WO1998018346A2 - Geschmacksneutrale mikrokapseln, verfahren zu ihrer herstellung sowie ihre verwendung - Google Patents

Geschmacksneutrale mikrokapseln, verfahren zu ihrer herstellung sowie ihre verwendung Download PDF

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WO1998018346A2
WO1998018346A2 PCT/DE1997/002557 DE9702557W WO9818346A2 WO 1998018346 A2 WO1998018346 A2 WO 1998018346A2 DE 9702557 W DE9702557 W DE 9702557W WO 9818346 A2 WO9818346 A2 WO 9818346A2
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microcapsules
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calcium
encapsulated
cod liver
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Hans-Werner Heinrich
Bodo Kuklinski
Udo Meyer
Fritz Westphal
Joachim Teller
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Privates Institut Bioserv Gmbh
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    • A23V2002/00—Food compositions, function of food ingredients or processes for food or foodstuffs

Definitions

  • the invention relates to taste-neutral microcapsules, processes for their preparation and their use as food or feed additives and as medicaments.
  • Free radicals are essential. They have an immune regulating effect. Among other things, you will synthesized by macrophages and certain lymphocyte populations to eliminate pathogens and / or diseased cells. Too little radical formation means reduced defense, which can often lead to chronic inflammation and autoimmune diseases.
  • Too much radical formation or too little radical inactivation over longer periods of time has the same destructive effect as too little radical formation.
  • Vulnerabilities for oxidative attacks are polyunsaturated membrane phospholipid fatty acids, carbohydrates and DNA.
  • Trace elements such as zinc, manganese, selenium and copper are, for example, essential for the function of the radical scavenger system.
  • Improper nutrition such as the consumption of food that is too high in phytin leads to reduced trace element absorption and damage to the immune system via metal binding.
  • the changed dietary habits over the past few decades meant that a large number of plant substances with an antioxidative effect were no longer ingested.
  • Misunderstood health awareness the biological activity of the food is often reduced to the purely caloric value, leads in our day to extreme diets that produce deficits in antioxidants. Malnutrition is the main cause of oxidative stress.
  • life in industrialized society leads to an increasing exposure to xenobiotics, which are taken up by inhalation, percutaneously or intestinally (household chemicals, cosmetics, insulation materials, preservation chemicals, car exhaust gases, industrial pollution, etc.). The majority of them have a pro-oxidative effect, which means they are immunosuppressive and favor chronic diseases in particular.
  • calcium is an essential blood coagulation factor and indispensable for the conduction of excitation in nerves and muscles.
  • the calcium requirement depends on age, gender and performance.
  • Vegetable oils or fish oils such as Cod liver oil is also a valuable substance, which is characterized, among other things, by a high content of vitamins A and D. It is known, among other things, that the intake of milk products (milk contains 0.12% calcium), which are mixed with cod liver oil, significantly increases the absorption of calcium from the milk. The intense, mostly uncomfortable own taste leads to widespread rejection.
  • the aim of the invention is therefore to provide, from a nutritional and physiological point of view, desirable combinations with substances that were previously not compatible due to physical and / or chemical interactions or with current traffic conceptions or were not possible for sensory reasons, and due to the deficits in the diet can be reduced or reduced.
  • the object is achieved by taste-neutral microcapsules, which include substances which are generally perceived as having an unpleasant taste of their own, possibly in combination with one another and / or with further substances. Substances in the sense of the invention are also immunological or pharmacological active substances. Surprisingly, it was possible to provide microcapsules which consist of oligosaccharides and / or polysaccharides which are indigestible in the digestive tract in combination with digestible constituents in the capsule wall, the digestible constituents accounting for a proportion of up to 80%. Alginic acid, polymers of alginic acid, alginates, pectins and / or xanthans are used as indigestible compounds.
  • alginic acid or alginates which are mixed with a physiologically tolerable metal salt, e.g. a calcium salt, combined can be used.
  • a physiologically tolerable metal salt e.g. a calcium salt
  • Alginic acid (E 400) and its salts (E 401 - E 404) are particularly suitable for encapsulation. Since alginates are broken down only insufficiently in the digestive tract, the incorporation of digestible components into the capsule wall according to the invention achieves the release of the encapsulated ingredients in the digestive tract. It was surprising that these additional components do not negatively influence and change the size distribution and stability of the microcapsules.
  • Alginates are already used in food production (WO 91/19424). Alginic acid and its salts are substances approved in the food industry. You can get all foods including weaning foods for infants and small children to the extent necessary for the technological process.
  • the microcapsules according to the invention do not dissolve alone in an aqueous environment with a pH above that of the gastric juice. They are only digested by digestive enzymes such. B. pancreatic amylases, which are effective in the small intestine, dissolved.
  • the digestible constituents in the microcapsules are preferably mono, oligo- and / or polysaccharides, (poly) hydroxy-carboxylic acids, fatty acids and their salts and derivatives as well as amino acids, their salts and their derivatives, such as e.g. Gluconic acid, gluconates, lactic acid, lactates, starch or starch derivatives, preferably starch, modified starch or lactate.
  • Preferred ingredients according to the invention are vegetable and / or fish oils, such as linseed oil, cod liver oil, borage oil, and / or minerals, trace elements, such as compounds of selenium, zinc, copper, manganese, iron and protein-rich substances, such as.
  • the microcapsules according to the invention are suitable for the administration of vaccines and medicaments which are only supposed to be effective in the small intestine.
  • the invention also relates to a process for the preparation of the microcapsules according to the invention and their use as food or feed additives and as a carrier system for vaccines or pharmaceuticals.
  • the microcapsules are produced by dissolving the nondigestible oligosaccharides and / or polysaccharides together with digestible constituents and metering in the substances to be included in succession or simultaneously and optionally a solution containing Ca, by means of ultrasound synthesis known per se.
