TWM628415U - 機能原料超微米化設備 - Google Patents
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Abstract
本創作提供一種機能原料超微米化設備，包含乳化均質設備、超音波均質設備。乳化均質設備透過一輸送管與超音波均質設備連結。透過此設備可將難溶性機能原料經乳化劑包覆後，透過最適化製程提高生物吸收率及生物利用率並運用於保健品或保養品中。
Description
本創作提供一種機能原料超微米化設備包含乳化均質設備、超音波均質設備，並可製備一增進個體生物吸收率與生物利用率之保健品或保養品。
機能性原料包括類胡蘿蔔素、多酚類、維生素類等，其中多酚類如，薑黃中薑黃素(Curcumin)或是類胡蘿蔔素之中的葉黃素(Lutein)、蝦紅素(Astaxanthin)、輔酶Q10(co-enzyme Q10，Q10)及脂溶性維生素，如維生素A、D、E、K都被證實有良好的保健功效，但這些機能原料其低水溶性、低吸收率皆限制這些原料的應用，故許多研究指出乳化技術可有效增加脂溶性化合物於水中的溶解度。
乳化系統包含混合水、油相及與水、油兩相親合之界面活性劑而形成穩定之均勻溶液，其中非離子型界面活性劑，例如本技術領域慣用聚山梨醇酐脂肪酸酯(Polysorbate)、脂肪酸蔗糖脂(Sucrose Fatty Acid Ester)、交酯化蓖麻酸聚合甘油酯(Polyglycerol Esters
of Interesterified Ricinoleic Acids，PGPR)皆為最常使用的合法食品添加物，但近年來民眾對於食品中純天然無添加逐漸重視，在追求天然無添加的風潮下，如何使用天然原料取代食品添加物乃是目前保健食品業者重要的課題。
因此尋求一種機能原料超微米化設備，且不使用有機溶劑又顯著減少食品添加物類乳化劑之使用下，又可增進原料的生物吸收率讓活性成分能為人體吸收利用是有其必要性。
有鑑於此，本創作之目的為提供一種機能原料超微米化設備，包含：乳化均質設備、超音波均質設備。
基於前述目的，在一些實施方式中，機能成分超微米化設備，更包含一輸送管，該輸送管連結乳化均質設備與超音波均質設備。
在一些實施方式中，乳化均質設備包含乳化槽、乳化攪拌葉片及真空排氣裝置，藉由機能原料與天然乳化劑在槽內經乳化攪拌葉片攪拌、均質包覆形成機能原料乳化物。
在一些實施方式中，超音波均質設備，包含混合槽以及超音波產生器，藉由超音波產生器產生特定頻率之超音波直接作用於混合槽內機能原料乳化物，使其呈現「微乳化」的狀態，也就是將機能原料包埋在尺寸介於微
米到奈米之間的微乳化液滴(droplet)。
本創作之另一目的為提供如前述的機能原料超微米液用於增進個體的生物吸收率與生物利用率之保健食品的用途。
根據前述之機能原料超微米液中，乳化劑是選自於由下列所組成之群組：阿拉伯膠(Arabic gum)、關華豆膠(Guar gum)、玉米糖膠(Xanthan)、果膠(Pectin)、卵磷脂(Lecithin)、蛋白質(Protein)、幾丁聚醣(Chitosan)、皂甘(Saponin)及其至少任一組合。
為了使本揭示內容的敘述更加詳盡與完備，使用薑黃為本創作實施例。
在本創作一實施例中，薑黃的含量範圍介於重量0.05%至重量10%之間，及卵磷脂的含量範圍介於重量1%至重量15%之間。
在本創作一實施例中，薑黃微乳化液的平均粒徑介於0.1至2μm。
在本創作一實施例中，乳化處理的持續時間介於5至30分鐘；處理的溫度在15至30℃下進行。
在本創作一實施例中，超音波處理的持續時間介於5至40分鐘；處理的溫度在20至50℃下進行。
綜上所述，本創作實施例的超微米化薑黃之功效在於與一般薑黃相比，其平均粒徑低於習知的薑黃產品之平均粒徑且具有良好乳化安定性，並可增進個體的生物吸收率及生物可利用率。
100:超微米化設備
110:乳化均質設備
111:乳化槽
112:進料裝置
113:真空排氣裝置
114:乳化攪拌葉片
115:升降油壓裝置
120:超音波均質設備
121:混合槽
122:超音波產生器
L:輸送管
