JP3556689B2 - 微量栄養素組成物及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は微量栄養素(micronutrient)組成物及びかかる微量栄養素組成物の製造方法に関する。より詳しくは、本発明は実質的に乾燥した微量栄養素組成物、微量栄養素を含有する水性懸濁液、及び該組成物及び水性懸濁液を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ビタミン群の中で、いくつかは比較的低い推奨1日許容量(recommended daily allowance:RDA)を有し、1日当りのマイクログラム(μg/day)で簡便に表わされる。かかるビタミンは微量栄養素として知られている。微量栄養素の具体例は、RDAが1.5〜12.0μg/dayのビタミンB12、RDAが100〜800μg/dayの葉酸(folic acid)、及びRDAが75〜300μg/dayのビオチンである。錠剤又は食料の如き他の投与媒体中でのこのような微量栄養素の適切な分布は、結晶サイズを下げ、そして最終製品の製造前又は製造中に活性物質を連続的に希釈するために、特殊な工程を採用しないかぎり、難しい仕事である。
【0003】
キルブライドら(kilbride et al.)の米国特許第5,000,888号にはリボフラビン(riboflavin)スラリーを噴霧乾燥して顆粒にすることが開示されている。該スラリーは約10〜50部(重量)のリボフラビン、約0.5〜15部の結合剤及び約50〜75部の水からなり、その混合物は約40〜75重量%の水を含有する。具体例では、該方法によれば94重量%のリボフラビン、5重量%の結合剤及び1重量%の水を含有する最終組成物が生成せしめられている。随意の特徴(optional feature)として、該噴霧乾燥は少量の吸収剤、例えば二酸化ケイ素、炭酸マグネシウム又はリン酸ジ−又はトリカルシウムの存在下で実施することができる。
【0004】
キルブライド(米国特許第4,994,458号)は回転式流動床造粒器(rotary fluidized bed granulator)を介して作られたリボフラビン組成物を教示している。該方法の製品は約75〜99.5重量%のリボフラビン及び約0.5〜25重量%の結合剤例えば殿粉、セルロース、デキストリン又はゼラチンを含有してなる。
【0005】
シユミツトら(Schmidt et al.)(米国特許第4,533,674号)には少くとも90重量%のアスコルビン酸、最大9重量%の結合剤、0.2〜2重量%の吸収剤例えば二酸化ケイ素、及び0.2〜5重量%の潤滑剤を含有する粉末の製造方法が教示されている。
【0006】
オノら(Ono et al.)(EP416,773)にはビタミンが殿粉とデキストリン例えばマルトデキストリンとの混合物中に分散されたビタミンB12組成物が記載されている。デキストリンと殿粉を一緒に混合し、ビタミンB12の水溶液を添加してスラリーを形成し、そしてそれを噴霧乾燥して組成物を形成する。該ビタミンB12は組成物中のビタミン、デキストリン及び殿粉の全重量を基準にして約0.05〜1.0重量%で該乾燥組成物中に存在する。
【0007】
カナロンガら(Cannalonga et al.)(米国特許第3,914,430号)にはビタミンと加水分解したゼラチンを含有する凝集粉末を製造するための噴霧乾燥技術が教示されている。該技術には水、ビタミン及び加水分解したゼラチンの乳化液を有する噴霧乾燥室中に吸収剤例えば二酸化シリコン又はリン酸二カルシウムを導入することが含まれる。該吸収剤粒子は乳化液成分上に被覆され凝集体を形成する。得られる製品の例には加水分解したゼラチン中にカプセル化されたビタミンE、加水分解したゼラチン中にカプセル化されたビタミンA、アラビアゴム(gum acacia)中にカプセル化されたビタミンA、加水分解したゼラチン中にカプセル化されたビタミンD及びマルトリン(maltrin)中にカプセル化されたリボフラビンが含まれる。dl−α−トコフエロール酢酸がビタミンとして用いられる場合、得られる粉末は25〜32 lbs/ft3の範囲の蒿密度(bulk density)を有する。
【0008】