  • the microcapsules formed are separated off by filtration and then further purified and resuspended with cross-flow filtration. They surprisingly have a typical size distribution between 0.5 ⁇ m and 20 ⁇ m.
  • the microcapsules thus produced are further used according to the invention as additives in foods or feed or as carriers for vaccines and medicines.
  • the microcapsules according to the invention are added in the desired proportions during or after their production in a carrier food or feed.
  • Foodstuffs are preferably produced with the addition of alginate-encapsulated oils or aqueous solutions and / or dispersions. Depending on the thermal sensitivity of the food components, they can be preserved by chemical preservatives, filtration and aseptic filling, pasteurization or autoclaving. The release of the encapsulated food or additives in the digestive system is not affected.
  • the proportions are usually chosen so that the appearance and sensory properties are not changed or are changed only insignificantly by the addition of encapsulated foods and additives.
  • Encapsulated trace elements can also be used to correct mineral metabolism disorders.
  • 1 g of sodium alginate is dissolved in 300 ml of water.
  • 30 ml of a vegetable or fish oil eg cod liver oil
  • a solution of 0.4 g calcium chloride dihydrate in 10 ml water is added dropwise under the same conditions.
  • the microencapsulations formed are separated off by filtration, further purified by cross-flow filtration and, after resuspension, stored in 100 ml of water.
  • the microencapsulations formed typically have size distributions between 0.5 ⁇ m and 20 ⁇ m.
  • the sodium alginate is replaced up to 80% by alginic acid or other soluble alginates, gluconic acid or gluconates, fatty acids, as well as their salts and derivatives, lactic acid or lactates, starch or starch derivatives, without significantly changing the size distribution of the microencapsulation.
  • 0.3 g sodium alginate and 0.7 g wheat starch are dissolved in 300 ml water.
  • 30 ml cod liver oil is dosed under the influence of ultrasound (immersion probe: 24 kHz / 120 W / pulse operation 7: 1 per second).
  • a solution of 0.2 g calcium chloride dihydrate in 10 ml water is added dropwise under the same conditions.
  • the microencapsulations formed are separated off by filtration, further purified by cross-flow filtration and, after resuspension, stored in 100 ml of water.
  • the microencapsulations formed typically have size distributions between 0.5 ⁇ m and 20 ⁇ m.
  • 25 g of the encapsulated cod liver oil-calcium lactate-selenium yeast mixture are added to each liter of a fruit juice-containing beverage produced by known methods.
  • fruit juices, fruit drinks, nectar, lemonades, showers and other drinks can be used e.g. 0.5% pectin or other suitable substances can be added. After homogenization and short-time heating, the drinks can be filled in a known manner.
  • the beverages thus produced according to the invention show no sensory deviation compared to those without the addition of encapsulated cod liver oil-calcium lactate-selenium yeast mixture.
  • the consumption of 0.25 l of such a drink covers about 100% of the calcium, vitamin D and selenium requirements of an adult.
  • 25 g of the encapsulated cod liver oil-calcium lactate-spirulina-selenium yeast mixture are added to every liter of milk mixture and processed to yogurt according to known methods with the addition of suitable bacterial cultures.
  • the milk products thus produced according to the invention show no sensory deviation compared to those without the addition of encapsulated cod liver oil-calcium lactate-selenium yeast mixture.
  • the scalded sausages thus produced according to the invention show no sensory deviation compared to those without the addition of encapsulated cod liver oil, linseed oil, calcium lactate and selenium yeast. Consuming a Bockwurst (100 g) covers about 50% of the calcium, selenium and vitamin D requirements.
  • a bockwurst produced according to the invention contains about 500 mg of omega-3 fatty acids, which together with selenium play an important role in the inactivation of free radicals.
  • 100 g of the encapsulated cod liver oil-spirulina-calcium lactate-selenium yeast mixture are homogenized with 900 g of mayonnaise.
  • This basic mayonnaise serves as the basis for the production of delicatessen products with the addition of meat, meat, fish, mussels, crayfish, vegetables, fruit, boiled eggs and other ingredients in different proportions by weight.
  • the delicatessen products thus produced according to the invention show no sensory deviation compared to those without the addition of encapsulated cod liver oil-spirulina-calcium lactate-selenium yeast mixture.
  • the causative agent of TGE is an acid-labile corona virus.
  • the disease leads to the piglet within the first 10 days of life 100% morbidity. Mortality is around 90%. Piglets can be protected relatively well with colostral antibodies from breast milk. SlgA are crucial for protection. Their synthesis is largely controlled via the intestinal-associated lymphatic system. The vaccine must therefore be administered orally. To prevent virus inactivation in the stomach, encapsulation was carried out according to the invention.
  • the sows transmit specific passive protection with the colostrum to their offspring.
  • Microcapsules with the same content served as a control for the release experiment, but were produced without the addition of starch, but only with alginate.
  • 1 ml each of the suspension was incubated with 500 units of amylase at 37 ° C. for 4 h. Incubation without amylase was carried out in parallel with 1 ml each.
  • the detection of released barbitais was carried out in accordance with DAB using thin layer chromatography. Since the capsules do not dissolve in the superplasticizer, the suspension can be used to detect the Barbitlas released without first separating the capsules.
  • taste-neutral microcapsules made of indigestible oligosaccharides and / or polysaccharides in the digestive tract, in which one or more substances are included and which additionally contain digestible constituents in the capsule wall.
  • Microcapsules according to claim 1 characterized in that the indigestible oligosaccharides and / or polysaccharides, alginic acid, polymers of alginic acid, alginates, pectins and / or xanthans are together with a physiologically tolerable metal salt, such as e.g. a calcium salt.
  • a physiologically tolerable metal salt such as e.g. a calcium salt.