為讓本創作之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖為本創作機能原料超微米化設備所繪示的示意圖；第2圖為本創作機能原料超微米化設備所繪示之乳化均質設備的示意圖；第3圖為本創作機能原料超微米化設備所繪示之超音波均質設備的示意圖；第4圖為本創作實施例中超微米化薑黃粒徑分佈圖；第5圖為本創作實施例中薑黃經超微米乳化處理後與未經超微米化處理的粒徑分析結果；第6圖為本創作實施例之超微米化薑黃於體外模擬胃液中pH值2下釋放情形；第7圖為本創作實施例之超微米化薑黃於於體外模擬小腸液pH值6.8下釋情形；
為了使本揭示內容的敘述更加詳盡與完備，下文針對了本揭示內容的實施態樣與具體實施例提出了說明性的描述；但這並非實施或運用本創作具體實施例的唯一形式。以下所揭露的各實施例，在有益的情形下可相互組合或取代，也可在一實施例中附加其他的實施例，而無須進一步的記載或說明。
依據本創作裝置製成的產品可製備成分散性粉
末(dispersible powder)、溶液、懸浮液(suspension)、果凍及類似之物。
本文內容所使用的用語「生物吸收率(bioabsorbability)」意指被生物體攝入並消化吸收能力。
本文內容所使用的用語「生物利用率(bioavailability)」意指產品中的活性成分(active ingredient)被吸收後在生物體循環利用的速率及量。
請參閱第1圖，係本創作機能原料超微米化設備100較佳實施例，惟此等實施例僅供說明之用，在專利申請上並不受此結構之限制。
機能原料超微米化設備100包含乳化均質設備110、超音波均質設備120。
在一些實施例中，機能原料超微米化設備100更包含輸送管L。
在一些實施例中，機能原料超微米化設備100也可以不包含輸送管L，更可因為原料特性將乳化均質設備110、超音波均質設備120操作順序互換。
請參閱第2圖，第2圖所示本創作機能原料超微米化設備所繪示之乳化均質設備的示意圖。乳化均質設備110，包含乳化槽111、乳化槽一端聯結一真空排氣裝置113，乳化槽上方有一乳化攪拌葉片114並藉由升降油壓裝置115調控位置、乳化槽上方另有一進料裝置112投入薑黃素、葉黃素、蝦紅素、輔酶Q10及脂溶性維生素，如維生素A、D、E、K等難溶於水之機能原料。
請參閱第3圖，第3圖所示本創作機能原料超微米化設備所繪示之超音波均質設備的示意圖。超音波均質設備120上係由一混合槽121裝設數個超音波產生器122，其所產生之超音波直接作用於混合槽121內之乳化物質，藉以讓液體內產生大量的氣泡，氣泡將隨著超音振動而逐漸增大，然後又突然破滅和分裂產生了高溫高壓，使的乳化物質粒徑變小並且混合成單一均勻相。
藉由上述結構組成型態與技術特徵，就本創作裝置之使用作動情形說明如下：首先利用升降油壓裝置115將乳化攪拌葉片114深入乳化槽111，然後將機能性原料與乳化劑置入進料裝置112中，適時適量送入該乳化槽111中，使機能性原料與穩定劑完全混合乳化成為乳化狀態，並藉由真空排氣裝置113去除乳化溶液中氣泡。
當機能乳化液充分混合完成後，利用輸送管L送到超音波設備120的混合槽121，當該機能乳化液流到混合槽時，利用混合槽壁四周超音波產生器122產生超音波高速震盪、疏密有致的特性，對該機能乳化液形成超微乳化現象。
為了更佳理解本案，以下實施例顯示機能原料超微米液之製備方法及其粒徑分析、還有在不同pH值下釋放情形，惟此等實施例僅舉例以供說明本創作之細節與內涵，但不用於限制本創作之申請專利範圍。
實施例1：超微米化薑黃液製備方法
首先，準備1~15%(w/w)的卵磷脂，在40℃~60
℃下以400~800rpm進行混合攪拌10~30分鐘形成卵磷脂水溶液，待水溶液冷卻至室溫(25℃)後和0.05~10%薑黃經由進料裝置112送入乳化槽111內，在控制溫度15~30℃環境下，乳化攪拌葉片114以1,000~10,000rpm進行混合攪打的乳化處理5~30分鐘後，得到一薑黃乳化溶液，接著經由真空排氣裝置113去除溶液中氣泡後，透過輸送管L將薑黃乳化物送到超音波設備120的混合槽121內，在控制溫度20~50℃下，以26Hz下進行微乳化處理，得到本創作的超微米化薑黃液。
實施例2：超微米化薑黃液粒徑分析。
利用超音波設備並於26Hz下對薑黃乳化液進行微乳化處理，以此作為實驗組。未進行處理的薑黃作為對照組。接著，委託財團法人醫藥工業發展中心檢測實驗組及對照組的粒徑，使用Coulter LS230分析儀進行檢測，Coulter LS230分析儀可對直徑0.04μm到2000μm所有類型的奈米顆粒進行快速、且自動化的粒度分佈分析，並利用光學顯微鏡進行鏡檢比對，本實驗結果顯示於圖4至圖6。
