JPS63196242A - 粉末状の水に分散しうるカロチノイド製剤及びその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、微細粉末状のカロチノイド製剤及びその製法
に関する。この場合カロチノイドは食用油中に溶存し、
この油溶液は微細な油滴状で存在する。この製剤は特に
食品及び飼料の着色に有用である。

カロチノイドは黄色ないし赤色の色調を有する有色顔料
群を形成し、これは自然界に広く分布して多くの食料品
に特徴となる色を与える。

この物質群の最も重要な代表はβ−カロチン、β−アホ
ー！−力ロチナール、カンタキサンチン及びシトラナキ
サンチンである。食品工業及び飼料工業においても製薬
工業においても、この合成により製造可能な物質は、例
えば合成染料の代替物として重要な着色用物質であり、
そして例えばそのプロビタミンＡ活性によって、も重要
とされて（・る。

はとんどすべてのカロチノイドが水に不溶であるが、油
脂に対する溶解性も低い。この限られた溶解性ならびに
強い酸化敏感性は、合成により得られた比較的大粒子の
生成物を直接に食品又は飼料の着色に使用することを妨
げる。なぜならば着色効率が低く、そして大きい結晶状
の物質は吸収が悪いからである。このことはカロチノイ
ドな特に水性媒質（多くの場合それに全く不溶）中で実
際上使用する場合に欠点となる。

着色効率を改善しかつ吸収性を高めるため、有効物質の
結晶の大きさを小さくして粒径を１０μｍ以下にするこ
とを目的とする種々の方法が報告されている。例えばＣ
ｈｉｍｉａ　２１巻６２９頁（１９６７）によれば、β
−カロチンを食用油と一緒にコロイドミル中で、窒素雰
囲気下に粒子径が２〜５μｍになるまで粉砕する。Ｆｏ
ｏｄＴｅｃｈｎｏｌ、１２巻５２７頁（１９５８）によ
れば、この場合は被覆油が同時に有効物質の酸化防止に
役立つ。こうして得られた懸濁液は２０又は３０％の有
効物質を含有し、油脂の着色に利用できる。なぜならば
溶解性が小さいにもかかわらず、このものは普通に用い
られる低い濃度で結晶を溶液状になしうるからである。

油性又は脂肪性の系を純粋な結晶性物質で着色すること
は容易であるが、水性系をこれによって着色することは
実際上できない。食品又は飼料中に含まれる純粋なカロ
チノイドを、人又は動物の器官によって利用することも
、多くのカロチノイドが水に不溶であるため困難である
。

カロチノイドの有機溶剤例えばアルコール及びアルカン
への溶解性も著しく制限されている。

希望する着色性及び吸収性は、できるだけ微細な状態に
よってのみ得られる。１μｍより小さい希望の粒子大き
さは、粉砕により有効物質にほとんど又はわずかじか損
傷を与えないで得られる。

前記方法より進歩した方法においては、有効物質を水と
混合しない溶剤、好ましくは塩素化炭化水素例えばクロ
ロホルム又は塩化メチレンに溶解し、この溶液をゼラチ
ン−糖溶液中に均質混合して乳化し、この乳化液から溶
剤を除去して有効物質を微細結晶状で遊離させる。この
方法はＣｈｉｍｉａ　２１巻３２９頁（１９６７）なら
びに西独特許出願公告１２１１９１１号及び同公開２５
３４０９１号明細書に記載されている。

次いで得られた懸濁液から脱水して、微細粉末を取得す
る。

この方法は乳化液相中の充分高い有効物質濃度を得るた
めに、塩素化炭化水素を使用せねばならないことが欠点
である。塩素化炭化水素を完全に除去することが毒性の
理由から必要であるが、これを工業的に達成することは
困難である。

この欠点は欧州特許６５１９３号の方法により克服する
ことができる。この場合はカロチノイドを揮発性の水と
混合しうる有機溶剤に、５０〜２００℃の温度で場合に
より加圧下に１０秒以内の間に溶解し、得られた分子分
散状溶液を、直ちに膨潤可能なコロイドの水溶液と０〜
５０℃で急速混合して、カロチノイドをコロイド分散状
で沈殿させ、得られた分散液から常法により溶剤及び分
散媒質を除去する。こうして得られたカロチノイド固形
粒子平均大きさは、０．３μｍ以下である。

