TWI402084B - 微膠囊及其製造方法 - Google Patents

Description

微膠囊及其製造方法

本發明係有關於一種微膠囊，特別是有關於一種可耐熱且遮蔽苦味之微膠囊。

萃取自天然物的機能性成分常帶有苦澀味或令人不悅風味，且易受光、氧氣、水及熱的破壞。微粒包覆技術可提供保護，以增加安定性、遮蔽不良氣味、耐熱及控制釋放的功效(DeZarn,1995；Schrooyen et al,2001)。以靈芝為例，其含有多種特殊成分如多醣體、三萜類、小分子蛋白質LZ－8、腺嘌呤核甘、胺基酸及有機鍺等。這些成分具有提昇人體免疫力，如活化巨噬細胞、自然殺手細胞、T細胞、肥胖細胞及B細胞等，以達到抗腫瘤、抗過敏、抗老化、抗發炎及抗癌的功效，也可用來調節血糖、血壓，改善神經衰弱的問題，然其中的三萜類具有強烈苦味，導致靈芝粉末無法直接添加於食品中。

Akira(1985)在即溶咖啡包中加入靈芝粉末，利用咖啡的苦味來遮蔽靈芝苦澀味，同時減少咖啡因的用量。Takeo(2002)則是將人參與靈芝一起熬煮，以控制苦味強度，用以開發降脂茶產品。Masahiro(1985)是將靈芝液與等比例β－環狀糊精混合，以降低苦味，但上述這些方法僅能添加低濃度的靈芝。KR 2002/0031111是以纖維素、脂肪酸酯及丙烯酸酯當作膜衣材料，包覆人蔘萃取物，來達到遮味的效果。KR 2002/00368417則是在中藥萃取物造粒後，包覆上水溶性多醣類膜衣，來達到防止吸濕的目的。

擠壓/搓圓法的研究源自1970年代，在製程上分為濕式混料(wet mass)、擠壓、搓圓及乾燥等步驟，已被應用在製藥工業、農業的殺蟲劑、飼料及聚合體工業。製藥工業上的應用是以製備圓粒為主(Aulton,2001)，因圓粒在藥物傳送系統中具有減少藥物對腸胃道刺激及減少副作用的優點。另，圓粒可提供良好的流動性及光滑表面，有利於進一步進行膜衣包覆(Vervaet,et al.,1995)。1950年Wurster提出的流動床膜衣包覆技術(fluidized bed coating)，長久以來被製藥工業應用在緩釋長效劑型、遮味及外觀增亮。

US 2007/0160677先將水溶性藥物包埋在硬脂酸、棕櫚酸、甘油酯或氫化植物油等油性壁材中，以離心擠出法製成圓粒，再以HPMCP－55腸溶性壁材進行膜衣包覆，以製備耐胃酸而於腸中釋出之腸溶劑型。US 5,830,883開發60~70%去乙烯化，分子量介於3.5kDa~250kDa的幾丁聚醣，其中分子量為3.5kDa~75kDa之幾丁聚醣最適合用於錠劑、膜衣及藥物載送系統，主要是利用離子鍵結使藥物與幾丁聚醣混合產生錯合物，藉以提供延長釋出藥物的功能。US 5,217,720是將活性物質、乳糖混合製成錠劑或進行造粒、擠壓製成圓粒，再以幾丁聚醣進行第一層的膜衣包覆，接著，以醋酸羥丙基甲基纖維素琥珀酸酯或羥丙基甲基纖維素酞酸醋進行第二層的膜衣包覆，用以製備腸釋出之口服藥品。JP 01165519A2是將水溶性或脂溶性維生素與明膠、幾丁聚醣、脂肪酸均勻混合，經乳化、噴霧乾燥後製備出粒狀維生素，以改善其崩解與釋出。

現有微粒包覆技術在食品方面的應用較偏重即溶與咀嚼釋放，所使用的技術以噴霧乾燥、造粒及冷凍乾燥居多。製藥工業上則著重於控制釋放(胃或腸釋出)及釋出速度，有時加上速溶的遮味膜衣，然，所使用的某些材料不適用於食品添加上，目前尚無開發出耐熱、具遮蔽苦味且可於腸胃中釋出之水溶性機能成分微膠囊。

本發明之一實施例，提供一種微膠囊，包括：一微粒，包含一水溶性機能性成分、一結合劑與一賦型劑；以及一膜衣材料，包覆該微粒。

本發明之一實施例，提供一種微膠囊之製造方法，包括：濕式混合一水溶性機能性成分、一結合劑與一賦型劑，以形成一混合物；對該混合物進行一擠壓步驟與一搓圓步驟，以形成一微粒；以及包覆一膜衣材料於該微粒表面，以形成一微膠囊。