キヤバリら(Cavalli et al.)(米国特許第3,396,226号)には最大約80重量%のアスコルビン酸、最大約50重量%の微結晶セルロース及び/又はトウモロコシ殿粉、及び微量の潤滑剤例えばステアリン酸カルシウムを含有する乾燥混合組成物が教示されている。
【0009】
ストイルら(Stoyle et al.)(米国特許第3,293,132号)には、75〜95重量%のアスコルビン酸、5〜25重量%の炭水加物例えば蔗糖又は殿粉、及び0.5〜7重量%の結合剤例えばゼラチンを含有する組成物が開示されている。該組成物は、炭水化物と結合材を水に溶かし、アスコルビン酸を添加して40〜60重量%の固体を有するスラリーを形成し、均質化したスラリーを噴霧乾燥して粉末を形成することにより製造される。この粉体から錠剤を形成するために、圧縮(成形)の前に潤滑剤例えばステアリン酸マグネシウム及び他の成分例えば二酸化ケイ素を添加してもよい。
【0010】
シユミツトら(Schmidt et al.)(WO85/01877)には、水溶性ビタミン例えばアスコルビン酸、その塩、葉酸又はビオチン、結合剤例えばゼラチン又はセルロース、潤滑剤例えばステアリン酸、及び好ましくは更に吸着剤例えば二酸化ケイ素を含有する組成物が教示されている。他の賦形剤例えば蔗糖、殿粉、等を存在させてもよい。該組成物は、水溶性ビタミンと結合材の水性スラリーを潤滑剤及び好ましくは更に吸着剤の存在下に噴霧乾燥することにより製造する。
【0011】
【発明の開示】
本発明の実質的に乾燥した微量栄養素組成物は、約15重量%以下の微量栄養素、結合しうる量の結合剤及び約40メッシュ乃至約325メッシュの粒径を有する密度を高める量(densifying amount)の密度向上剤(densifying agent)を含んでなり、そして約0.7g/cm3乃至約1.2g/cm3のタッピング後の密度(tapped density)を有しており、密度向上剤は微量栄養素及び結合剤で実質的に被覆されている。
【0012】
本発明の実質的に乾燥した組成物は、直接混和性(direct blendability)、優れた流動特性(flow property)、高密度、及び優れた色及び化学的安定性を有し、それが食料品への添加物としての又は錠剤中での使用に非常に適したものとしている。
【0013】
本発明の実質的に乾燥した微量栄養素組成物は、微量栄養素及び結合剤の被覆中に実質的に取り囲まれた密度向上剤のコアを特徴とする。結合剤は、密度向上剤の中心コアのまわりに微量栄養素を接着させる。このような積層構造を特徴とする際には、組成物の粒子は、相対的に均一でありそして粒子の外側の微量栄養素は容易に利用されやすい(accessible)。従つて、組成物の粒子により形成された粉末は、実質的に均一でありそして錠剤に成形するのに適当な密度である。
【0014】
本発明の「実質的に乾燥した」微量栄養素組成物は、その湿分含量が約1重量%〜約5重量%の範囲に入る程度の乾きである。この実質的乾燥度の結果、それらはとりわけ優れた自由流動特性(free−flowing property)を特徴とする。
【0015】
本発明の組成物に適した代表的微量栄養素は、ビタミンB12、葉酸、ビオチン及び栄養上有用なそれらの誘導体である。該微量栄養素は一般に全組成物の最大約15重量%の量で組成物中に存在する。好ましくは、ビタミンB12又はビオチンは全組成物の約0.5〜約5重量%の量、最も好ましくは約1重量%の量で存在する。葉酸については、好ましい量は約5〜約15重量%の範囲、最も好ましくは約10重量%である。
【0016】
本発明に適したビタミンB12の種類には、シアノコバラミン(cyanocobalamin)、シアノコバラミン水和物及び天然及び合成コバラミン類の群(family)の栄養上有用ないずれもが包含される。葉酸及びビオチンはそのままで又は栄養上有用なそれらのいかなる誘導体としても存在することができる。
【0017】
本明細書で用いられる「微量栄養素」という語は、シアノコバラミン、葉酸又はビオチンそれ自身の如き単一の微量栄養素化合物又は2又はそれ以上の微量栄養素化合物を指すことができる。パーセンテージ(%)重量データは、場合に応じて単一の微量栄養素又は存在する2又はそれ以上の微量栄養素の総量に関するものと適宜理解されるべきである。類似の考慮が「結合材(binder)」及び「密度向上剤(densifying agent)」の語にも適用される。