他の方法（米国特許２８６１８９１号及びオーストリー
特許２０２２７３号参照）によれば、約２０〜４０℃で
液状の食用油中のカロチノイドの過飽和溶液を１００〜
１６０℃で製造°し、この過飽和溶液を水性ゼラチン物
質中に乳化し、この乳化液を常法により乾燥細粒する。

この乾燥粉末を温水中に再分散させると、新たに濁った
橙黄色の乳化液が得られる。これは例えば食品の着色に
用いられる。この着色用製品の重要な応用技術上の性質
は、溶解性、色調、色濃度、濁り及び使用媒質中の安定
性である（１、　Ｃ，Ｂａｕｅｒｎｆｅｉｎｄ、　Ｆｏ
ｏｄ、　Ｔｅｃｈｎｏｌ、　Ｍ　ｒ　１−８１　。

１９５８　）。

前記技術水準の方法により得られた微粒状カロチノイド
製剤をスペクトル光度計で調べると、特に乾燥粉末中の
高濃度例えば２％以上において、可視スペクトル範囲内
の色彩上活性な吸収帯の最大吸収帯における吸光値が、
最大で真正溶液中で得られる値の５０％にすぎないこと
が認められる。このことは経済的見地から大きい欠点と
なる。なぜならば例えば食品の着色の場合にカロチノイ
ドの潜在的有効黒濃度がわずかに５０％までしか利用で
きず、したがって要求する色濃度値を得るためには、色
素の使用量を２倍にせねばならない。そのほかカロチノ
イドにより着色された食品の色調が粒子の大きさ及び物
理的集合状態（固体又は溶液）により強く影響されるこ
とも知られている。技術水準の製品によると、選ばれた
カロチノイドの色調における潜在的に可能な差異の幅を
広く利用し尽くすことができない。さらに水不溶性有効
物質の例えば経口供与による生理的吸収が、粒子の大き
さ及び物理的集合状態により強い影響を受けることも知
られている。したがって技術水準によるカロチノイド製
剤は、最適の生理的吸収のための前提を充足しない。

本発明の課題は、前記の欠点を有しないカロチノイド製
剤の製法を開発することであった。

この課題は、カロチノイドを揮発性の水と混合しうる有
機溶剤に、５０〜２４０℃好ましくは１５０〜２００℃
の温度で、カロチノイドに対し１．５〜２０倍重量の食
用可能な油ならびに乳化剤と共に、場合により加圧下に
急速に溶解し、得られた分子分散状溶液を保護コロイド
の水溶液と０〜５０℃の温度で急速混合することにより
、親水性溶剤成分な水相に移行させ、その際カロチノイ
ドが溶存する疎水性油相を微細分散相となし、そして得
られた２相混合物から常法により溶剤及び水を除去する
ことにより、本発明により解決される。

本発明の操作法によれば、水と混合しうる溶剤中の食用
油の溶液への冷時におけるカロチノイドの低い溶解性が
、より高い温度で明らかに増大され、その高い温度にも
かかわらず、高温における短い滞留時間によって、色調
、色濃度及び生理活性に影響を与える異性化がほとんど
抑制される。このことは目的物質の色調及び色濃度に悪
影響を与える乳化油相の小滴中の再結晶化が温度が低下
したときに起こることを防止するために、熱い油中での
加熱に際して普通は生成する異性化が利用されることと
もちろん矛盾する。したがって本発明の操作法によって
、高温での異性化傾向の抑制にもかかわらず、冷却後に
スペクトル光度計により分子分散状で検出しうるカロチ
ノイドを、再結晶化が防止された顕微鏡的に小さい油滴
の形の過飽和油溶液として含有し、そして技術水準の生
成物と比較して、色濃度が１００％まで高められ、同時
に色調がこれまで得られたことのない程度に改善された
生成物が得られることは予想外であった。