  • Microcapsules according to claim l or 2 characterized in that as digestible constituents with a proportion of up to 80% mono-, oligo- and / or polysaccharides, (poly) hydroxycarboxylic acids, fatty acids and their salts and derivatives as well as amino acids, their salts and their derivatives are included.
  • Microcapsules according to claim 3 characterized in that the digestible components are gluconic acid, gluconate, lactic acid, lactates, starch and / or starch derivatives.
  • Microcapsules according to claim 4 characterized in that the digestible components are starch, modified starch or lactate.
  • Microcapsules according to one of claims 1 to 5 characterized in that foods or food substitutes are included, which are usually not compatible due to negative sensory influence on the end product or with the current traffic views or are not used due to physical and / or chemical interactions.
  • microcapsules of claims 1 to 10 characterized in that they are added to change nutritional-physiological parameters to any substance, preferably to a food during or after manufacture, without having a lasting effect on the sensory properties of the end product .
  • microcapsules according to claim 13 for the prevention of mineral metabolism disorders or against oxidative stress.

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Abstract

Die Erfindung betrifft geschmacksneutrale Mikrokapseln, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ihre Verwendung als Lebens- oder Futtermittelzusätze sowie als Transportsystem für Arzneimittel. Die erfindungsgemäßen Mikrokapseln bestehen aus im Verdauungstrakt an sich unverdaulichen Oligo- und/oder Polysacchariden, wie z.B. Alginat in Kombination mit verdaulichen Bestandteilen. Bevorzugt werden Substanzen, die einen unangenehmen Eigengeschmack aufweisen, wie z.B. Lebertran und/oder Leinöl, eingeschlossen auch in Kombination mit anderen Substanzen, wie z.B. Mineralstoffen, Spurenelementen oder Substanzen mit immunologischer oder pharmakologischer Wirkung. Diese Mikrokapseln können als wertvolle Lebens- oder Futtermittelzusätze sowie als Impfstoffe oder Arzneimittel eingesetzt werden, indem die Bestandteile im Verdauungstrakt freigesetzt werden können.

Description

Geschmacksneutrale Mikrokapseln, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ihre Verwendung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft geschmacksneutrale Mikrokapseln, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ihre Verwendung als Lebensoder Futtermittelzusätze sowie als Arzneimittel.
Im Organismus laufen Redukion und Oxidation gleichermaßen ab. Die patho-physiologische Bedeutung chronischer Redox- Dysbalancen wird zunehmend in der Medizin erkannt, da sich hieraus neue differentialdiagnostische und therapeutische Konsequenzen ergeben. Im Stoffwechsel und in der Zellatmung entstehen hochreaktive, kurzlebige Sauerstoffradikale. Tref- fen diese auf neutrale Moleküle, z.B. polyungesättigte Fettsäuren, werden in einer Kettenreaktion neue Fettsäureradikale gebildet. Je höher der Anteil in der Nahrung ist, desto anfälliger werden sie gegen Peroxidationsprozesse, falls nicht ausreichend Antioxidationssysteme diese Fettsäuren schützen. So sind z.B. pro Gramm Linolensäure in der Nahrung als Schutz 0,6 mg Vitamin E erforderlich.
Freie Radikale sind lebensnotwendig. Sie wirken immunregulierend. Sie werden u.a. von Makrophagen und bestimmten Lympho- zytenpopulationen synthetisiert, um Krankheitserreger und/oder kranke Zellen zu beseitigen. Zu geringe Radikalbildung bedeutet folglich verminderte Abwehr1eistung in deren Folge häufig chronische Entzündungen und Autoimmunkrankheiten entstehen können.
Zu starke Radikalbildung bzw. zu geringe Radikalinaktivierung über längere Zeiträume wirkt ebenso destruktiv wie zu geringe Radikalbildung. Schwachstellen für oxidative Angriffe sind mehrfach ungesättigte Membran-Phospholipidfettsäuren, Kohlenhydrate und DNA.
Spurenelemente wie Zink, Mangan, Selen und Kupfer sind bei- spielsweise für die Funktion des Radikalfängersystems Super- oxiddismutase essentiell, während die Vitamine E, C und ß- Karotin selbst als Radikalfänger fungieren.
Falsche Ernährung, wie z.B. der Verzehr einer zu phytinrei- chen Nahrung, führt über Metallbindung zu reduzierter Spuren- elementeaufnähme und Schädigung des Immunsystems. Die veränderten Ernährungsgewohnheiten während der letzten Jahrzehnte führten dazu, daß eine Vielzahl antioxidativ wirkender Pflanzeninhaltsstoffe nicht mehr aufgenommen werden. Falsch verstandenes Gesundheitsbewußtsein, die biologische Aktivität der Nahrung wird häufig auf den rein kalorischen Wert reduziert, führt in unseren Tagen zu extremen Ernährungsweisen, die Defizite an Antioxidantien erzeugen. Fehlernährung ist also die Haupursache für oxidativen Stress. Darüber hinaus führt das Leben in der industrialisierten Gesellschaft zu ei- ner ansteigenden Belastung mit Xenobiotika, die inhalativ, perkutan oder intestinal aufgenommen werden (Haushaltschemikalien, Kosmetika, Dämmstoffe, Konservierungschemikalien, Autoabgase, Industriebelastung u.a.). Mehrheitlich wirken sie prooxidativ, damit immunsuppressiv und begün- stigen vor allem chronische Erkrankungen.
Auf Grund des steigenden Gesundheitsbewußtseins hat die Anreicherung von Getränken mit Calcium eine größere Akzeptanz gefunden. Eine Calciumunterversorgung bzw. mangelnde Bioverfügbarkeit unterstützten Knochenwachstumsstörungen bei Ju- gendlichen bzw. die Ausbildung von Osteoporose. Es gibt eine direkte Korrelation in bestimmten Altersgruppen zwischen Calciumaufnähme und Knochenmasse. Milch ist physiologischerweise die entscheidende Calciumquelle für Heranwachsende. Mit fortschreitendem Alter wird der Milchkonsum reduziert, so daß eine Unterversorgung mit Calcium häufig zu einem frühen Zeitpunkt auftritt.