圖4顯示本創作薑黃經超微米化處理後(亦即實驗組)的粒徑分佈結果；附件1顯示本創作薑黃經超微米化處理後(亦即實驗組)與未經超微米化處理(亦即對照組)的光學顯微鏡下照片；圖5顯示本創作薑黃經超微米化處理後(亦即實驗組)與未經超微米化處理(亦即對照組)的粒徑分析結果，實驗組平均粒徑為0.32μm，相較之下，對照組的粒徑平均粒徑為14.78μm，這個實驗結果顯示，超微米
化為本創作薑黃降低平均粒徑之關鍵，薑黃的平均粒徑可由14.78μm降低至0.32μm，明顯降低薑黃粒徑將近50倍。因此，本創作的超微米化薑黃可能具有較佳的生物吸收性及生物可利用性。
實施例3：超微米化薑黃於體外模擬體內釋放情形。
將5ml之超微米化薑黃於37℃下分別浸入900ml之pH2.0模擬胃液(simulated gastric fluid with or without pepsin,SGF)、pH 6.8模擬腸液(simulated colonic fluid with or without pectinase,SCF)以100rpm定速攪拌，隔一段時間取定量溶液，並利用HPLC分析樣品濃度後繪圖。釋放率計算公式如下：釋放率(%)=(釋放薑黃素含量/超微米化薑黃含量)×100%
第6圖顯示薑黃素在模擬胃液環境下之釋放情形，圖中菱形資料點的曲線代表超微米化薑黃於pH 2.0酸性環境，方形資料點的曲線代表未處理薑黃素，上述之不同薑黃處理方式於酸性環境下有不同釋放行為，未處理薑黃含量於pH 2.0之模擬胃液酸性環境下，薑黃素從開始到120分鐘之間釋放率幾乎0%；但超微米化薑黃經30分鐘開始釋放率達10%以上，並可持續達2小時。
第7圖顯示薑黃素在模擬腸液環境下之釋放情形，圖中菱形資料點的曲線代表超微米化薑黃於pH 6.8微鹼性環境，方形資料點的曲線代表未處理薑黃素，上述之不同薑黃處理方式於微鹼性環境下有不同釋放行為，未處
理薑黃含量於pH 6.8之模擬腸液微鹼性環境下，薑黃素從開始到120分鐘之間釋放率約1%；但超微米化薑黃10分鐘之後釋放率就達16%以上，並可持續達2小時。
這個實驗結果顯示，超微米化為本創作薑黃在腸道間提高釋放率之關鍵，薑黃在腸液中釋放率由1%提高至16%，明顯調高薑黃吸收將近20倍。因此，本創作的超微米化薑黃具有較佳的生物吸收性及生物可利用性。
由上述本揭示內容之實施方式揭示之超微米化液，具有優勢如下：
本揭示內容中的超微米化薑黃液，經體外溶離實驗中被揭示具有提高薑黃的釋放率的功效，藉此可用於開發含水溶性薑黃素的口服製劑與保健機性食品，進而使本創作更實用、更符合使用者之所須。
利用此創作技術開發的產品，可不使用有機溶劑又顯著減少食品添加物類乳化劑之使用下更符合現在食品流行趨勢。
雖然本揭示內容已以實施方式揭示如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭示內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:超微米化設備
110:乳化均質設備
120:超音波均質設備
L:輸送管
Claims (6)
- 一種機能原料超微米化設備，包含：一乳化均質設備；一超音波均質設備，連接乳化均質設備。
- 如請求項1所述之機能原料超微米化設備，更包含一輸送管，該輸送管連結乳化均質設備與超音波均質設備。
- 如請求項1所述之機能原料超微米化設備，其中乳化均質設備包含乳化槽、乳化攪拌葉片設置於該乳化槽中、以及一真空排氣設備設置於該乳化槽上方。
- 如請求項1所述之機能原料超微米化設備，其中超音波均質設備包含一混合槽及一超音波產生器置於該混合槽上。
- 如請求項1所述之機能原料超微米化設備，其機能成分可為薑黃素、葉黃素、蝦紅素、輔酶Q10及脂溶性維生素，如維生素A、D、E、K。
- 如請求項1所述之機能原料超微米化設備，其系產品可製備成分散性粉末(dispersible powder)、溶液、懸浮液(suspension)、果凍之保健食品。
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