【0018】
本発明の組成物は結合剤を含有し、それは実質的に乾燥した組成物総量の略7〜10重量%の量で好ましくは存在する。適切な結合剤には、例えば通常ポリマーとしての性質を有し、粘着特性を有し、また活性物質(微量栄養素)を密度向上剤に付着させることができ、更に化学的加水分解、酸化及び通常その劣化に導くところの何らかの他の不利な効果から該活性物質を保護することができる材料が含まれる。好ましい結合剤はマルトデキストリン類、ゼラチン類、殿粉類、及びセルロース類であり、マルトデキストリン類が最も好ましい結合剤である。好ましくは該結合剤は実質的に乾燥した組成物総量の略7〜8重量%の量で存在する。
【0019】
本発明の組成物はまた密度向上剤を、好ましくは実質的に乾燥した組成物総量の略75〜92重量%、より好ましくは略80〜90重量%の量で含有する。代表的な密度向上剤には、例えばアルカリ土類硫酸塩、炭酸アルカリ及びアルカリ土類リン酸塩が含まれる。好ましい密度向上剤は、硫酸カルシウム、硫酸バリウム及びリン酸二カルシウム2水和物である。上記の如く該組成物の製造において用いられる密度向上剤は、略40メツシユ〜略325メツシユの粒子径を有する。
【0020】
微量栄養素、結合剤及び密度向上剤のみならず、本発明の実質的に乾燥した微量栄養素組成物には、好ましくは二酸化ケイ素も含有される。存在させる場合、該二酸化ケイ素は好ましくは組成物全体の約0.5〜約1.5重量%の範囲の量で存在する。
【0021】
本発明の組成物は典型的には約0.7g/cm3〜約1.2g/cm3のタッピング後の密度(tapped density)を有する。好ましくは該組成物のタッピング後の密度は約0.8g/cm3〜約1.1g/cm3である。
【0022】
指示された“タッピング後の”密度(“tapped” density)は、商業的に入手可能なファンデルカンプタップ密度試験機(Van der Kamp tap density tester)で決定されるタッピング後の密度である。手順は、微粉末状(pulverous)又は顆粒状試験物質50グラムを仕込んだ100mlの目盛り付きシリンダをタップ密度試験機に入れ、タップ当たり1.9cmの移動距離で秒当たり3タップ(運動)加えることを含む。100タップの後、目盛り付きシリンダ中の試験物質の容積を測定する。この手順を、各回新たな50グラムの試験物質を使用して、数回繰り返し、そして最終のタッピング後の密度の計算には、測定された容積の平均が採用される。
【0023】
本発明の他の側面は、少くとも35重量%の水及び最大65重量%の固形物を有してなる水性懸濁液(aqueous suspension)であり、そこの固形物は全固形物の最大15重量%の溶解した又は分散した微量栄養素、略7〜10重量%の結合材、及び略75〜92重量%の実質的に水不溶の密度向上剤が含まれる。典型的には本発明の懸濁液は約1.4g/cm3〜約1.6g/cm3の密度である。例えば本発明の懸濁液は、室温(23℃)且つ65%固形物含量で、略1.57g/cm3(1%ビオチン)、1.57g/cm3(1%シアノカバロミン)又は1.44g/cm3(10%葉酸)の密度を有する。対照的に、従来の噴霧乾燥した供給溶液(feed solution)は、約0.98〜約1.2g/cm3の範囲の密度を有する。或る代表的な従来の噴霧乾燥した供給溶液の密度を下表に示す:
【0024】
【表1】
本発明の水性懸濁液は噴霧乾燥して、本発明の実質的に乾燥した微量栄養素組成物とすることができる。
【0025】
本発明の他の側面は、本発明の実質的に乾燥した微量栄養素組成物を製造するのに用いられる方法に関する。この方法は、a) 水に適当量の微量栄養素及び結合剤を溶解又は分散し、b) 工程a)で得られる溶液又は懸濁液に適当量の密度向上剤を懸濁させ、そしてc) 工程b)で得られる懸濁液を噴霧乾燥して所望の実質的に乾燥した微量栄養素組成物を生成させる、工程を特徴とする。
【0026】
本発明の水性懸濁液は、適当な量の固形及び水を使用して、前記した工程a)及びb)に従つて製造される。懸濁液は工程b)で形成される。何故ならば、密度向上剤は工程a)で形成された溶液又は分散液に実質的に不溶性であるからである。
【0027】