Beim Erwachsenen führt das zur fortschreitenden Deminerali- sierung der Knochen. Neben dem Angebot an Calcium ist für Resorption und Bioverfügbarkeit die ausreichende Versorgung mit Vitamin D von entscheidender Bedeutung. Nicht zuletzt wird die Calciumresorption auch hormoneil reguliert. Mangelndes Calciumangebot, eine Unterversorgung von Vitamin D und die normale hormonale Regulation führen dazu, daß insbesondere Frauen über dem 40. Lebensjahr Osteoporose-gefährdet sind.
Desweiteren ist Calcium ein essentieller Blutgerinnungsfaktor und unentbehrlich für die Erregungsleitung in Nerven und Mus- kein. Der Calciumbedarf ist abhängig von Alter, Geschlecht und Leistung.
So ist z.B. die Anreicherung von Getränken mit Calciumsalzen ist Gegenstand mehrerer Patente (EP-A 0 244 903, EP-A 0 350 523, EP-A 0 227 174). Sie beinhalten die Zufügung von Calci- umverbindungen in verschiedenen Formen in fruchtsafthaltige Getränke.
Weiterhin sind z.B. Pflanzenöle oder Fischöle wie z.B. Lebertran ebenfalls wertvolle Substanzen, die sich unter anderem durch einen hohen Gehalt von Vitamin A und D auszeichnen. So ist unter anderem bekannt, daß die Aufnahme von Milcherzeugnissen (Milch enthält 0,12 % Calcium), die mit Lebertran versetzt sind, erheblich die Resorption des Calciu s aus der Milch steigert. Der intensive, meist unangenehm empfundene Eigengeschmack führt allerdings zu weit verbreiteter Ableh- nung.
Auch die Zugabe von anderen Pflanzenölen oder Fischölen, die besonders reich an Omega-3-Fettsäuren sind, zu Lebensmitteln in Verbindung mit weiteren natürlichen Radikalfängern' , könnte ein entscheidender Beitrag zur gesunden Ernährung sein.
Die Erfindung hat deshalb das Ziel, aus ernährungsphysiologischer Sicht wünschenswerte Kombinationen mit Substanzen bereitzustellen, die bisher aus physikalischen und/oder chemi- sehen Wechselwirkungen bzw. mit aktuellen Verkehrsauffassun- gen nicht zu vereinbarenden oder aus sensorischen Gründen nicht möglich waren, und durch die Defizite in der Ernährung abgebaut bzw. verringert werden können.
Es lag der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, ernährungs- physiologisch wichtige Substanzen, wie z.B. Mineralstoffe, Spurenelemente, Pflanzen-, Fischöle und/oder andere, deren Eigengeschmack an sich in der Regel als unangenehm empfunden wird, ggf. auch immunologische und phar akologische Wirkstoffe, so zu formulieren, daß sie für die Verwendung in weiteren Mitteln geeignet sind, ohne das Endprodukt negativ sensorisch zu beeinfussen, im wäßrigen Milieu stabil sind und nach Aufnahme erst im Dünndarm freigesetzt werden.
Die Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß durch geschmacksneutrale Mikrokapseln gelöst, die solche Substanzen ein- schließen, die in der Regel als mit einem unangenehmen Eigengeschmack behaftet empfunden werden ggf. in Kombination miteinander und/oder mit weiteren Substanzen. Substanzen im Sinne der Erfindung sind auch immunologische oder pharmakologische Wirkstoffe. Es konnten überraschend Mikrokapseln bereit- gestellt werden, die aus im Verdauungstrakt an sich unverdaulichen Oligo- und/oder Polysacchariden bestehen in Kombination mit verdaulichen Bestandteilen in der Kapselwand, wobei die verdaulichen Bestandteile einen Verhältnisanteil bis zu 80 % ausmachen. Es werden als unverdauliche Verbindungen Al- ginsäure, Polymere der Alginsäure, Alginate, Pectine und/oder Xanthane eingesetzt.
Bevorzugt handelt es sich um Alginsäure oder Alginate, die mit einem physiologisch tolerierbaren Metallsalz, z.B. einem Calciumsalz, kombiniert zum Einsatz kommen. Für die Verkapse- lung eignen sich besonders Alginsäure (E 400) und deren Salze (E 401 - E 404). Da Alginate nur ungenügend im Verdauungstrakt aufgeschlossen werden, wird durch den erfindungsgemäßen Einbau von verdaulichen Bestandteilen in die Kapselwand die Freisetzung der verkapselten Inhaltsstoffe im Verdau- ungstrakt erreicht. Dabei war überraschend, daß diese zusätzlichen Bestandteile die Größenverteilung und Stabilität der Mikrokapseln nicht negativ beeinflussen und verändern.
Alginate finden bereits Anwendung in der Lebensmittelherstellung (WO 91/19424). Alginsäure und deren Salze sind in der Lebensmittelindustrie zugelassene Stoffe. Sie können allen Lebensmitteln einschließlich Entwöhnungsnahrung für Säuglinge und Kleinkinder in dem für den technologischen Prozeß notwendigen Maße zugesetzt werden.
Die aus der WO-A-91/19424 bekannten Fettsubstitute unter Verwendung von emulgierten Ölen und und Alginaten vermitteln ein Mundgefühl wie es durch Fett hervorgerufen wird und werden für die Herstellung kalorienreduzierter Nahrung eingesetzt. Sie lösen sich nicht auf und werden vollständig wieder ausgeschieden.