本発明の方法により製造されるヒドロシルは、技術水準
の生成物と比較して、光化学的安定性が５倍以上も優れ
ている。

本発明に用いられるカロチノイドは、着色剤として利用
しうる既知の天然又は合成の化合物であって、その例は
カロチン、リコビン、ビキシン、ゼアキサンチン、クリ
プトキサンチン、シトラナキサンチン、ルティン、カン
タキサンチン、アスタキサンチン、β−アポ−４′−カ
ロチナール、β−アホー８’　−カロチナール、β−ア
ポ−１２′−カロチナール、β−アポ−８′−カロチン
酸、ならびにヒドロキシ−及びカルボキシ含有化合物の
エステル、例えば低級アルキルエステル特にメチルエス
テル及ヒエチルエステルである。特に好ましいものは工
業上入手しゃすいもの、例えばβ−カロチン、カンタキ
サンチン、β−アポ−８′−カロチナール及びβ−アポ
−８′−カロチナール及びβ−アポ−８７−カロチン酸
エステルである。

本発明の方法を実施する・ためには、特に水と混合可能
かつ熱安定で揮発性の炭素、水素及び酸素だけを含有す
る溶剤、例えばアルコール、エーテル、エステル、ケト
ン又はアセタールが適する。特に好ましいものはエタノ
ール、ｎ　−プロパツール、イソプロパツール、１．２
−ブタンジオール−１−メチルエーテル、１．２−７”
ロパンジオール−１−ｎ−プロピルエーテル又はアセト
ンである。一般に溶剤としては、少なくとも１０％まで
水と混合可能で、沸点が２００℃以下であり、モして／
又は１０個以下の炭素原子を有するものを使用すること
が好ましい。

食用油としては、２０〜４０℃で液状のものが用いられ
る。その例は植物油、例えばとうもろこし油、やし油、
ごま油、落花生油、大豆油又は綿実油で、特に好ましい
ものは落花生油である。他の適当な油脂は、豚脂、牛脂
及びバター脂である。食用油は一般にカロチノイドに対
し１．５〜２０倍重量好ましくは３〜８倍重量の量で用
いられ、その際カロチノイド製剤の全油量は、乾燥粉末
とした場合に６０重量％を超えてはならない。

保護コロイドとしては食品及び飼料に許容される普通の
保護コロイドが用いられる。その例はゼラチン、殿粉、
デキストリン、ペクチン、アラビヤゴム、カゼイン、カ
ゼイン化合物、全乳、脱脂乳、粉乳又はこれらの混合物
である。

しかしポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、
メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒド
ロキシプロピルセルロース及びアルギン酸塩も用いられ
る。詳細についてはモルトン著インターナショナル・エ
ンサイクロペディア・オプ・フード・アンド・二：ｓ−
ウドｖジョン９巻（１９７０年）１２８〜１３１頁のフ
ァスト・ソルブル・ビタミンズの記載が参照される。目
的生成物の機械的安定性を高めるためには、コロイドに
軟化剤例えば糖又は糖アルコール、例えばしよ糖、グル
コース、乳糖、転化糖、ソルビット、マンニット又はグ
リセリンを添加することが好ましい。保存性物質として
、ごく少量のパラオキシ安息香酸のメチルエステル又は
プロピルエステル、ソルビン酸又は安息香酸ナトリウム
を添加することもできる。

カロチノイドに対する保護コロイド、軟化剤及び油の割
合は、一般に粉末の乾燥重量に対し０．５〜１０重量％
好ましくは２〜５重量％のカロチノイド、５〜５０重量
％の食用油、１０〜５０重量％の保護コロイド、２０〜
７０重量％の軟化剤ならびに少量の安定剤を含有する目
的生成物が得られるように選ばれる。その場合粉末中に
存在する分子分散状カロチノイドで過飽和された油相の
平均粒径は０．６μｍ以下で、粒度分布の半値幅は５０
％以下である。この生成物は１μｍ以上の大きさの油脂
を実際上含有しない。