為讓本發明之上述目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

本發明之一實施例，提供一種微膠囊，包括一微粒，包含一水溶性機能性成分、一結合劑與一賦型劑，以及一膜衣材料，包覆微粒。

上述水溶性機能性成分可來自植物的水溶性萃取物，例如中草藥、兒茶素或靈芝，且可含有苦、澀味成分。上述結合劑可包括澱粉、水或萃取物溶液，而賦型劑可包括微晶纖維素或柑橘纖維。

上述膜衣材料的耐熱溫度大體介於攝氏20~90度，也就是說，在此溫度範圍下，微膠囊是不會崩解的。而膜衣材料可包括幾丁聚醣、乙基纖維素或其組合。

微膠囊粒徑大體介於200~800微米。值得注意的是，本發明微膠囊可添加於食品或飲料中，例如攝氏90度的熱沖泡飲品。

本發明微膠囊主要是藉由膜衣材料的包覆來達到耐熱及遮味之效果。

本發明水溶性機能性成分經由膜衣材料包覆後，可於高溫沖泡下不崩解且可保有其機能性成分，亦不會有苦澀味產生，並且可於腸胃道才釋出，為一種可耐高溫及遮味之水溶性機能性成分微膠囊。

本發明之一實施例，提供一種微膠囊之製造方法，包括下列步驟。首先，濕式混合一水溶性機能性成分、一結合劑與一賦型劑，以形成一混合物。之後，對混合物進行一擠壓步驟與一搓圓步驟，以形成一微粒。最後，包覆一膜衣材料於微粒表面，以形成一微膠囊。

上述水溶性機能性成分可來自植物的水溶性萃取物，例如中草藥、兒茶素或靈芝，結合劑可包括澱粉、水或萃取物溶液，而賦型劑可包括微晶纖維素或柑橘纖維。

上述擠壓步驟可藉由一擠壓機(extruder)進行之。上述搓圓步驟可藉由一搓圓機(spheronizer)進行之。上述包覆膜衣材料於微粒表面的步驟可藉由一流動床膜衣機(fluidized bed coater)進行之。

本發明提供一種可耐熱且遮蔽苦味之水溶性機能成分微膠囊及其製備方法，其由以下方法所製備。首先，將預糊化玉米澱粉、水溶性機能成分及微晶纖維素進行濕式混合，並於攝氏4度貯存過夜。之後，利用擠壓機/搓圓機製成200μm~800μm微粒。接著，以流動床膜衣機將幾丁聚醣與乙基纖維素等膜衣材料包覆在微粒表面，以形成單層或雙層膜衣包覆。此微膠囊可提供良好耐熱性，添加至熱沖泡穀粉飲品中，以攝氏90度熱水沖泡後，於攝氏50度持續1小時，可保留90%以上苦味水溶性機能成分，在模擬胃液1小時釋出率為32.9%，模擬腸液1小時釋出率為41.4%。

【實施例】 【實施例1】

微膠囊之製備 首先，混合237克的靈芝與237克的微晶纖維素並攪拌之。待加入300克的預糊化玉米澱粉(10%)均勻混合後，裝入密封罐，於攝氏4度貯存過夜。之後，以一擠壓機進行擠壓，擠壓機的網篩孔徑為0.4mm~1.5mm，擠壓速度為100rpm~150rpm。待擠壓步驟完成後，取250~1,000克的擠出物放入一搓圓機中，以1600rpm的轉速進行搓圓6分鐘,所得微粒以攝氏40~50度乾燥12~20小時。接著，配製一包含5%幾丁聚醣與15%乙基纖維素的覆膜液(經過濾、脫氣)。之後，以一流動床膜衣機進行微粒表面單層膜衣或雙層膜衣的包覆。最後，置入烘箱，以攝氏40~50度乾燥12小時，即完成微膠囊之製作。

【實施例2】

搓圓機轉速對微粒粒徑大小之影響 首先，將糊化玉米澱粉與預先混合的靈芝及微晶纖維素進行濕式混合。之後，裝入密封罐中，於攝氏4度貯存過夜。接著，以擠壓機進行擠壓，擠壓機使用直徑1.0mm的網篩，擠壓速度為150rpm。待擠壓後，取250克的擠出物，放入搓圓機中，分別以700、800、1,000、1,200、1,500及1,600rpm的轉速進行搓圓6分鐘。當轉速為700~1,000rpm時，微粒的粒徑分佈介於500~850μm，當轉速提高至1,200rpm以上，則粒徑分布介於425~710μm，如第1圖所示。由此可知，搓圓機的轉速愈高愈有助於微粒形成，且可獲得較小粒徑的微粒。