Durch die erfindungsgemäße Einfügung von verdaulichen Be- standteilen in die Kapselwand ist es jedoch möglich, daß über die Verdauungsenzyme Löcher in den Kapseln entstehen und die Inhaltsstoffe dadurch freigesetzt werden können.
Es ist somit möglich, auch solche Stoffe zu kombinieren, die herkömmlich wegen negativer sensorischer Beeinflussung bzw. nicht ausreichender Mischbarkeit nicht zur Ernährung eingesetzt werden konnten.
Im Gegensatz zu magensaftresistenten Verkapselungen, die herkömmlich für die Verabreichung von Arzneimitteln eingesetzt werden, lösen sich die erfindungsgemäßen Mikrokapseln im wäß- rigen Milieu mit einem pH-Wert über dem des Magensaftes nicht allein auf. Sie werden erst durch Verdauungsenzyme, wie z. B. pankreatische Amylasen, die im Dünndarm wirksam werden, aufgelöst.
Als verdauliche Bestandteile sind in den Mikrokapseln vor- zugsweise Mono, Oligo- und/oder Polysaccharide, (poly)Hydroxy-carbonsäuren, Fettsäuren sowie deren Salze und Derivate sowie Aminosäuren, deren Salze und deren Derivate, enthalten, wie z.B. Gluconsäure, Gluconate, Milchsäure, Lac- tate, Stärke oder Stärkederivate, vorzugsweise Stärke, modi- fizierte Stärke oder Lactat.
Bevorzugte Inhaltsstoffe gemäß der Erfindung sind Pflanzen- und/oder Fischöle, wie z.B. Leinöl, Lebertran, Borretschöl, und/oder Mineralstoffe, Spurenelemente, wie z.B. Verbindungen von Selen, Zink, Kupfer, Mangan, Eisen und proteinreiche Stoffe, wie z. B. Spirulina in Kombination mit Calcium- haltigen Verbindungen. Besonders bevorzugt wird Lebertran, ggf. mit Leinöl, auch in Kombination mit Spurenelementen und/oder weiteren Substanzen, eingeschlossen. Darüber hinaus eignen sich die erfindungsgemäßen Mikrokapseln für die Verabreichung von Impfstoffen und Arzneimitteln, die erst im Dünn- darm beginnend ihre Wirksamkeit entfalten sollen.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mikrokapseln sowie ihre Verwendung als Lebensmittel- oder Futtermittelzusätze sowie als Trägersystem für Impfstoffe oder Arzneimittel. Die Mikrokapseln werden hergestellt, indem man die unverdaulichen Oligo- und/oder Polysaccharide zusammen mit verdaulichen Bestandteilen löst und mittels an sich bekannter Ultraschall-Synthese nacheinander oder gleichzeitig die einzuschließenden Substanzen und gegebenenfalls eine Ca-haltige Lösung zudosiert. Die gebildeten Mikrokapseln werden durch Filtration abgetrennt und anschließend mit Cross-Flow- Filtration weiter gereinigt und resuspendiert, sie weisen überraschend eine typische Größenverteilung zwischen 0,5 μm und 20 μm auf. Die so hergestellten Mikrokapseln werden gemäß der Erfindung weiter als Zusatzstoffe in Lebensmitteln oder Futtermitteln bzw. als Trägermmittel für Impfstoffe und Arzneimittel eingesetzt.
Die erfindungsgemäßen Mikrokapseln werden in den gewünschten Mengenverhältnissen während oder nach ihrer Herstellung in ein Trägerlebens- oder Futtermittel zugegeben. Vorzugsweise erfolgt die Herstellung von Lebensmitteln unter Zusatz von Alginat-verkapselten ölen bzw. wässrigen Lösungen und/oder Dispersionen. Entsprechend der Thermoempfindlichkeit der Le- bensmittelbestandteile kann eine Haltbarmachung durch chemische Konservierungsstoffe, Filtration und aseptische Abfüllung, Pasteurisierung oder Autoklavierung erfolgen. Die Freisetzung der verkapselten Lebensmittel bzw. Zusatzstoffe im Verdauungssystem wird davon nicht beeinflußt. Durch Erhöhung der Viskosität und/oder des spezifischen Gewichtes von Flüssigkeiten wie Obst- und Gemüsesäften oder Limonaden und ahn- liehen Getränken kann ein mögliches Flotieren bzw. Sedimen- tieren verhindert werden. Die Mengenverhältnisse werden üblicherweise so gewählt, daß Aussehen und sensoriεche Eigenschaften durch die Zugabe verkapselter Lebensmittel und Zu- satzstoffe nicht oder nur unwesentlich verändert werden.
Somit können ernährungsphysiologische Parameter positiv verändert, reguliert und andererseits auch Mangelerscheinungen ausgeglichen werden. Durch Calcium-Zusatz findet zum einen eine antioxydative Streßvorbeugung statt, zum anderen kann insbesondere auch der Osteoporose vorgebeugt werden.
Durch Zugabe von verkapseltem Lebertran zu z.B. Milchprodukten wird die Calcium-Resorption zusätzlich wesentlich gesteigert.
Desweiteren können durch z.B. verkapselte Spurenelemente auch Mineralstoffwechselstörungen behoben werden.