有効物質の酸化分解に対する安定性を高めるためには、
安定剤例えばα−トコフェロール、レシチン、三級ブチ
ルヒドロキシドルオール、三級ブチルヒドロキシアニソ
ール、エトキシフィン又はアスコルビルパルミテートを
添加することが好ましい。これは水相又は溶剤に添加す
ることができるが、カロチノイド及び油と一緒に溶剤相
に溶解することが好ましい。

本発明の方法によれば濃色で粘稠な液体が得られ、これ
から溶剤をその沸点に対応して既知の方法により、例え
ば場合により減圧下の蒸留により、あるいは水と混合し
ない溶剤を用いて抽出することにより除去できる。しか
し噴霧乾燥又は噴霧粒状化により、その除去を水の除去
と一緒に行うことが好ましい。

水中に有効物質を０．５μｍ以下の粒径で均一に分布し
て溶解しうる乾燥粉末が得られる。こうして得られる有
効物質のヒドロシルは、その微細分散にもかかわらず光
化学的安定性試験において、きわめて安定である。

場合により微細分散されたカロチノイドで通過又は遠心
分離により溶剤及び大部分の分散媒質が簡単に分離され
うる形に変えることもできる。こうして得られたコアセ
ルベートは、既知の方法で乾燥して顆粒にすることがで
きる。

第１図は本発明の実施態様を説明するための工程図で、
第１、第り及び第■の部分から成る。

第■部は高温部であり、第１部及び第■部の温度は５０
℃以下である。

容器（１）に、選ばれた溶剤中の混合物に対し２〜２０
重量％の濃度のカロチノイド及び油の懸濁液を、場合に
より０．１〜１０重量％の安定剤を添加して用意する。

容器（２）にはカロチノイドを添加しない溶剤が入れで
ある。ポンプ（３）及び（４）により、有効物質懸濁液
及び溶剤を混合室（７）に送る。その際各ポンプの推進
量の選択によって混合比を予定することができ、そして
溶剤及び滞留時間によって混合室中のカロチノイド濃度
を溶液に対し０．５〜１０重量％にする。混合室（７）
の容積は、ポンプ（３）及び（４）の選ばれた推進量に
おいて、その中の滞留時間が好ましくは１秒以下となる
ように定められている。

溶剤は混合室への入口の前で熱交換器（６）により希望
の温度に加熱され、油を含有する有効物質懸濁液は熱を
絶縁した導管（５）を経て送られることにより５０℃以
下の温度に保たれる。混合室（力の中で渦流混合を行う
ことにより、有効物質の溶液を５０〜２４０℃好ましく
は１５０〜２００℃の温度範囲となし、得られた溶液を
短時間の好ましくは１秒より短い滞留時間ののち、導管
（８）を経て第２０°混合室（１１）に送入し、そこで
保護コロイド−軟化剤水溶液を混合することにより、分
子分散状カロチノイド溶液を、有効物質が分子状に分散
する過飽和溶液を含有する油相と、水と混合しうる溶剤
を含有する均質水相に分離させる。次いで分子分散状２
相混合物を、導管（１２）により過圧弁を経て取り出し
、受器（１４）に送る。できるだけ高い有効物質濃度を
得るため、分散液を吸引導管（１５）及びポンプ（９）
を経て循環供給することができる。

過圧弁（１６）の作用で圧力を１バ一ル以上にすると、
新規方法では溶剤をその沸点（常圧での）より高い温度
で使用することができる。

分散液から既知の方法で例えば西独特許出願公開２５３
４０９１号の指示により、噴霧乾燥、噴霧冷却又は粒子
の封入を行うことにより、粉末状製品を分離し、流動床
中で乾燥することができる。

噴霧乾燥するためには、まず好ましくは減圧下の蒸留に
よって又は水と混合しない溶剤で抽出することによって
溶剤を除去するか、あるいは全混合物を噴霧乾燥して噴
霧塔中で水と溶剤を一緒に除去する。