【實施例3】

結合劑種類及用量對微粒形狀之影響 分別以水、5%、7.5%及10%的糊化玉米澱粉作為結合劑，與靈芝及微晶纖維素進行濕式混合，並置於攝氏4度貯存過夜。接著，以擠壓機進行擠壓，擠壓機使用直徑1.0mm的網篩，擠壓速度為150rpm。待擠壓後，取250克的擠出物，放入搓圓機中，以1600rpm的轉速進行搓圓6分鐘。當使用250克5%的糊化玉米澱粉作為結合劑時，約有57%呈圓形，使用250克7.5%的糊化玉米澱粉，約有40%呈圓形，而使用250克10%的糊化玉米澱粉卻呈雙胞胎或啞鈴形。當改以300克10%的玉米澱粉作為結合劑時，可得圓形。當以水作為結合劑，無論是300克的水加入預混合之靈芝與微晶纖維素混料，或將靈芝溶於250克的水中，再與微晶纖維素混合，均可獲得圓形。在擠壓/搓圓製程中，混料中的水分含量十分重要，若水分含量不足，於搓圓過程會產生許多粉末，反之，若太高，顆粒表面過剩的水分會導致顆粒間產生聚集或黏結。以下以表1說明結合劑種類及用量對微粒形狀的影響。

【實施例4】

靈芝劑量、網篩孔徑與結合劑用量對微粒形狀之影響 首先，將不同比例的靈芝與240克的微晶纖維素混合。之後，與適量結合劑(10%糊化玉米澱粉)進行混合，置於攝氏4度貯存過夜。接著，分別使用Φ 1.0mm、Φ 0.5mm及Φ 0.4mm等不同孔徑的網篩進行擠壓(150rpm)。之後，以1600rpm的轉速進行搓圓6分鐘。當使用網篩的孔徑為Φ 1.0mm時，所製得的微粒粒徑大小集中於600~850μm，當孔徑為Φ 0.5mm時，其粒徑集中於300~500μm，而當孔徑為Φ 0.4mm時，粒徑集中於212~425μm，如表2所示。網篩孔徑愈小，微粒粒徑愈小。此外，靈芝劑量愈高所需的結合劑用量也愈高。

【實施例5】

靈芝微粒溶水試驗 首先，精稱2克含不同劑量靈芝的微粒加入100克，攝氏90度熱水，於攝氏50度、50rpm攪拌1小時。經水洗、乾燥、稱重，其溶水試驗後之各成分重量估計值載於表3。乾燥靈芝微粒的水分含量為4~6%，溶水試驗後的重量損失率隨靈芝劑量的增加而增加，進一步與水溶性成分比率估計值進行比較發現，溶水試驗後之重量損失率大於靈芝微粒中所含水溶性成分的比率。由此結果顯示，靈芝中所含的水溶性成分在溶水試驗中全部釋出。

【實施例6】

不同膜衣材料之比較 配置含不同濃度玉米澱粉、卡德蘭膠、幾丁聚醣、大豆蛋白－小麥蛋白、乙基纖維素及蟲膠－玉米蛋白等膜衣材料的覆膜液。覆膜液與流動床膜衣機之操作條件如表4所示。進行200克靈芝微粒之膜衣包覆，直至所需覆膜量。取出置入烘箱後，以攝氏50度乾燥12小時。

將上述不同膜衣材料包覆之靈芝微粒以攝氏90度熱水沖泡，並於攝氏50度持續靜置1小時，其重量損失率如第2圖所示。未經膜衣包覆的靈芝微粒(對照組)的重量損失率為33%，與卡德蘭膠膜衣的差異不大。以玉米澱粉膜衣包覆的重量損失率超過30%。以幾丁聚醣膜衣與大豆蛋白－小麥蛋白膜衣包覆的重量損失率約27%。以蟲膠－玉米蛋膜衣包覆的重量損失率為22%。上述各膜衣材料中，以乙基纖維素膜衣包覆的重量損失率11%為最低。

【實施例7】

品評 (1)嗜好性品評熱沖穀粉飲品添加不同膜衣材料包覆之靈芝微粒的嗜好性品評結果如表5所示。就嗜好性而言，以空白組評分最高、其次是乙基纖維素包覆之微粒、幾丁聚醣包覆之微粒，而靈芝微粒(未經膜衣包覆)為最低。在口腔中的滑順感方面，空白組與幾丁聚醣包覆之微粒無顯著差異，幾丁聚醣包覆之微粒與乙基纖維素包覆之微粒亦無顯著差異。而在整體風味方面，空白組與乙基纖維素包覆之微粒無顯著差異。

