験に加え、２つの他の油（パラフィン及びシアバターノキ油）を使用し、試料Ｍに対応する条件でエマルションを製造した。目隠しの感覚でのランキング付け試験において、９名のボランティアが、これらのエマルション及び２つの市販製品（ワセリン及びスキンローション）の稠度及び適用性のパラメータを評価した。

［相反転］
７０％の油を含む試料は、すべての澱粉濃度において油中水型エマルションであったが、低い油濃度において、水中油型エマルションを形成した（表５−１）。

［乳脂の製剤のための関連する条件］
５６％又は４１％の油濃度において、系の濃さ及び均一性に関する稠度は、局所的な乳脂の用途によく適する。遠心分離後に試料Ｍ及びＮは無視できるほどの相分離を有し、一方試料Ｌはわずかに分離した。エマルションの滴サイズは試料Ｌにおいて５２．０から６２．２μｍ、試料Ｎにおいて３３．０から３７．３μｍまで増加し、試料Ｍにおいては影響を受けなかった（遠心分離前に４０．８μｍ、及び遠心分離後に４０．５μｍ）。異なる油を試験したとき、ミグリオール及びパラフィンがより滑りやすく僅かに水っぽいエマルションを生じたのに対して、室温で固体の様な特性を持つシアバターノキ油はむしろ高い稠度のエマルションを生じた。パラフィンを含有するエマルション（１人の試験者により最良にランク付けされた）は、ミグリオールのエマルションより受け入れられ、シアバターノキ油のエマルションは２人のボランティアによって最良にランク付けされた。市販製品はそれぞれ２人（ワセリン）、及び４人（スキンローション）のボランティアによって最良にランク付けされた。それらは香水のような他の心地よい成分を含むため、これはもちろん驚くべきことではない。

［実験８からみた結論］
７０％以上の油を含む試料はすべての澱粉濃度において油中水型エマルションであったが、より低い油濃度において、水中油型エマルションを形成した（表５−１）。５６％の油濃度において、系の濃さ及び均一性に関する稠度は、局所的な乳脂の用途によく適するものであった。これらの条件において、遠心分離の間の強制的な保管条件及び剪断に対する安定性は、無視することができた。５６％及び２１４ｍｇ／ｍｌ油の澱粉濃度で使用される油において、全てはかなり良好に容認された乳脂を製造した。パラフィンは油相としてミグリオールよりよく受け入れられたが、ミグリオール又はパラフィンを含むエマルションはかなり類似していた。シアバターノキ油のエマルションはより更に固体の様であり、何名かの試験者によって市販製品より高い位置にランクされた。

［実験９］
実験９において、澱粉粒子に安定化されたエマルションを使用して、皮膚への親油性化学物質の改善された透過性を調査した。

［方法］
エマルションは、０．２ＭのＮａＣｌを含むｐＨ７の５ｍＭのリン酸緩衝液、キノア、ＯＳＡ１．８％、並びにミグリオール８１２、パラフィン又はシアバターノキ油を使用して製造した。試料を２２０００ｒｐｍで６０秒間混合した。エマルションは、５６％の油及び２１４ｍｇの澱粉／ｍｌ油（実験８において試料Ｍに対応する）を含むものであった。総体積は７ｍｌであり、各々の実験を三重に実行した。皮膚内への透過性を調査するための対照物質として、油相に溶解したサリチル酸メチルを使用した。

皮膚浸透測定は、ｐＨ６．８のリン酸緩衝液の流れの下、３つの異なる局所的な製剤から豚皮膚膜及びシリコーン膜を通るサリチル酸メチルの移動を監視することにより、フローセル中で行った。拡散実験は３２℃において７つの容器の拡散セル内で行い、ドナー相及びレセプター相は０．６４ｃｍ^２（９ｍｍΦ）の拡散面積を有する膜で分離した。約１ｇのエマルション（ドナー相）を、一様に膜に広げた。セルは、蒸発を避けるためにパラフィルムで覆った。緩衝剤を２ｍｌ／ｈの流れでポンプ（ＩｓｍａｔｅｃｌＰＮ−１６、Ｌ８５２）中に流した。試料は１２時間の間に２時間おきに収集し、サリチル酸メチルの検出波長（３０２ｎｍ）で分光光度計（Ｖａｒｉａｎ Ｃａｒｒｙ ５０Ｂｉｏ）を使用して分析した。

［生体外皮膚浸透］
生体外皮膚浸透の間、定常状態流束は、全３種の製剤について約８μｇ／（ｃｍ^２×ｈ）であった。この流束は、サリチル酸メチルの同じ濃度の緩衝剤溶液を使用した類似する実験の設定において以前観測したものより約２倍高い。それは、皮膚への浸透を増大させたエマルション系の存在を示す。最初に、浸透流束は経時的に減少し（図５−１）、それは皮膚に最も近い油滴の枯渇のためである可能性がある。本発明の高い粘性系において、油滴の拡散は阻害され、従って濃度勾配及び定常状態領域が形成される。