Anschließend wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Beispiel 1
Herstellung von verkapselten Fetten und Ölen
Beispiel 1.1
Herstellung von Alginat-verkapselten Fetten und Ölen
1 g Natriumalginat wird in 300 ml Wasser gelöst. Dazu wird unter Einwirkung von Ultraschall (Tauchsonde: 24 kHz/120 W/Pulsbetrieb 7 : 1 pro Sekunde) 30 ml eines Pflanzen- oder Fischöls, z.B. Lebertran dosiert. Nach 10 min wird eine Lösung von 0,4 g Calciumchlorid-Dihydrat in 10 ml Wasser unter den selben Bedingungen tropfenweise hinzugefügt. Die gebilde- ten Mikroverkapselungen werden durch Filtration abgetrennt, durch Cross-Flow-Filtration weiter gereinigt und nach Resus- pension in 100 ml Wasser gelagert. Die gebildeten Mikroverkapselungen weisen typischerweise Größenverteilungen zwischen 0,5 μm und 20 μm auf. Das Natriumalginat wird anteilig bis zu 80 % durch Alginsäure oder andere lösliche Alginate, Gluconsäure oder Gluconate, Fettsäuren, sowie deren Salze und Derivate, Milchsäure oder Lactate, Stärke oder Stärkederivate ersetzt, ohne daß dadurch die Größenverteilung der Mikroverkapselung wesentlich verändert wird. Diese Modifikationen in der Verkapselung erhöhte die Bioverfügbarkeit des verkapselten Öls , da insbesondere pankreatische Enzyme die eingebauten Stoffe effizient lysie- ren.
Beispiel 1.2
Herstellung von Alginat-verkapseltem Lebertran
0,3 g Natriumalginat und 0,7 g Weizenstärke werden in 300 ml Wasser gelöst. Dazu wird unter Einwirkung von Ultraschall (Tauchsonde: 24 kHz / 120 W / Pulsbetrieb 7 : 1 pro Sekunde) 30 ml Lebertran dosiert. Nach 10 min wird eine Lösung von 0,2 g Calciumchlorid-Dihydrat in 10 ml Wasser unter den selben Bedingungen tropfenweise hinzugefügt. Die gebildeten Mikroverkapselungen werden durch Filtration abgetrennt, durch Cross-Flow-Filtration weiter gereinigt und nach Resuspension in 100 ml Wasser gelagert. Die gebildeten Mikroverkapselungen weisen typischerweise Größenverteilungen zwischen 0,5 μm und 20 μm auf.
Beispiel 1.3
4 g Alginat werden in 660 ml Wasser bei 50 °C unter Rühren gelöst. 4 g Stärke werden in 660 ml unter Rühren kurz aufgekocht. Beide Lösungen werden unter Rühren zusammengegeben. Mittels Ultra-Turrax (16.000 Urnin-1) werden 250 ml Lebertran für 10 min dispergiert. In diese Dispersion werden tropfenweise ca. 50 ml CaCl2 x 2H20 (1,4 g/100 ml) zugesetzt, bis die Masse hochviskös wird. Die Reinigung erfolgt durch Cross- Flow-Filtration. Der Kapseldurchmesser beträgt etwa 1 μm. Beispiel 2
Herstellung eines fruchtsafthaltigen Getränkes unter Zusatz von verkapselten Lebertran, Calcium und Selenhefe
100 g Natriumlactat (E 325), in Form einer 50 %igen wäßrigen Lösung, wird zusammen mit 10 g Selenhefe (entspricht 10 mg Selen) in 1 1 Lebertran unter kräftigem Rühren dispergiert. Diese Dispersion wird erfindungsgemäß unter Verwendung von 30 g Alginat und der äquivalenten Menge Calciumchlorid-Dihydrat verkapselt. Die wenige μm großen Kapseln werden mittels Cross-Flow-Filtration von anhaftenden Ölresten befreit und in Wasser gelagert.
25 g des verkapselten Lebertran-Calciumlactat-Selenhefe- gemisches werden jedem Liter nach bekannten Verfahren hergestelltem fruchtsafthaltigen Getränk zugegeben. Zur Erhöhung der Viskosität kann Fruchtsäften, fruchtsafthaltigen Getränken, Nektar, Limonaden, Brausen und anderen Getränken z.B. 0,5 % Pektin oder andere geeignete Stoffe zugesetzt werden. Nach Homogenisierung und Kurzzeiterhitzung können die Getränke in bekannter Weise abgefüllt werden. Die erfindungsgemäß so hergestellten Getränke zeigen keine sensorische Abweichung im Vergleich zu solchen ohne Zusatz von verkapselten Lebertran-Calciumlactat-Selenhefe-Gemisch.
Die Aufnahme von 0,25 1 eines solchen Getränkes decken etwa 100 % des Calcium-, Vitamin D - und Selenbedarfes eines Er- wachsenen.
Beispiel 3
Herstellung eines Milchproduktes (Joghurt) unter Zusatz von verkapselten Lebertran, Calcium, Spirulina und Selenhefe 80 g Natriumlactat (E 325), in Form einer 50 %igen wäßrigen Lösung, wird zusammen mit 200 g Spirulina und 10 g Selenhefe (entspricht 10 mg Selen) in 1 1 Lebertran unter kräftigem Rühren dispergiert. Diese Dispersion wird erfindungsgemäß unter Verwendung von 30 g Alginat und der äquivalenten Menge Calciumchlorid-Dihydrat verkapselt. Die wenige μm großen Kapseln werden mittels Cross-Flow-Filtration von anhaftenden Öl- resten befreit und in Wasser gelagert.
25 g des verkapselten Lebertran-Calciumlactat-Spirulina- Selenhefegemisches werden jedem Liter Milchmischung zugegeben und nach bekannten Verfahren unter Zusatz von geeigneten Bakterienkulturen zu Joghurt verarbeitet.
Die erfindungsgemäß so hergestellten Milchprodukte zeigen keine sensorische Abweichung im Vergleich zu solchen ohne Zu- satz von verkapselten Lebertran-Calciumlactat-Selenhefe- Gemisch.
Die Aufnahme von 0,25 1 eines solchen Milchproduktes deckenden Calcium- und Vitamin D - Bedarfes eines Erwachsenen.