本発明の方法は、そのようにして得られた実質的に乾燥した微量栄養素組成物の粒径の調節が自動的になされる。即ち、プロセス工程c)の噴霧乾燥条件を操作する必要なしに調節されるという点で有利である。この利点は、微量栄養素及び結合剤の独特の組み合わせの使用及びプロセス工程a)で得られる水中の微量栄養素及び結合剤の溶液及び懸濁液に実質的に不溶性である密度向上剤(約40メッシュ乃至約325メッシュの粒径)の粒径選択に帰すことができる。本方法においては、密度向上剤はコアとして働き、このコアには微量栄養素が結合剤の助けを借りて接着している。結果として、密度向上剤自体の粒子よりも僅かに大きい寸法の粒子が得られる。
【0028】
好ましくは噴霧乾燥器に入口温度は180℃〜200℃であり、出口温度は85℃〜110℃であり、入口と出口の間の全体の温度変化は略70℃〜115℃である。噴霧乾燥の方法は当該技術分野で周知であるので、本発明に必要な特定の噴霧乾燥プロセス条件は臨界的でなく、また当業者であれば決定することができる。このように、他の要因の中で、噴霧乾燥は好ましくは二酸化ケイ素の存在下に実施され、この場合用いられる二酸化ケイ素の量は、組成物総量の約0.5〜約1.5重量%の量で二酸化ケイ素を含有する実質的に乾燥した微量栄養素組成物を形成するようなものであることが好ましい。
【0029】
本発明の方法の特に好ましい態様においては、ビタミンB12、マルトデキストリン及び硫酸カルシウムを各々略1:10:89の重量比で3固形物成分として用い、そして工程b)で得られた懸濁液を最終製品にも二酸化ケイ素が約0.5〜1.5重量%の量で含有されるような二酸化ケイ素の存在下で噴霧乾燥する。
【0030】
【実施例】
以下実施例により本発明をさらに具体的に説明する:
一般に本発明の組成物を製造する手順は、ほぼ45〜60℃の調合に必要な量の蒸留した又は脱イオン化した水を適当な容器に仕込むことを必要とする。連続的に撹拌しながら、調合に必要な量の結合剤を添加し、溶けるまで混合する。そして微量栄養素を該溶液に添加し、完全に溶解または分散するまで混合する。該溶液に調合に必要な量の不溶性密度向上剤を加え、そのスラリーを均質な流動特性が得られるまで混合する。そしてそのスラリーを従来の方法で噴霧乾燥することができる。
【0031】
実施例1
1%ビタミンB 12 調合剤
6lの容器中で1500mlの水を略70℃に加熱した。その水に200gのマルトリン(Maltrin)MD 040(マルトデキストリン)を添加し、溶けるまで連続的に混合した。そして25.0gのビタミンB12水和物(88.1%B12)を該溶液に添加し、その溶液をビタミンが溶解するまで混合した。連続的に混合しながら、硫酸カルシウム(1775g)を均一な懸濁液が得られるまで該ビタミン溶液にゆつくり添加した。そしてその懸濁液を、入口温度185℃、出口温度100℃、回転速度15,000rpmである Niro 40 Utility 噴霧乾燥器に、1.5wt%の二酸化ケイ素(SyloidR74)を乾燥器に同時に供給しながら、重力供給(gravity feed)した。
【0032】
得られた実質的に乾燥した組成物のタッピング密度(tapped density)は0.88g/cm3(54.9 lb/ft3)であつた。
【0033】
実施例2
10%葉酸調合剤
6lの容器中で1000mlの水を略60℃に加熱した。その水に200gのマルトリンMD 040(マルトデキストリン)を添加し、溶けるまで連続的に混合した。そして240gの葉酸(92%)を該溶液に添加し、その溶液を葉酸が溶解するまで混合した。連続的に混合しながら、更に1000mlの水と一緒に硫酸カルシウム(1560g)を、均一な懸濁液が得られるまで該葉酸溶液にゆつくり加えた。そしてその懸濁液を、入口温度180℃、出口温度90℃〜100℃、回転速度20,000rpmである Niro 40 Utility 噴霧乾燥器に、1.5wt%の二酸化ケイ素(SyloidR74)を該乾燥器に同時に供給しながら、重力供給した。
【0034】
得られた実質的に乾燥した組成物のタッピング後の密度は0.89g/cm3(55.6 lb/ft3)であつた。
【0035】
実施例3
1%ビオチン調合剤