［実験９からみた結論］
使用した３つの油の間に生体外皮膚浸透において違いはなく、これは、系がそのような８μｇ／（ｃｍ^２×ｈ）というかなり高い浸透を提供したことを示す。したがって、局所的な薬物送達システムとしての澱粉のピカリングエマルションの使用のために、例えば安定化に使用される油滴サイズ及び粒子に関する類似点は、これらのかなり異なる油の粘弾性特性及び個々の特性（実験８を参照）より更に重要である。

［実験１０］
実験１０において、油に対する澱粉の比率を変えることにより、澱粉粒子に安定化されたエマルションの粘弾性及び流れ特性の調節を示す。澱粉は湿式ミリング処理によってキノア（Ｂｉｏｆｏｏｄ、スウェーデン）から単離し、２．９％までＯＳＡ変性した（実験１に開示した）。エマルションの連続相は０．２ＭのＮａＣｌを含むｐＨ７の５ｍＭのリン酸緩衝液であり、分散相はミグリオール８１２であった。エマルションは、２２０００ｒｐｍで３０秒間Ｙｓｔｒａｌの高剪断ミキサーを使用して調製した。滴サイズ分布は、実験１で開示したレーザー回折を使用して決定し、表面平均Ｄ_３２及び分布モードとして表６−１に示す。

３種の、油に対する澱粉の比率（即ち、１４３ｍｇ／ｍｌ油（３６６ｍｇの澱粉及び２．５６ｍｌの油）、２１４ｍｇ／ｍｌ油（５２６ｍｇの澱粉及び２．４６ｍｌの油）、及び１１４３ｍｇ／ｍｌ油（１８４１ｍｇの澱粉及び１．６１ｍｌの油）であり、全てのエマルションは４．２ｍｌの緩衝を有し、合計７ｍｌ）にて、同じ総量の分散相を含む（油及び澱粉が合計でエマルションの４０％を占める）、粘弾性特性評価のためのエマルション試料を調製した。この量は、完全に空間を充填するように選択した。すべての試料は複製して調製し、測定した。

［粘弾性測定］
粘弾性測定は、調製した２４ｈ後に、レオメータ（Ｍａｌｖｅｒｎ Ｋｉｎｅｘｕｓ、英国）で行った。エマルションの特徴は、２５±０．１℃の温度で、鋸歯のあるプレート−プレートジオメトリー（上側プレートは直径４０ｍｍ、下側プレートは直径６５ｍｍ、隙間高さ１．０ｍｍ）を使用して分析した。すべての実験は、複製した試料について行った。試料の線形粘弾性領域を決定するために振動測定を行った（振幅掃引）。位相角、剪断粘性（η、Ｐａ・ｓ）、貯蔵弾性率（Ｇ’、Ｐａ）、及び損失弾性率（Ｇ”、Ｐａ）を調査した。振動試験は、１Ｈｚの振動数で、０．００１〜１０００Ｐａの剪断応力範囲で行った。

［粘弾性の結果］
３つの試料は全て粘弾性挙動を示し、０．０００１〜０．００２の歪み範囲に渡って短い線形弾性の領域を有しており、構造が壊れるため急速な減少がこれに続く。試験した３つのエマルションの弾性率の剪断依存性を図６−１に示す。油に対するこれら特定の澱粉の比率を、２１４ｍｇ／ｍｌ油の浮力中性の澱粉の濃度を下回るか、同等であるか、又は十分に越えるように選択した（実験１で論述した）。線形領域の粘弾性特性及び位相角４５°（構造が壊れる点）の剪断応力を測定し、試験した３つの条件について表６−１に示す。

弾性率Ｇ’は、試料構造に蓄積することができる振動剪断応力からのエネルギー量の尺度であり、エマルションの構成要素間の相互作用の強さ及び数の関数である。予測できるように、小さい滴サイズ及び過剰な澱粉があることでエマルション中により多くの相互作用する表面が存在するため、油に対する澱粉の比率が最も高いエマルションは最も大きな弾性率もまた有する。しかし、より小さな滴のエマルションのより高い弾性率への何らかの寄与がある可能性がある。分散相の総表面を増やすことにより、澱粉顆粒の凝集で見られる引力の相互作用がより更に顕著になりうる。より小さな滴のより高いラプラス圧が滴のより劣った変形能につながり、従って、より高い弾性率となる。更に、油及び澱粉の分散相の体積の一定和における弾性率を比較したところ、系は完全に変形できない澱粉顆粒の占有率の増加とともにより固くなった。

［実験１０からみた結論］
高い剪断均質化により製造したエマルションは、油に対する澱粉の比率によって９〜７０μｍの滴サイズを有した。粘弾性特性評価は、滴サイズによって２００〜２０００Ｐａの範囲の弾性率を有するゲル構造を示した。これは、粘性調整剤を添加することなく流れ特性の調整を可能にする有用な特徴である。