Beispiel 4
Herstellung einer Brühwurst (Bockwurst) unter Zusatz von verkapselten Lebertran, Leinöl, Calcium und Selenhefe
100 g Natriumlactat (E 325), in Form einer 50 %igen wäßrigen Lösung, wird zusammen mit 10 g Selenhefe (entspricht 10 mg Selen) in 0,5 1 Lebertran und 0,5 1 Leinöl (enthält etwa 30 % Omega-3-Fettsäuren) unter kräftigem Rühren dispergiert. Diese Dispersion wird erfindungsgemäß unter Verwendung von 30 g Alginat und der äquivalenten Menge Calciumchlorid-Dihydrat verkapselt. Die wenige μm großen Kapseln werden mittels Cross- Flow-Filtration von anhaftenden Ölresten befreit und in Wasser gelagert.
50 g des verkapselten Lebertran-Leinöl-Calciumlactat- Selenhefegemisches werden jedem Kilogramm Fleischbrät mit dem Schüttwasser zugesetzt. Nach dem Feinkuttern wird die Wurstmasse in Kunst- oder Naturdam abgefüllt und heiß geräuchert.
Die erfindungsgemäß so hergestellten Brühwürste zeigen keine sensorische Abweichung im Vergleich zu solchen ohne Zusatz von verkapselten Lebertran-Leinöl-Calciumlactat-Selenhefe- Gemisch. Der Verzehr einer Bockwurst (100 g) deckt etwa 50 % des Calcium-, Selen- und Vitamin D-Bedarfs. Eine erfindungsgemäß so hergestellte Bockwurst enthält etwa 500 mg an Omega-3- Fettsäuren, denen zusammen mit Selen eine wichtige Funktion bei der Inaktivierung freier Radikale zukommt.
Beispiel 5
Herstellung eines Feinkosterzeugnisses unter Zusatz von verkapselten Lebertran, Spirulina, Calcium und Selenhefe 80 g Natriumlactat (E 325), in Form einer 50 %igen wäßrigen Lösung, wird zusammen mit 10 g Selenhefe (entspricht 10 mg Selen) und 200 g Spirulina in 1 1 Lebertran und unter kräftigem Rühren dispergiert. Diese Dispersion wird erfindungsgemäß unter Verwendung von 30 g Alginat und der äquivalenten Menge Calciumchlorid-Dihydrat verkapselt. Die wenige μm großen Kapseln werden mittels Cross-Flow-Filtration von anhaftenden Öl- resten befreit und in Wasser gelagert.
100 g des verkapselten Lebertran-Spirulina-Calciumlactat- Selenhefegemisches werden mit 900 g Mayonnaise homogenisiert. Diese Basismayonnaise dient als Grundlage für die Herstellung von Feinkosterzeugnissen unter Zusatz von Fleischbrät, Fleisch, Fisch, Muscheln, Krebse, Gemüse, Obst, gekochten Eiern und anderen Zutaten in unterschiedlichen Gewichtsanteilen. Die erfindungsgemäß so hergestellten Feinkosterzeugnisse zeigen keine sensorische Abweichung im Vergleich zu solchen ohne Zusatz von verkapselten Lebertran-Spirulina-Calciumlactat- Selenhefe-Gemisch.
Beispiel 6
Herstellung eines oral applizierbaren Impfstoffes gegen die Transmissible Gastroenteritis (TGE) der Schweine
Der Erreger der TGE ist ein säurelabiles Coronavirus. Die Erkrankung führt beim Ferkel innerhalb der ersten 10 Lebenstage zu 100 % Morbidität. Die Mortalität beträgt etwa 90 %. Die Ferkel können relativ gut geschützt werden über kolostrale Antikörper aus der Muttermilch. Entscheidend für den Schutz sind slgA. Deren Synthese wird maßgeblich über das Darm asso- ziierte Lymphatische System gesteuert. Der Impfstoff muß also oral verabreicht werden. Zur Verhinderung der Virusinaktivie- rung im Magen wurde erfindungsgemäß verkapselt.
Etwa 10β's Kulturinfektiöse Dosen (KID)BO eines apathogenen TGE-Virusstammes werden durch Lyophilisation getrocknet. Das Lyophilisat wird unmittelbar vor der Verkapselung in 250 ml Lebertran dispergiert. 4 g Alginat werden in 660 ml Wasser bei 50 °C unter Rühren gelöst, 4 g Stärke werden in 660 ml unter Rühren kurz aufgekocht. Beide Lösungen werden unter Rühren zusammengegeben. Mittels Ultra-Turrax (16.000 Umin-1) wird die 250 ml Lebertran-Virussuspension für 10 min dispergiert. In diese Dispersion werden tropfenweise ca. 50 ml CaCl2 x 2H30 (1,4 g/100 ml) zugesetzt, bis die Masse hochvis- kös ist. Die Reinigung erfolgt durch Cross-Flow-Filtration. Der Kapseldurchmesser beträgt etwa 1 μm. Nach Auflösung der Kapseln kann der Virusgehalt in der Kapsel titriert werden.
8 tragenden Sauen wurden an 7 aufeinanderfolgenden Tagen 4-5 Wochen ante partum (a.p.) täglich 10β'sKID5O in der erfindungsgemäß verkapselten Form zusammen mit flüssigem Futter oral verabreicht (etwa 5 g Mikrokapseln). Eine 2. I munisie- rungsphase wurde an 3 aufeinanderfolgenden Tagen 14 Tage a.p. wie oben beschrieben durchgeführt. Alle Tiere vertrugen die Immunisierung reaktionslos.
Die 54 Ferkel aus den 8 Würfen wurden innerhalb der ersten 12
Lebensstunden mit 10 . BKID '5κ0n eines virulenten TGE-Virus- Felsstammes oral infiziert. Als Kontrolle dienten gleichermaßen infizierte 40 Ferkel aus 5 Würfen nichtimmunisierter Muttersauen.