噴霧塔の底部で、乾燥状の又は流下可能なカロチノイド
粉末が得られる。多くの場合にさらに流動床中で完全乾
燥を行うことが好ましい。

水／油／溶剤の分散液中にある微細なカロチノイドを粉
末状に変えるためには、噴霧乾燥により粉末製剤を製造
する代わりに、任意の他の方法を利用することもできる
。

同様に使用できる既知の方法では、例えば溶剤を除去し
た分散液をパラフィン油と共に乳化し、混合物を冷却し
、封入されたカロチノイド粒子からパラフィン油を分離
し、得られたカロチノイド製剤をベンジンで洗ったのち
、流動床中で乾燥する。

本発明の方法において、食用油（これはさらに乳化剤例
えばアスコルビルパルミテート、モノもしくはジグリセ
ライド、モノグリ七ライドと酢酸、くえん酸、乳酸又は
ジアセチル酒石酸とのエステル、ポリグリセリン脂肪酸
エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、プロピレングリ
コール−脂肪酸エステル、ステアロイル−２−ラクチレ
ート又はレシチンを含有し５る）との混合に前記の水と
混合しうる溶剤を使用する場合に、高度の過飽和溶液を
製造することができ、これから微細分散油相中のトラン
ス−シス異性化が抑制されているにもかかわらず、保護
コロイド水溶液の渦流混合により生ずる相分離後に、揮
発性溶剤の例えば蒸留又は噴霧乾燥による分離中も、そ
して冷却後も、有効物質で過飽和された顕微鏡的に微小
な油滴中でカロチノイドの再結晶が起こらないことは全
く予想外であった。

さらに溶剤を含有するカロチノイドの油溶液を保護コロ
イド水溶液と混合することにより相分離が起こり、その
際分散油相が、機械的均質化によっては得られなかった
ような著しく微細な小滴として得られることも予想外で
あった。

この有効物質で過飽和された油相の微細分散状態は、揮
発性溶剤の例えば噴霧乾燥による分離中も不変である。

油相の大部分が０．２μｍの小粒として存在し、そして
同時に１μｍ以上の有効物質粒子が存在しない製品を、
困難なしに製造することができる。このカロチノイド製
剤の吸収スペクトルは、噴震乾燥後も水性媒質に再溶解
したのちも、食用油中のカロチノイドの分子分散状溶液
にとって代表的な吸収帯及び吸収を示す。

実施例１ β−トランスカロチン５Ｉを、イソプロパツール中のア
スコルビルパルミテート４ｇ、α−トコフェロール５ｇ
及び落花生油２０．９の溶液２４０Ｉに懸濁し、圧力制
限弁（１６）により混合室（７）中を２５バールにして
イソプロパツール６６０ｇと混合し、熱交換器（６）で
２２５℃に加熱する。供給速度を懸濁液側では２彫／時
、溶剤側では３−ｅ／時として、混合室（７）内の滞留
時間は０．３５秒である。その際１９０℃の温度で生じ
た分子分散状溶液を、混合室（１１）に送り、そこで２
７Ｊ／時の供給速度で、Ｉ　Ｎ−ＮａＯＨ４０００ｇで
ｐＨ９にしたゼラチン６０＆及びしよ糖９０ｇの水溶液
と渦流混合することにより、β−カロチンに過飽和に溶
解して含有する微細分散油相を形成して相分離を起こさ
せる。受器（１４）に黄色の色調を有し温度が５０℃の
微細分散２相混合物が得られる。プロトン相関スペクト
ル分析により粒径を分析すると、油相の平均粒径は分布
幅±４０％において２１０　ｎｍである。

蒸留装置で減圧下に５０℃で溶剤を分離すると、粘稠な
液体が得られ、これを噴霧乾燥すると安定な水溶性乾燥
粉末にすることができる。

そのβ−カロチン含量は２．４重量％である。この乾燥
粉末を冷水に再溶解すると、その中で油相が再び粒径が
２２０　ｎｍ±３０％の微細分散て 相とし、存在する黄色溶液が得られる。

スペクトル光度計により調べると、この溶液は第２図ａ
に示すβ−カロチンに特有の吸収帯を有する分子分散状
溶液である。これに対し技術水準の方法によれば、同じ
有効物質濃度の水溶液において特有なβ−カロチン固体
スペクトル（第２図ｂ）を示す吸収スペクトルが認めら
れる。吸収極大における吸収値の比は２．１である。本
発明の方法によると、色濃度において技術水準のものよ
り２倍以上優れた製品が得られる。