［実験１１］
実験１１では、二重エマルション（Ｗ／Ｏ／Ｗ）の外相を安定する澱粉顆粒の能力を調査し、そのような二重エマルションの封入効率を実証した。

１．４ｍｌの０．１ＭのＮａＣｌ溶液、及び１．４μＬの家庭用食紅（Ｅｋｓｔｒｏｍｓ／Ｐｒｏｃｏｒｄｉａ、Ｅｓｌｏｖ、スウェーデン）からなる水相を、５．６ｍｌのミグリオール及び０．２８ｇのポリグリセリンポリリシノール酸エステル界面活性剤（Ｇｒｉｎｄｓｔｅｄｔ ＰＧＰＲ９０、Ｄａｎｉｓｃｏ、Ｃｏｐｅｎｈａｇｅｎ Ｄｅｎｍａｒｋ）からなる油相中で、６ｍｍの分散ツールを備えるＹｓｔｒａｌＸ１０ミキサーを２４０００ｒｐｍで１０分間使用して乳化することにより、内部の、油が連続的であるエマルションＥｉを作成した。結果として生じるＥｉエマルションは、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ ２０００Ｓで測定したことろ、１．１７±０．１３μｍ（Ｄ_４３±標準偏差）の滴サイズを有していた。

二重ピカリングエマルションは、２０％の内部エマルションＥｉ、及び１．８％ＯＳＡ変性したキノア澱粉２１４ｍｇ／ｍｌ油を含む８０％の連続相（ｐＨ７．０の５ｍＭのリン酸緩衝液、０．２ＭのＮａＣｌ）を、２２０００ｒｐｍで３０秒間、Ｙｓｔｒａｌ Ｘ１０ミキサー中で調製した。結果として生じる二重エマルションは、４８±１０μｍ（Ｄ_４３±標準偏差）の滴サイズを有した。保管の間、二重エマルションの封入安定性は、表７−１に示すように、５２０ｎｍの分光光度法で異なる時間後の外側の水相への色素の漏出から評価した。

［実験１１からみた結論］
二重エマルションを安定させる澱粉顆粒の成功した使用が実証された。エマルションの封入効率を調査したところ、保管の間優れたままであった。そのような二重エマルションは、食品及び製剤処方において水溶性物質を封入するために適切でありえる。

［実験１２］
実験１２では、凍結及び融解に対する、澱粉に安定化されたエマルション及び二重エマルションの優れた安定性を調査した。

［実験］
実験１のように調製した、ＯＳＡ変性した小さな粒の澱粉を使用した。連続相は０．２ＭのＮａＣｌを含むｐＨ７の５ｍＭのリン酸緩衝液であり、分散相は中等度鎖トリグリセリド油ミグリオール８１２（Ｓａｓｏｌ、独国）、又はシアバターノキ・ナッツ・バター（室温で固体）であった。２つの異なる処方（油７％及び３３％）及び油１ｍｌにつき２１４ｍｇの澱粉に基づき、総体積６ｍｌのエマルションをガラス管で調製した。管に澱粉を添加した後、緩衝剤を加え、ボルテックスミキサー（ＶＭ２０、Ｃｈｉｌｔｅｒｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｌｔｄ、英国）を使用して約５秒間混合した。その後、油を加え、１１０００ｒｐｍで３０秒間Ｙｓｔｒｏｌミキサー（Ｄ−７９２８２、Ｂａｌｌｒｅｃｈｔｅｎ−Ｄｏｔｔｉｎｇｅｎ、独国）で混合した。シアバターノキ・ナッツ・バターを乳化の前に水浴で溶かした。いくつかのエマルションは、続いて水浴で７０℃で１分間熱処理した。エマルションは、更なる実験の前に２４ｈ室温で保管した。

冷凍機内で保管する前に液体窒素中に容器を浸漬することにより、エマルション試料をアルミ容器の上で凍らせた。試料は、再現性を調査するために、二重に作成した。試料は、実験１で開示した更なる粒子サイズ分析及び形状分析（顕微鏡検査）のため、翌日に融解した。ミグリオール７％の試料の熱処理していないエマルションについて、第２の凍結方法をラボブラストフリーザー（Ｆｒｉｇｏｓｃａｎｄｉａ、スウェーデン）を使用して評価した。

凍結前及び融解後のエマルションの粒子サイズ分布は、実験２に開示したように、及び実験１に開示したように微細構造画像診断を使用することにより分析した。

ミグリオール油がシアバターノキ・ナッツ・バターによって置換されたという違いを有する二重エマルションを、実験１１に開示したように調製した。二重エマルションの凍結融解安定性は、液体窒素冷凍法を使用して、先に述べたように分析した。

［結果］
エマルションは、凍結及び融解に対して安定しており、７％のミグリオールを有する澱粉に安定化されたエマルションの凍結前のＤ_４３は５０．５μｍであり、急速凍結及び融解後のＤ_４３は４９．８であり、また、液体窒素中の凍結及び融解後に５６．９μｍであった。保たれた滴の形状が、顕微鏡の下で明らかに見られた（図７−１を参照）。熱処理は、澱粉の膨張、部分的なゼラチン化、及び高められた滴の凝集度のため、滴サイズのわずかな増加を引き起こした。

粒子サイズの分布カーブ（図７−３）から見られるように、熱処理していない二重エマルションもまた滴の凝集度が増大したが、凍結及び融解に対して優れた安定性を示した（図７−２）。熱処理した二重エマルションについては、最も大きな滴群の崩壊を示したが、滴サイズ分布は凍結及び融解にむしろ影響を受けなかった（図７−３）。凍結融解安定性は、製品が広範な温度等にさらされる製品の品質にとって重要である。

