JP4139896B2 - エマルションの作製方法及びエマルション - Google Patents
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Description
本発明は、脂肪酸、高級アルコールまたは油脂（脂肪酸とグリセンリンとのトリエステル、即ちトリグリセリドを主成分とする物質）を分散相、水を連続相とするエマルションの作製方法とこの作製方法によって得られた分散相粒子径が微細なエマルションに関する。
エマルションの製法としては、ミキサー、コロイドミル、ホモジナイザー等を用いる方法や超音波等で分散させる方法が一般的である（非特許文献１）。しかしながら、ホモジナイザー等を方法では、連続相中の分散相粒子（Ｏ／Ｗ型エマルションの場合は油滴）の粒径分布の幅が大きいという欠点がある。
一般的なエマルションの作製方法の代わりに、均一な細孔を持つ多孔質ガラス膜を通して連続相に送り込み均質なエマルションを製造する方法が提案されている（特許文献１）。
更に上記特許文献よりも分散相粒子の粒径の均一性を高めるため、基板（例えばシリコン基板）によって連続相と分散相とを隔離するとともに、当該基板に形成した貫通孔を通して分散相を連続相中に送り込む方法が提案されている（特許文献２）。
特許文献１：特開平２−９５４３３号公報特許文献２：特開２００２−１１９８４１号公報
非特許文献１：エマルションの化学（朝倉書店：１９７１）
上述した従来の作製方法によって得られるエマルションの分散相粒子の粒径はせいぜい１００ｎｍ程度であり、これ以下の粒径の分散相粒子を得るのは理論的には可能であるが、実際には困難である。
例えば、特許文献２に開示される装置は本発明者らが開発したものであるが、分散相粒子の粒径を貫通孔の径よりも小さくすることはできず、ｎｍ単位の分散相粒子を得るには貫通孔の径をそれ以下にしなければならず、基板の作製が極めて難しくなる。
また、本発明者らは高温高圧下で水と脂肪酸とを接触させると、脂肪酸が水に溶解することの知見は得ているが、この水溶液を室温に戻すと脂肪酸は塊になってそのまま析出することも判明している。
以上の問題点を解決するため本発明に係るエマルションの作製方法は、脂肪酸、高級アルコールまたは油脂と水とを高温高圧下で接触せしめることで水に脂肪酸または油脂を溶解せしめ、この脂肪酸または油脂を溶解した水溶液に乳化剤を共存させるとともに当該水溶液を冷却（放冷または強制冷却）することで、分散相を脂肪酸または油脂とし連続相を水としたエマルションとする。
前記油脂としては各種の機能性油脂、例えばＥＰＡ、ＤＨＡ、カトテイノイドなどが挙げられ、特にトマトのリコピンは熱安定性に優れるため本発明方法が好適に適用される。
上記高温高圧とは、例えば、温度は１７０℃以上、圧力は１ＭＰａ以上とすることが好ましい。また、用いる乳化剤としてはイオン性乳化剤よりも非イオン性乳化剤の方が分散相粒子径を小さくできることが実験の結果判明している。
また、前記乳化剤の添加時期としては、脂肪酸と接触する前の水に乳化剤を加えておいてもよいが、脂肪酸または油脂を溶解せしめた後の水溶液に添加する方が効率的である。
上記の方法によれば、分散相粒子（油滴）の平均メディアン径が１００ｎｍ以下のエマルションを得ることができる。油滴が１００ｎｍで均一なものは従来実質的に得られておらず、医薬品、食品、化粧品などの分野で極めて有効である。
本発明に係るエマルションの作製方法によれば、脂肪酸、高級アルコールまたは油脂が溶解した水溶液を、極めて低い乳化剤濃度で、微細で均一な分散相粒子が含まれるエマルションに変換することができる。
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るエマルションの作製に用いる装置の概略図であり、図中１は恒温装置であり、この恒温装置１内にガラスビーズ（直径約３ｍｍ）を入れた耐圧製容器２が配置され、この耐圧製容器２内には脂肪酸（例えばオクタン酸）、高級アルコールまたは油脂が満たされている。
また恒温装置１外には、水を貯留する容器３、乳化剤水溶液を貯留する容器４が配置され、容器３内の水はポンプ５、配管６および予熱コイル７を介して耐圧製容器２内に送り込まれ、耐圧製容器２内の脂肪酸、高級アルコールまたは油脂と接触する。尚、耐圧製容器２内では下層が水（５ｍｌ）、上層が脂肪酸（１１ｍｌ）に分離する。
耐圧製容器２からの配管８は恒温装置１外の三方弁９につながり、この三方弁９には前記乳化剤水溶液を貯留する容器４からの配管１０がつながり、ポンプ１１によって三方弁９に乳化剤水溶液が送り込まれる。また三方弁９の出口ポートからの配管１２は背圧弁１３を介して試料回収容器１４につながっている。尚、背圧弁１３によって系の圧力は１５ＭＰａに保たれる。
前記耐圧製容器２に送り込まれた水には高温高圧下で脂肪酸等が溶解し、更にこの水溶液は配管８を介して耐圧製容器２から導出され、三方弁９において乳化剤と混合され、更に室温程度まで放冷によって冷却される。この冷却の過程でサブミクロン単位の微細な分散相粒子が析出しエマルションが作製される。