6lの容器中で1500mlの水を略70℃に加熱した。その水に200gのマルトリンMD 404(マルトデキストリン)を添加し、溶けるまで連続的に混合した。そして22.0gのビオチン(Biotin)USP, Food Chemicals Codex(FCC)を該溶液に添加し、その溶液をビオチンが分散するまで混合した。連続的に混合しながら、硫酸カルシウム(1778g)を均一な懸濁液が得られるまで該ビオチン溶液にゆつくり加えた。そしてその懸濁液を、入口温度190℃〜200℃、出口温度100℃〜110℃、回転速度15,000rpmである Niro 40 Utility 噴霧乾燥器に、1.5wt%の二酸化ケイ素(SyloidR74)を該乾燥器に同時に供給しながら、重力供給した。
【0036】
得られた実質的に乾燥した組成物のタッピング前の蒿密度(loose bulk density)は86.5g/100cm3(54 lb/ft3)であり、タッピング後の密度(tapped density)は103.0g/100cm3(64.3 lb/ft3)であつた。
【0037】
実施例4
1%ビオチン調合剤
6lの容器中で1500mlの水を略70℃に加熱した。その水に200gのマルトリンMD 404(マルトデキストリン)を添加し、溶けるまで連続的に混合した。そして22.0gのビオチンUSP、FCC、を該溶液に添加し、その溶液をビオチンが分散するまで混合した。連続的に混合しながら、リン酸二カルシウム・2水和物(1778g)を均一な懸濁液が得られるまで該ビオチン溶液にゆつくり加えた。そしてその懸濁液を、入口温度190℃〜200℃、出口温度100℃〜110℃、回転速度15,000rpmである Niro 40 Utility 噴霧乾燥器に、1.5wt%の二酸化ケイ素(SyloidR74)を該乾燥器に同時に供給しながら、重力供給した。
【0038】
得られた実質的に乾燥した組成物のタッピング前の蒿密度は76.6g/100cm3(47.8 lb/ft3)であり、タッピング後の密度は87.9g/100cm3(54.9 lb/ft3)であつた。
Claims (10)
- 15重量%以下の量の微量栄養素、7〜10重量%の量の結合剤及び420ミクロン(40メッシュ)乃至44ミクロン(325メッシュ)の粒径を有する75〜92重量%の量の密度向上剤を含んでなり、0.7g/cm3乃至1.2g/cm3のタッピング密度を有し且つその水分含有量が1〜5重量%の範囲内である程度まで乾燥されており、その際密度向上剤は微量栄養素が結合剤により接着せしめられるコアとして作用することを特徴とする微量栄養素組成物。
- 該微量栄養素がビタミンB12、葉酸又はビオチンである請求項1に記載の組成物。
- 該結合剤がマルトデキストリン、ゼラチン、セルロース又は殿粉である請求項1又は2に記載の組成物。
- 該密度向上剤がアルカリ土類硫酸塩、炭酸アルカリ又はアルカリ土類リン酸塩である請求項1〜3のいずれかに記載の組成物。
- 該密度向上剤が硫酸カルシウム、硫酸バリウム又はリン酸二カルシウム2水和物である請求項4に記載の組成物。
- 組成物全体に基いて、結合剤が7〜8重量%の量で存在し、密度向上剤が80〜90重量%の量で存在する請求項1〜5のいずれかに記載の組成物。
- 該微量栄養素、結合剤及び密度向上剤に加えて、二酸化ケイ素を含んでなる請求項1〜6のいずれかに記載の組成物。
- 二酸化ケイ素が組成物全体に基いて0.5〜1.5重量%の範囲内の量で存在する請求項7に記載の組成物。
- 少くとも35重量%の量の水及び最大65重量%の量の固形分を含んでなり、該固形分は全固形分の最大15重量%の量の溶解又は分散した微量栄養素、7〜10重量%の量の結合剤及び75〜92重量%の量の粒径が420ミクロン(40メッシュ)乃至44ミクロン(325メッシュ)である水不溶性密度向上剤を含んでなる水性懸濁液。
- a)水に適当量の微量栄養素及び結合剤を溶解又は分散させ、
b)工程a)から得られる溶液又は分散液に適当量の密度向上剤を懸濁させ、そして
c)工程b)から得られる懸濁液を噴霧乾燥して所望の組成物を生成させる、工程を特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の微量栄養素組成物の製造方
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