［実験１２からみた結論］
澱粉に安定化されたエマルション及び二重エマルションは、エマルション滴の構造を保ちつつ、凍結及び融解することができた。異なる油相、熱処理又は非加熱のエマルション、並びに異なる冷凍方法の使用はすべて、非常に許容できる凍結融解安定性を有するエマルションを製造した。

［実験１３］
実験１３では、エマルションを乾燥し、油で満たされた粉体を製造した。

［実験］
［凍結乾燥］
エマルションを調製し、実験１２に開示したように凍結した。試料トレイは、穴を開けたアルミホイルで覆った。使用したエマルションは、ミグリオール油又はシアバターノキ・ナッツ・バターを分散相として７％（非熱処理又は熱処理）又は３３％の非熱処理の濃度で含むものであった。凍結した試料を、ラボフリーズドライヤー（Ｌａｂｃｏｎｃｏ Ｆｒｅｅｚｅ Ｄｒｉｅｒ、Ｎｉｎｏｌａｂ ＵＳＡ）へ移した。フリーズドライヤーはマイナス５０℃まで予備冷却し、試料は５２ｈ乾燥した。

［噴霧乾燥］
実験１のように、小さな粒の澱粉及び緩衝剤と、調節されたシアバターノキ・ナッツ・バターとを、Ｓｏｒｖａｌ Ｍｉｘｅｒを１８００ｒｐｍで５分間使用して混合することによって、エマルションを調製した。使用した割合は、油７％、及び澱粉６００ｍｇ／ｇ油であった。エマルションは、７０℃で１分間熱処理した。噴霧ドライヤーの入口温度は１３０℃であり、ポンプ速度は５０に設定した。

凍結前及び乾燥後のエマルションの粒子サイズ分布は、実験２に開示したように、及び実験１に開示したように微細構造画像診断を使用することにより分析した。乾いた粉体は、緩衝剤中で再水和した後分析した。乾燥粉体を金でスパッタコートし、５ｋＶ及び１２７の作動距離８ｍｍで操作される走査電子顕微鏡検査（ＳＥＭ、ＦｅｇＳＥＭ、ＪＥＯＬモデルＪＳＭ−６７００Ｆ、日本）で画像を記録した。

［結果］
乾燥エマルション（即ち粉体）が、凍結乾燥及び噴霧乾燥によって得られた。乾燥前の熱処理は、部分的にゼラチン化された澱粉の非常に安定した凝集性の層の形成に結びつき、それは保管及び処理の間、滴の安定性を増大した。分散相（液体／固体）の物理的状態が乾燥を通してエマルションの安定性に影響を及ぼしたため、この層は液体の分散相における場合より更に重要であった。より大きな滴は一般的に不安定化に対して更に影響を受けやすかったのに対して、より小さなエマルション滴は乾燥及び再水和の後よりよく保たれた。乾燥エマルション滴は、部分的な凝集のために全体的なサイズ分布の増加を示した。

流体の油（ミグリオール）を含む熱処理したエマルションの無傷の滴が乾燥後に得られた（図８−１を参照）。熱処理によって、凍結乾燥の間油滴を保護する凝集性の澱粉層が得られた。部分的に崩壊した滴は、澱粉層の空のポケットを残した。大きな滴サイズの変化及びいくらかの凝集があった。流体の油を含む熱処理していないエマルションは、乾燥の間に崩壊した。図８−２（非加熱エマルション）及び図８−３（乾燥前に熱処理した）の中で見られるように、固体油（シアバターノキ・ナッツ・バター）を含む熱処理したエマルションの無傷の滴が得られた。熱処理していないエマルションの凍結乾燥の後、遊離した油とともに乾燥した滴が得られた。澱粉顆粒が滴の表面上に見られた。凍結乾燥前に熱処理することで、乾燥後により更に無傷の滴となった。図８−４に見られるように、無傷の滴は噴霧乾燥によっても得られた。澱粉を６００ｍｇ／ｇ油で過剰に添加したため、遊離した澱粉の存在もあったが、油で満たされた澱粉で覆われた球は噴霧乾燥後に無傷のままであった。

滴の凝集（特に乾燥前に熱処理した乾燥エマルションの再水和後）は、粒子サイズ分布曲線により確認された（図８−５を参照）。油相としてシアバターノキ・ナッツ・バターを有する凍結乾燥エマルション及び凍結乾燥二重エマルションについて（エマルションは乾燥する前に熱処理した）、粒子サイズ分布曲線は類似した結果を示した（図８−５）。

［実験１３からみた結論］
澱粉に安定化されたエマルションは、凍結乾燥及び噴霧乾燥によって乾燥することができた。部分的なゼラチン化澱粉を引き起こす乳化の後に熱処理した場合、エマルションは乾燥に対してより安定であった。流体の油を乾かす際にこれは特に重要であった。結果として生じる油で満たされた粉体は、皮膚に簡単にすりこまれ、目視できる残留物なく滑らかな感覚を与える機能を含む、多くの魅力的な特性を有した。この側面は、例えば化粧品、又は局所的な送達システム等の多くの製品において有用であることが分かった。