上記の装置を用いて行った具体的な実施例について説明する。
（実施例１）
非イオン性乳化剤としてＭＬ−７５０を用いエマルションを調製した。得られたエマルション中の油滴のメディアン径（体積基準；ｄｐ）と乳化剤濃度との関係、及び油分濃度と乳化剤濃度との関係を図２（ａ）、（ｂ）に示す。尚、（ａ）は温度２２０℃、圧力１５ＭＰａ、（ｂ）は温度２３０℃、圧力１５ＭＰａの条件で行った。ここで、エマルション中の油滴径分布はレーザ回折式粒度分布測定装置を用い、油分濃度はガスクロマトグラフィーを用いて測定した。
（実施例１）
非イオン性乳化剤としてＭＬ−７５０を用いエマルションを調製した。得られたエマルション中の油滴のメディアン径（体積基準；ｄｐ）と乳化剤濃度との関係、及び油分濃度と乳化剤濃度との関係を図２（ａ）、（ｂ）に示す。尚、（ａ）は温度２２０℃、圧力１５ＭＰａ、（ｂ）は温度２３０℃、圧力１５ＭＰａの条件で行った。ここで、エマルション中の油滴径分布はレーザ回折式粒度分布測定装置を用い、油分濃度はガスクロマトグラフィーを用いて測定した。
図２（ａ）、（ｂ）から明らかなように、ロータ／ステータ型ホモジナイザーを用いた従来の方法に比べ、本発明方法によれば乳化剤濃度を低くしても、メディアン径ｄｐが９０ｎｍ程度の極めて均質なエマルションが得ることができる。
また、油分濃度（ＯＣ）は乳化剤濃度に依存し、乳化剤濃度が高いほど油分濃度（ＯＣ）が高くなることが分る。
更に図３は、乳化剤としてＭＬ−７５０（０．５％）を用いた場合とホモジナイザーを用いた場合の分散相粒子（油滴）のメディアン径分布を示すグラフであり、このグラフから本発明方法により得られたエマルションの油滴は従来法に比べ１桁以上微細になっていることが分る。
（実施例２）
非イオン性乳化剤としてＴｗｅｅｎ２０を用いエマルションを調製した。得られたエマルション中の油滴のメディアン径（体積基準；ｄｐ）と乳化剤濃度との関係、及び油分濃度と乳化剤濃度との関係を図４に示す。この図４から前記実施例１と同様に、低乳化剤濃度でメディアン径ｄｐが９０ｎｍ程度の極めて均質なエマルションが得られることが分る。前記実施例と異なるのはＴｗｅｅｎ２０の濃度が濃くなると、ｄｐが大きくなる点であるが、原因は不明である。
（実施例３）
イオン性乳化剤としてＳＤＳ（ドデシル硫酸ナトリウム）を用いエマルションを調製した。得られたエマルション中の油滴のメディアン径（体積基準；ｄｐ）と乳化剤濃度との関係、及び油分濃度と乳化剤濃度との関係を図５に示す。この図５から明らかなように、イオン性乳化剤を用いた場合には何れの濃度においても非イオン性乳化剤を用いた場合と比較してｄｐは数〜２０μｍと大きくなってしまうことが分る。
（実施例２）
非イオン性乳化剤としてＴｗｅｅｎ２０を用いエマルションを調製した。得られたエマルション中の油滴のメディアン径（体積基準；ｄｐ）と乳化剤濃度との関係、及び油分濃度と乳化剤濃度との関係を図４に示す。この図４から前記実施例１と同様に、低乳化剤濃度でメディアン径ｄｐが９０ｎｍ程度の極めて均質なエマルションが得られることが分る。前記実施例と異なるのはＴｗｅｅｎ２０の濃度が濃くなると、ｄｐが大きくなる点であるが、原因は不明である。
（実施例３）
イオン性乳化剤としてＳＤＳ（ドデシル硫酸ナトリウム）を用いエマルションを調製した。得られたエマルション中の油滴のメディアン径（体積基準；ｄｐ）と乳化剤濃度との関係、及び油分濃度と乳化剤濃度との関係を図５に示す。この図５から明らかなように、イオン性乳化剤を用いた場合には何れの濃度においても非イオン性乳化剤を用いた場合と比較してｄｐは数〜２０μｍと大きくなってしまうことが分る。
したがって、油滴の微細化を図るには非イオン性乳化剤の方が優れていると言える。
分散相粒子径が１００ｎｍ以下の微細なエマルションは生体利用（ＤＤＳのキャリヤ手段等）が高まり、また連続相が水であるので食品分野での有効利用を図ることができる。
１…恒温装置、２…耐圧製容器、３…水を貯留する容器、４…乳化剤水溶液を貯留する容器、５…ポンプ、６…配管、７…予熱コイル、８…配管、９…三方弁、１０…配管、１１…ポンプ、１２…配管、１３…背圧弁、１４…試料回収容器。
Claims (3)
- 脂肪酸、高級アルコールまたは油脂と水とを温度を１７０℃以上、圧力を１ＭＰａ以上とした雰囲気で接触せしめることで水に脂肪酸または油脂を溶解せしめ、この脂肪酸または油脂を溶解した水溶液に非イオン性乳化剤を共存させるとともに当該水溶液を冷却することで、分散相を脂肪酸または油脂とし連続相を水としたエマルションとすることを特徴とするエマルションの作製方法。
- 請求項１に記載のエマルションの作製方法において、前記乳化剤の添加時期は水に脂肪酸または油脂を溶解せしめた後に行うことを特徴とするエマルションの作製方法。
- 請求項１または請求項２のいずれかに記載の方法にて得られたエマルションであって、分散相粒子の平均メディアン径が１００ｎｍ以下であることを特徴とするエマルション。
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