(2)類別標示法品評針對苦味強度進一步以類別標示品評估(表6)，苦味強度添加靈芝粉末與添加靈芝微粒無顯著差異，添加靈芝粉末與添加幾丁聚醣包覆圓粒無顯著差異，而添加乙基纖維素包覆圓粒之苦味最低且顯著低於其他3種樣品。

(3)三角試驗法品評另外就圓粒在口腔中的滑順感，以24位經驗型品評員以三角試驗法進行品評(表7)，其中16位品評員可能正確分辨出樣品差異，此顯示添加乙基纖維素包覆圓粒和添加幾丁聚醣包覆圓粒在口感上有明顯的差異(P≦0.05)，品評員指出乙基纖維素包覆圓粒口感較為粗糙、堅硬、具顆粒感，喉嚨吞食也較為不易，而幾丁聚醣包覆圓粒則較為滑順。

【實施例8】

單層膜衣與雙層膜衣包覆之溶離試驗 取幾丁聚醣與乙基纖維素依表8所示之膜衣包覆操作條件進行200克靈芝微粒的單層膜衣包覆及雙層膜衣包覆。乙基纖維素與幾丁聚醣(EC－Chi)雙層膜衣包覆是靈芝微粒先進行乙基纖維素膜衣包覆，待放入烘箱以攝氏50度乾燥12小時後，再進行幾丁聚醣膜衣包覆。幾丁聚醣與乙基纖維素(Chi－EC)雙層膜衣包覆亦以相同步驟進行。

各取2克的靈芝微粒、單層膜衣微粒及雙層膜衣微粒分別進行模擬熱水沖泡(攝氏50度、50rpm、1小時)，與模擬胃液(0.1N HCl)及模擬腸液(0.2M磷酸鹽溶液(pH7.2))之溶離試驗。

(1)模擬熱水溶離試驗：未經包覆的靈芝微粒以攝氏90度熱水沖泡並於攝氏50度熱水中，50rpm攪拌1小時，其最初5分鐘約釋出72.4%，待1小時後，釋出99.9%。單層幾丁聚醣膜衣包覆之微粒於最初5分鐘釋出15.2%，爾後，釋出速度減緩，1小時後釋出20.4%。單層乙基纖維素膜衣包覆之微粒於1小時後的釋出率為3.9%。而幾丁聚醣-乙基纖維素(Chi-EC)雙層膜衣包覆之微粒的釋出率為4.2%，乙基纖維素-幾丁聚醣(EC-Chi)雙層膜衣包覆之微粒的釋出為6.1%，如第3圖所示。由此可知，當靈芝微粒經過單層膜衣或雙層膜衣包覆後都可有效減少靈芝成份在熱水中的釋出，其中以雙層膜衣(EC-Chi或Chi-EC)與乙基纖維素單層膜衣的包覆效果最佳，經熱水沖泡後可保留90%以上的靈芝，如此便可解決靈芝中苦味成分釋出所造成適口不佳的問題。

(2)模擬胃腸液溶離試驗：乙基纖維素、幾丁聚醣、Chi-EC與EC-Chi包覆微粒在模擬胃液的環境下，攝氏37度、1小時，其釋出率分別為3.0%、35.0%、23.4%及32.9%，如第4圖所示。而在模擬腸液的環境下，攝氏37度、1小時，其釋出率分別為2.8%、36.4%、12.7%及41.4%，如第5圖所示。

以乙基纖維素膜衣包覆之微粒在模擬胃、腸液中的總釋出率只有5.8%，幾丁聚醣膜衣包覆之微粒在模擬胃、腸液中的總釋出率(71.4%)較熱水中(21.4%)高出許多。而EC-Chi與Chi-EC雙層膜衣包覆之微粒在模擬胃、腸液中的釋出率亦較於熱水中提高許多。因此，雙層膜衣包覆可改善乙基纖維素膜衣包覆之靈芝微粒在模擬胃、腸液中釋出率偏低的問題，以及幾丁聚醣膜衣包覆之微粒在熱水中沖泡保留率偏低的問題。另EC－Chi雙層膜衣包覆之微粒在模擬胃、腸液中的釋出率較Chi－EC為高，故雙層膜衣包覆之靈芝微粒在熱水沖泡時可有效地保留靈芝成分，且可在模擬胃、腸液中釋出，其中又以EC－Chi包覆的效果最佳，在攝氏90度熱水沖泡，維持攝氏50度、1小時內，可保留90%以上靈芝，在模擬胃液1小時後，釋出率為32.9%，而模擬腸液1小時後，釋出率為41.4%。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