［実験１４］
この実験では、澱粉バリアは、乳化の後の澱粉顆粒の膨張及びゼラチン化により様々であった。調査したエマルションの間の相対的なバリア特性を比較する手段として使用する目的で、脂肪分解率を監視する方法としてｐＨスタット法を使用した。澱粉膨張及びゼラチン化は、水の存在下で加熱する間に起こる。

脂質の消化は、酵素がその基質と密接に接触することができるように、リパーゼ酵素及びそのコファクターと滴の表面との相互作用を含む界面のプロセスである。この理由から、界面面積（すなわちエマルションの比表面積）は重要であり、以下によって与えられる。

ここでＳはエマルションの単位体積あたりの表面積であり（ｍ^２）、Φは油の体積分率であり、Ｄ_３２はザウター平均粒子径である。Ｓは、種々の試料で異なる表面積の量を占める全体的な活性の結果を測定するために使用される。消化率を記述するために遊離した脂肪酸（ＦＦＡｓ）の放出を監視するｐＨスタット法は、食品及び医薬品の組成及び構造の、脂質消化の率及び範囲に対する効果を検査する、よく知られた生体外生理化学的な方法である。

ＦＦＡｓの生成は、特定のｐＨ（この場合７．０）を維持するために必要なＮａＯＨの消費を測定することでｐＨスタットで監視され、この放出率（油の表面積によって測定される）が酵素活性である。リパーゼ活性を１００％として、澱粉層のバリア特性の定量化のため、容易にアクセスできる油の界面（バリアなし）を測定した。続いて、そのＮａＯＨの消費率は、試験したエマルションの界面面積Ｓによって測定されるならば、ＦＦＡの放出率に比例するという前提の下、澱粉粒子に安定化されたエマルションにおける活性の相対的な減少を比較した。脂肪分解率がより低くなると、部分的にゼラチン化された澱粉層によって油はより保護され、バリア特性はより良くなった。

［方法］
小さな粒の澱粉を単離し、実験１に開示したようにＯＳＡ−変性した。連続相は０．２ＭのＮａＣｌを含むｐＨ７のリン酸緩衝液であり、分散相は中等度鎖トリグリセリド油ミグリオール８１２（Ｓａｓｏｌ、独国）であった。

脂肪分解で使用したアッセイは、４ｍＭのＮａＴＤＣ（胆汁酸塩）、１ｍＭのＴｒｉｓ−Ｍａｌｅａｔ、並びに１ｍＭのＣａＣｌ_２及び１５０ｍＭのＮａＣｌの緩衝剤であった。リパーゼ及びコリパーゼを油相の消化のための酵素として使用した。

［乳化］
ガラスの試験管中で２．７ｍｌの連続相、０．３ｍｌの油相、及び２２．５〜１８０ｍｇの澱粉を、Ｙｓｔｒｏｌ（Ｄ−７９２８２、Ｂａｌｌｒｅｃｈｔｅｎ−Ｄｏｔｔｉｎｇｅｎ、独国）で、２２０００ｒｐｍで３０秒間混合することによって、エマルションを調製した。第二のエマルションの組は、異なる温度に加熱するために７％の油相及び１ｍｌの油につき２１４ｍｇの澱粉を使用して同じ方法で調製した。

［エマルションの熱処理］
エマルションの最初の組は、水浴で７３℃で熱処理した。試料は１分間７０℃より高く保持し、全体の加温時間は約３分であった。試料を４０℃まで冷却した後、エマルションを５秒間ボルテックスミキサーで震とうした。開示したように、４５〜１００℃に渡る温度で第二のエマルションの組を熱処理した。

［粒子サイズ測定］
澱粉粒子及びエマルション滴の粒子サイズ分布は、実験１に開示したように様々な澱粉濃度について、そして、実験２のように様々な温度について測定した。滴サイズは、脂肪分解の前後に測定した。

［ｐＨスタット法］
リパーゼ及びコリパーゼの活性を、ＴＩＭ８５４モデルＲａｄｉｏｍｅｔｅｒ（分析的ＳＡＳ、Ｃｅｄｅｘ、Ｆｒａｎｃｅ）を使用したｐＨスタット滴定により決定した。試料（エマルション又は対照物）は、１５ｍｌのアッセイ緩衝剤とそれぞれ３μｌのリパーゼ（１ｍｇ／ｍｌ）及びコリパーゼ（１ｍｇ／ｍｌ）を含む溶液と混合した。ｐＨは０．１ＭのＮａＯＨの滴定によって７．０に維持し、１８分での消費（μｍｏｌ／ｍｉｎ）はリパーゼ及びコリパーゼの活性とした。リパーゼから放出されるＦＦＡｓがｐＨを低くするため、脂肪分解の間ｐＨを７に維持するために添加するＮａＯＨの量としてリパーゼの活性を決定した。酵素の添加後１５〜１８分後の間の１分当たりのＦＦＡの平均放出を、脂肪分解率として使用した。

［対照物の準備］
澱粉の存在しない油の活性は、Ｔｗｅｅｎ２０によって安定するエマルションを使用して対照物とした。澱粉が滴を安定するようなサイズ範囲（即ち１０〜２０μｍ）で、適切な量のＴｗｅｅｎ２０を使用し油滴を作成した。エマルションの熱処理の効果は、対応する加熱したエマルションと同じ組成の非加熱エマルションを使用して対照物とした。それに加えて、連続相の緩衝剤、及び澱粉（エマルションとして加熱した）の対照物を、澱粉の活性を確かめるために使用した。