特に微細で高い色濃度にもかかわらず、ヒドロシルは光
安定試験において優れた安定性を示す。標準の照射条件
下に２７０分の照射時間において、有効物質の損失は１
０％である。技術水準の方法により製造されたβ−カロ
チン含量が２．４％の製品では、有効物質の１０％の損
失は、同じ照射条件下で既に５０分後に観察される。

実施例２ 実施例１と同様に操作し、ただしβ−トランスカロチン
１０ｇ、アスコルビルパルミテート８ｇ及び落花生油４
０．９を使用して、β−カロチンで過飽和した油相が２
４９　ｎｍ±５２％の平均粒径を有する顕微鏡的に微細
な小滴として存在する２相混合物が得られる。

噴霧乾燥して得られた乾燥粉末は、有効物質含量が５％
で、水に再溶解すると平均粒径が２８９　ｎｍ±５４％
のヒドロシルが得られる。技術水準の製品と比較すると
、吸収極大の吸光比は１．８である。

実施例６ 実施例１と同様に操作し、ただしカンタキサンチン５ｇ
を使用すると、水に再溶解したのち、平均粒径が１９１
　ａｍ±４２％のヒドロシルを生成する乾燥粉末が得ら
れる。理論的極大値の９０％において吸収極大における
吸光値はλ＝４７８　ｎｍであり、技術水準の製品では
同じ吸光値を、理論値の最大５０％において与える。

実施例４ 実施例１と同様に操作し、ただし保護コロイドとしてア
ラビヤゴム６０ｇを使用すると、水に再溶解したのち平
均粒径が３５９　ｎｍ±４２％のヒドロシルを生成する
乾燥粉末が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施態様を説明するための工程図であ
って、１はカロチノイド及び油の懸濁液の容器、２は溶
剤の容器、７及び１１は混合室、１４は受器である。第
２図は本発明の製品（ａ）と技術水準の製品（１））の
吸収スペクトル図である。 出願人　　バスフ・アクチェンゲゼルシャフト代理人　
弁理士　小　　林　　正　　雄ＩＧ　１ ｉＧ　２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、カロチノイドを揮発性の水と混合しうる有機溶剤に
   、５０〜２４０℃の温度でカロチノイドに対し１．５〜
   ２０倍重量の食用油及び乳化剤と共に急速に溶解し、こ
   れを直ちに保護コロイドの水溶液と０〜５０℃の温度で
   混合することにより、親水性溶剤成分を水相に移行させ
   、その際カロチノイドを溶解含有する疎水性油相を微細
   分散相となし、そして得られた２相混合物から溶剤及び
   水を除去することにより得られた、カロチノイドが食用
   油中に溶存し、そして油溶液が小滴状で粉末状母体中に
   分散している粉末状の水に分散しうるカロチノイド製剤
   。 ２、カロチノイドを揮発性の水と混合しうる有機溶剤に
   、５０〜２４０℃の温度でカロチノイドに対し１．５〜
   ２０倍重量の食用油ならびに乳化剤と共に急速に溶解し
   、得られた分子分散状溶液から０〜５０℃の温度で直ち
   に保護コロイドの水溶液と混合することにより、親水性
   溶剤成分を水相に移行させ、その際カロチノイドを溶解
   含有する疎水性油相を微細分散相となし、そして得られ
   た２相混合物から溶剤及び水を除去することを特徴とす
   る、カロチノイドが食用油中に溶存し、そして油溶液が
   小滴状で存在する粉末状の水に分散しうるカロチノイド
   製剤の製法。 ３、カロチノイドを１５０〜２００℃の温度で溶解する
   ことを特徴とする、第２請求項に記載の方法。 ４、カロチノイドを１秒以内に溶解し、得られた溶液を
   直ちに保護コロイドの水溶液と混合することにより冷却
   し、そして微細分散した２相混合物に移行させることを
   特徴とする、第２請求項に記載の方法。