第1圖係顯示搓圓轉速對微粒粒徑之影響。

第2圖係顯示不同膜衣材料包覆之靈芝微粒以攝氏90度熱水沖泡後，於攝氏50度熱水中，50rpm攪拌1小時之重量損失率。

第3圖係顯示單層膜衣與雙層膜衣包覆之靈芝微粒以攝氏90度熱水沖泡後，於攝氏50度熱水中之釋出率。

第4圖係顯示單層膜衣與雙層膜衣包覆之靈芝微粒於模擬胃液(攝氏37度、0.1N HCl)中之釋出率。

第5圖係顯示單層膜衣與雙層膜衣包覆之靈芝微粒於模擬腸液(攝氏37度、0.2M磷酸鹽溶液(pH7.2))中之釋出率。

Claims (16)

1. 一種應用於熱沖泡飲品之微膠囊，包括：一微粒，包含一水溶性機能性成分、一結合劑與一賦型劑；以及一雙層膜衣材料，包覆該微粒，其中該雙層膜衣材料包括一第一層膜衣材料與一第二層膜衣材料，該第一層膜衣材料與該第二層膜衣材料分別由幾丁聚醣或乙基纖維素所構成，其中該幾丁聚醣或該乙基纖維素於該第一層膜衣材料中之濃度為5%或15%，該幾丁聚醣或該乙基纖維素於該第二層膜衣材料中之濃度為5%或15%。
2. 如申請專利範圍第1項所述之應用於熱沖泡飲品之微膠囊，其中該水溶性機能性成分係來自植物之水溶性萃取物。
3. 如申請專利範圍第1項所述之應用於熱沖泡飲品之微膠囊，其中該植物之水溶性萃取物係包括中草藥、兒茶素或靈芝。
4. 如申請專利範圍第1項所述之應用於熱沖泡飲品之微膠囊，其中該水溶性機能性成分係含有苦、澀味成分。
5. 如申請專利範圍第1項所述之應用於熱沖泡飲品之微膠囊，其中該結合劑係包括澱粉、水或萃取物溶液。
6. 如申請專利範圍第1項所述之應用於熱沖泡飲品之微膠囊，其中該賦型劑係包括微晶纖維素或柑橘纖維。
7. 如申請專利範圍第1項所述之應用於熱沖泡飲品之微膠囊，其中該膜衣材料之耐熱溫度大體介於攝氏20~90 度。
8. 如申請專利範圍第1項所述之應用於熱沖泡飲品之微膠囊，其中該微膠囊之粒徑大體介於200~800微米。
9. 如申請專利範圍第1項所述之應用於熱沖泡飲品之微膠囊，其中該微膠囊係添加於食品或飲料中。
10. 一種應用於熱沖泡飲品之微膠囊之製作方法，包括：濕式混合一水溶性機能性成分、一結合劑與一賦型劑，以形成一混合物；對該混合物進行一擠壓步驟與一搓圓步驟，以形成一微粒；以及包覆一雙層膜衣材料於該微粒表面，以形成一微膠囊，其中該雙層膜衣材料分別由幾丁聚醣及乙基纖維素所構成，其中係藉由一流動床膜衣機包覆該膜衣材料於該微粒表面。
11. 如申請專利範圍第10項所述之應用於熱沖泡飲品之微膠囊之製作方法，其中該水溶性機能性成分係來自植物之水溶性萃取物。
12. 如申請專利範圍第10項所述之應用於熱沖泡飲品之微膠囊之製作方法，其中該結合劑係包括澱粉、水或萃取物溶液。
13. 如申請專利範圍第10項所述之應用於熱沖泡飲品之微膠囊之製作方法，其中該賦型劑係包括微晶纖維素或柑橘纖維。
14. 如申請專利範圍第10項所述之應用於熱沖泡飲品之微膠囊之製造方法，其中係藉由一擠壓機進行該擠壓步驟。
15. 如申請專利範圍第10項所述之應用於熱沖泡飲品之微膠囊之製造方法，其中係藉由一搓圓機進行該搓圓步驟。
16. 一種微膠囊，包括：一微粒，包含一水溶性機能性成分、一結合劑與一賦型劑；以及一雙層膜衣材料，包覆該微粒，其中該雙層膜衣材料包括一第一層膜衣材料與一第二層膜衣材料，該第一層膜衣材料由乙基纖維素所構成，該第二層膜衣材料由幾丁聚醣所構成，其中該乙基纖維素於該第一層膜衣材料中之濃度為15%，該幾丁聚醣於該第二層膜衣材料中之濃度為5%。