［顕微鏡検査］
光を偏光フィルタ（Ｕ−ＡＮＴ、オリンパス）を通して送り、試料を顕微鏡のスライドに置いて、カバーグラスなしですぐ調査するという変更を加え、実験１で開示したように、エマルションの微細構造の点検及び画像診断を、熱処理前後に顕微鏡検査で行った。Ｊａｖａ画像処理プログラムＩｍａｇｅＪ（バージョン１．４２ｍ）を使用して、画像を処理した。

［実験１４からみた結果］
添加した澱粉の量の増加に伴い滴サイズは減少し（表８−１を参照）、３０分後に滴サイズは脂肪分解により影響を受けなかった。

熱処理していないエマルションは、乳化剤及び滴安定剤としてＴｗｅｅｎ２０を用いたエマルションと比較して、脂肪の分解に効果を及ぼさなかった。図９−１に見られるように、澱粉顆粒の部分的なゼラチン化により、加熱したエマルションにおいてのみリパーゼの活性が減少した。ゼラチン化された顆粒は、熱処理していないエマルションの滴表面の明瞭な顆粒とは異なる滴の周りに、より多くの不浸透性の層を形成した。しかし、顆粒は熱処理の間、完全にゼラチン化されず、それは図９−１（一番下の写真）において、滴界面に最も近い澱粉の分極化した模様によって示される。個々の顆粒の間の境界線は拡散するが、油界面のある程度の無傷の粒子はなお残存する。これは、水性の相内に濃い凝集性の外層を得て、熱処理した、澱粉に安定化されたエマルションに観察される強化されたバリア特性の上昇を与えると同時に、粒子安定化メカニズムを維持する可能性がある。減少したリパーゼ活性によって見られるように、このバリアの強化は調査した温度範囲内で増加した（図９−２を参照）。

［実験１４からみた結論］
滴界面の澱粉顆粒のバリアは、エマルションを加熱することによって強化することができ、それによって部分的に顆粒をゼラチン化することができる。この強化されたバリアは、リパーゼが油に到達して消化することを阻害する。リパーゼの活性は、熱処理していないエマルションの活性と比較して少なくとも６０％減少し、これは、加熱が、封入用途においてバリア特性を強化するか又は調節するために有用な、凝集性の澱粉層を達成することができることを示す。

［実験１５］
実験１５では、澱粉に安定化されたエマルション及び二重エマルションへの異なる物質の封入を実証した。

［実験］
実験１のように調製したＯＳＡ−変性した小さな粒の澱粉を使用した。連続相は、０．２ＭのＮａＣｌを含むｐＨ７の５ｍＭのリン酸緩衝液であった。油相及び乳化方法は、下記において各々の封入物質について開示される。

［サリチル酸メチル（油相への封入）］
サリチル酸メチルは鎮痛剤として医薬で使用されるが、それがミントの香り及び風味があるため、香料として食品においても使用される。しかし、それは非常に毒性で、成人におけるＬＤ５０＝５００ｍｇ／ｋｇであり、したがって、非常に低濃度で使用される。この物質の芳香族の性質は、３０２ｎｍの波長の光電分光法（photo spectroscopy）による検出を可能にする。

サリチル酸メチル（ＣＡＳ ｎｒ．１１９−３６−８）は、濃度５０μＬ／ｇ油で、５０℃で撹拌する間、シアバターノキ・ナッツ・バターに溶解した。続いて、澱粉（５００ｍｇ／ｇの油）、緩衝剤、及びサリチル酸メチルを含む溶融したシアバターノキ・ナッツ・バター（３３％）を、５０ｇのバッチで、水浴中４０℃でＳｏｒｖａｌｌミキサー（レベル８、２分）を使用して乳化した。更なるエマルションは、実験１３に開示したように凍結乾燥した。実験９に開示したように、３つの異なる油を使用し、サリチル酸メチルもまた油相に封入し、乳化した。封入した物質は、滴サイズ分布又は滴の視覚的な外見を変えなかった。

［香料（油相への封入）］
澱粉（５０ｍｇ／ｇ）、緩衝剤、及びシアバターノキ・ナッツ・バター（５６％）及び食品用途のための一般的なアーモンド香料の数滴を、先に開示したようにＳｏｒｖａｌｌミキサーを使用して乳化した。結果として生じるエマルションは例８に開示したように乳脂の特性を有し、乳脂が皮膚に適用されたとき、より露出してアーモンドの香りを呈した。１週間保管した後、減少した強度ではあるが、アーモンド香りはなお認められた。

［ペニシリン（二重エマルションの内部の水相への封入）］
Ｋａｖｅｐｅｎｉｎ（フェノキシメチルペニシリン（ペニシリンＶ））の活性成分は、バクテリアによる通常の細胞壁の構築を防ぐペニシリン（抗菌剤）である。澱粉濃度が５００ｍｇ／ｍｌ油であり、Ｋａｖｅｐｅｎｉｎを６２．５ｍｇ／ｍｌの濃度で内部の水相に加えるという変更を加え、二重エマルションは実験１１に開示したように調製した。続いて、エマルションを１０００ｇで５分間遠心分離し（Ｂｅｃｋｍａｎ Ｃｏｕｌｔｅｒ、Ａｌｌｅｇｒａ（登録商標）Ｘ−１５Ｒ、Ｌ２８４、英国）、水相を取り除き、エマルションを５ｍｌの緩衝剤で洗浄した。この手順を５回繰り返した。実験１１の初期に実証したように、高い封入効率及び低い漏出で二重エマルションを製造することができる。この理由から、エマルションを洗浄して、初期のエマルション工程の間に漏れていたであろう、好ましくない香味又は匂いを引き起こす内部の少量の水相を取り除くことは有用である。これは特に苦い風味の経口抗生物質、特にコンプライアンスが大きな問題となる小児用の液体の製剤に有用である。この側面は、実験１６でさらに実証する。洗浄手順によって、滴サイズは変わらなかった（Ｄ_４３は最初に３０．４μｍであり、洗浄１の後：３０．４、洗浄２：４２．５、洗浄３：３４．７、洗浄４：４２．９、洗浄５：４１．６μｍ）。

［着色剤（二重エマルションの内部の水相への封入）］
異なる着色剤を、二重エマルションの内部の水相に封入した。食品着色剤を、優れた封入効率及び保管安定性を示した実験１１に開示したように封入した。これらのエマルションを、維持され許容できる程度の封入で、さらに実験１２に開示したように液体窒素で凍結及び融解し、又は実験１３に開示したように凍結乾燥した。クマシーブルーは、５００ｍｇ／ｍｌ油の澱粉濃度であること以外は同じ方法を使用して封入した。封入された物質は、二重エマルション滴の滴サイズ分布又は視覚的な外見を変えなかった。ビタミンＢ１２もまた、クマシーブルーについて開示した方法を使用して封入した。

［実験１５からみた結論］
物質は、良好な安定性でエマルションの油相に効率的に封入することができた。水溶性物質は、澱粉粒子が外側のエマルションを安定させることで、二重エマルションに封入することができた。これらの実験は、食品及び医薬品において成分又は活性物質の封入について、澱粉顆粒によって安定するエマルション滴の適合性を示す。

［実験１６］
実験１６では、封入されたペニシリンの二重エマルションにおいて、並びに分散相として魚油を使用した加熱及び非加熱エマルションにおいて、異臭の抑制を達成する方法を調査した。魚油は異臭を引き起こす酸化に非常に影響されやすいが、オメガ−３脂肪酸を含み、一般的に、健康効果を有すると考えられている。また、ペニシリンは非常に認められる苦い風味として、異臭を放つことで知られている。

［実験］
［ペニシリン］
ペニシリン（Ｋａｖｅｐｅｎｉｎ）を含み澱粉により安定化する二重エマルションを調製し、実験１５に開示したように洗浄した。感覚による分析を洗浄の前後に行った。感覚のパラメータは、少量の二重エマルションを舌の上に適用して、続いて飲み込むことによって評価した。パネリストの感覚の限界を見つけるために、緩衝剤のみについて、及び異なる濃度のＫａｖｅｐｅｎｉｎについて感覚の検量線を作成した。

［魚油］
実験１のように調製したＯＳＡ−変性した小さな粒の澱粉を使用した。連続相は、０．２ＭのＮａＣｌを含むｐＨ７の５ｍＭのリン酸緩衝液であった。油相は、市販の魚油（エスキモー−３ ピュア、Ｇｒｅｅｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ ＡＭ、Ｍａｌｍｏ、スウェーデン）であった。澱粉５００ｍｇ／ｍｌ油、及び１０％の油相を使用した乳化は、実験１に開示したように行った。いくつかのエマルションを、その後７０℃の水浴で１分間熱処理した。エマルションは、５℃で１週間、封をして保管した。エマルションの安定性は、試料の準備直後、及び１週間後に観察した。顕微鏡検査及び粒子サイズ分布分析を、実験２に開示したように行った。感覚の分析は、１人によって行った。舌の上に適用し、続いて飲み込む少量のエマルションから、感覚のパラメータを評価した。

［結果 ペニシリン］
緩衝剤中のＫａｖｅｐｅｎｉｎのボランティアの検出限界は、検量線によれば１０ｍｇ／ｍｌ以下であった。この濃度の約６倍を含む二重エマルションから、Ｋａｖｅｐｅｎｉｎの臭いは検出されなかった。洗浄は、二重エマルションの風味の違いを生じさせなかった。
［魚油］
澱粉に安定化されたエマルションを作成し（図１０−１を参照）、エマルション滴は熱処理及び保管に対し安定していた。熱処理していないエマルションは白色であったが、熱処理したエマルションは保管の前後にわずかに黄色を呈していた。１週間の保管は、粒子サイズ分布を変えなかった。熱処理していないエマルションは、魚油からの非常に強い風味を有していた。加熱したエマルションは、魚油に関してより穏やかな風味を有していた。

［実験１６からみた結論］
ペニシリンが封入された場合、異臭の抑制が実証され、非常に効率的であった。また、澱粉に安定化されたエマルションは魚油でもまた作成することができた。魚油は、エマルションの安定性に悪影響を及ぼさなかった。澱粉に安定化されたエマルションは、好ましくない風味の成分又は物質の、食品及び医薬品への封入について適合し得る。

［実験１７］
実験１７では、泡を安定させるために澱粉顆粒を使用した。
この実験の油相はシアバターノキ・ナッツ脂肪（ＡＡＫ、スウェーデン）であり、澱粉顆粒はキノアから単離し、２．９％までＯＳＡ変性することで更に疎水性とし（実験２に開示した）、また、連続相は０．２ＭのＮａＣｌを含むｐＨ７の５ｍＭのリン酸緩衝剤であった。シアバターノキ・ナッツ・バターは６０℃で溶解させ、その後、ＳｏｒｖａｌｌＯｍｎｉミキサー中、レベル８で５分間、３００ｍｌの分散装置を使用して均質化した。液体の表面でボルテックスで混合する間、より大きな容器によって、空気を液体の相へ巻き込ませた。このように、粒子によって安定化された泡及び滴の両方を作成した。

［実験１７の結果］
ホイップクリームの密度に類似した密度の固い泡の様な構造体を製造した。それは固体で、図１１−１に示すように切り分けることができた。この泡もまた、１ヵ月より長期の保管の後で不変であった。

［実験１７からみた結論］
泡を安定させる澱粉顆粒の成功した使用が実証された。結果として生じる構造体は、種々の食品及び化粧用途に対し魅力的であり得る。

Claims (15)

1. 粒子に安定化されたエマルション又は泡であって少なくとも２つの相及び固体粒子を含み、ここで、前記固体粒子は澱粉顆粒であり、前記澱粉顆粒又はこれらの一部が粒子に安定化されたエマルション又は泡を提供している２つの相の間の界面に位置している、粒子に安定化されたエマルション又は泡。
2. 前記澱粉顆粒は、物理的変性及び／又は化学的変性を受けて澱粉顆粒の疎水性が増大している、請求項１に記載の粒子に安定化されたエマルション又は泡。
3. 乾燥加熱により、又は部分的に表面タンパク質を変性させる他の手段により物理的変性が施された、請求項２に記載の粒子に安定化されたエマルション又は泡。
4. アルケニルスクシニル無水物処理により、又は疎水性側鎖を有する他の化学物質とのグラフトによって化学的変性が施された、請求項２又は３に記載の粒子に安定化されたエマルション又は泡。
5. 前記澱粉顆粒が、約０．２〜２０、好ましくは０．２〜８マイクロメートル、より好ましくは０．２〜４マイクロメートル、更により好ましくは０．２〜１マイクロメートルの範囲の小さい粒のサイズを好ましくは有する、請求項１〜４のいずれかに記載の粒子に安定化されたエマルション又は泡。
6. 前記澱粉顆粒が任意の植物源から得られる、請求項１〜５いずれかに記載の粒子に安定化されたエマルション又は泡。
7. 前記澱粉顆粒がキノア、米、トウモロコシ、アマランス、大麦、未熟スイートコーン、ライ麦、ライ小麦、小麦、ソバ、ガマ、セリ、ドリアン、穀物テフ、オート麦、アメリカボウフウ、小黍、ワイルドライス、カナリアクサヨシ、牛ザルガイ、タロイモ・アカザ、タロイモ、並びに上記のモチ−及び高アミロースの変種から得られる澱粉顆粒である、請求項６に記載の粒子に安定化されたエマルション又は泡。
8. 少なくとも２つの相が、水中油型エマルション又は油中水型エマルションなどの、油ベースの相／水ベースの相、又は気相／水ベースの相から選択される、請求項１〜７のいずれかに記載の粒子に安定化されたエマルション又は泡。
9. 添加した澱粉顆粒の量がエマルション滴の表面の１０％より大きい範囲を覆う、請求項１〜８のいずれかに記載の粒子に安定化されたエマルション又は泡。
10. 前記粒子に安定化されたエマルションのバリア特性及び／又は粘弾性特性を強化する又は改変するために、前記粒子に安定化されたエマルションが熱処理を受けている、請求項１〜９のいずれかに記載の粒子に安定化されたエマルション又は泡。
11. 乾燥した、粒子に安定化されたエマルション又は泡であって、請求項１〜１０のいずれかに記載の粒子に安定化されたエマルション又は泡が、例えば乾燥することによって水の除去を受けている、乾燥した、粒子に安定化されたエマルション又は泡。
12. エマルション滴の密度を制御するための、請求項１〜１１のいずれかに記載の粒子に安定化されたエマルションの使用。
13. バイオ医薬品、タンパク質、生菌、生細胞、酵素、抗体、敏感な食品成分、ビタミン、及び脂質から選択される物質の封入のための、請求項１〜１１のいずれかに記載の粒子に安定化されたエマルションの使用。
14. 食品製品、化粧品、皮膚クリーム、ローション、製剤処方、及び消費者製品における、請求項１〜１１のいずれかに記載の粒子に安定化されたエマルションの使用。
15. 請求項１１に記載の乾燥した、粒子に安定化されたエマルション、並びにバイオ医薬品、タンパク質、生菌、生細胞、酵素、抗体、敏感な食品成分、ビタミン、及び脂質から選択される物質を含む製剤。

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