Folgende Ergebnisse wurden erzielt: Morbidität (%) Mortalität (%)
Ferkel vakzinierter Muttertiere 95 34
Ferkel nichtvakzinierter Mut- 100 95 tertiere
Im Ergebnis der Immunisierung übertragen die Sauen einen spezifischen passiven Schutz mit dem Kolostrum auf ihre Nachkommen.
Beispiel 7 Freisetzung von Barbital nach Kapselverdauung mit Amylase
In 250 ml Lebertran werden mittels Ultra-Turrax 8 g Barbital dispergiert. 4 g Alginat werden in 660 ml Wasser bei 50 °C unter Rühren gelöst. 4 g Stärke werden in 660 ml unter Rühren kurz aufgekocht. Beide Lösungen werden unter Rühren zusammen- gegeben. Mittels Ultra-Turrax (16.000 Umin-1) wird die 250 ml Lebertran-Barbital-Suspension für 10 min dispergiert. In diese Dispersion werden tropfenweise ca. 50 ml CaCl2 x 2H20 (1,4 g/100 ml) zugesetzt, bis die Masse hochviskös ist. Die Reinigung erfolgt durch Cross-Flow-Filtration. Der Kapseldurchmes- ser beträgt etwa 1 μm. Es wird eine 10 % Suspension in isotonischen Puffer hergestellt. Als Kontrolle für den Freisetzungsversuch dienten Mikrokapseln mit gleichem Inhalt, die aber ohne Zusatz von Särke, sondern nur mit Alginat hergestellt wurden. Je 1 ml der Suspension wurde mit 500 Einheiten Amylase bei 37 °C für 4 h inkubiert. Parallel erfolgte mit je 1 ml die Inkubation ohne Amylase. Der Nachweis freigesetzten Barbitais erfolgte gemäß DAB mittels Dünnschichtchromatographie. Da sich die Kapseln im Fließmittel nicht auflösen, kann für den Nachweis des freigesetzen Barbitlas die Suspension ohne vorherige Abtrennung der Kapseln verwendet werden.
Aus den verdauten erfindungsgemäßen Alginat-Stärkekapseln wurde etwa l mg Barbital pro ml Mikrokapsel freigesetzt. Das entspricht etwa 30 - 50 % der verkapselten Barbitalmenge. Aus den herkömmlichen Alginatkapseln wurden keine Barbitalmengen freigesetzt, die mit dieser Nachweismethode feststellbar sind. Patentansprüche
1. Geschmacksneutrale Mikrokapseln aus im Verdauungstrakt an sich unverdaulichen Oligo- und/oder Polysacchariden, in denen eine oder mehrere Substanzen, eingeschlossen sind und die zusätzlich verdauliche Bestandteile in der Kapselwand enthalten.
2. Mikrokapseln nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unverdaulichen Oligo- und/oder Polysaccharide Alginsäure, Polymere der Alginsäure, Alginate, Pectine und/oder Xanthane sind zusammen mit einem physiologisch tolerierbaren Metallsalz, wie z.B. einem Calciumsalz.
3. Mikrokapseln nach Anspruch l oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als verdauliche Bestandteile mit einem Verhältnisanteil bis zu 80 % Mono-, Oligo- und/oder Polysaccharide, (poly)Hydroxycarbonsäuren, Fettsäuren sowie deren Salze und Derivate sowie Aminosäuren, deren Salze und deren Derivate, enthalten sind.
4. Mikrokapseln nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verdaulichen Bestandteile Gluconsäure, Glucona- te, Milchsäure, Lactate, Stärke und/oder Stärkederivate sind.
5. Mikrokapseln nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verdaulichen Bestandteile Stärke, modifizierte Stärke oder Lactat sind.
6. Mikrokapseln nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Lebensmittel oder Lebensmittelersatzstoffe eingeschlossen sind, die üblicherweise wegen negativer sensorischer Beeinflussung des Endproduktes oder mit den aktuellen Verkehrsauffassungen nicht zu vereinbaren sind oder wegen physikalischer und/oder chemischer Wechselwirkungen nicht eingesetzt werden.
7. Mikrokapseln nach einem der Ansprüche l bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Substanzen Pflanzen-, Fischöle und/oder Spurenelemente eingeschlossen sind. 8. Mikrokapseln nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl apolare wie polare Flüssigkeiten allein oder als Lösungs- oder Dispersionsvermittler enthalten sind. 9. Mikrokapseln nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als apolare Lösungs- oder Dispersionsvermittler Lebertran oder Öle mit einem hohen Gehalt an ungesättigten Fettsäuren eingesetzt werden.
10. Mikrokapseln nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das unverdauliche Polysaccharid Alginsäure oder ein Alginat ist, das eine oder mehrere Substanzen einschließt, die einen als unangenehm empfundenen Eigengeschmack aufweisen, in Kombination mit einer Calcium-haltigen Verbindung und daß in der Kapselwand als verdaulicher Bestandteil, Stärke, modifizierte Stärke oder Lactat enthalten ist.
11. Mikrokapseln nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Substanzen mit immunologischer oder pharmakologischer Wirkung eingeschlossen sind. 12. Verfahren zur Herstellung von geschmacksneutralen Mikrokapseln der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch Ultraschall-Synthese hergestellt, durch Cross-Flow-Filtration gereinigt und anschließend resuspendiert werden, wodurch eine enge Größenverteilung der Mikroverkapselung erzielt wird.
13. Verwendung von Mikrokapseln der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Veränderung ernäh- rungs-physiologischer Parameter zu jeder Substanz, vorzugsweise zu einem Lebensmittel während oder nach Her- Stellung zugesetzt werden, ohne die sensorischen Eigenschaften des Endproduktes nachhaltig zu beeinflussen.
14. Verwendung der Mikrokapseln nach Anspruch 13 zur Vorbeugung von Mineralstoffwechselstörungen oder gegen oxida- tiven Stress.

Claims

15. Verwendung von Mikrokapseln nach den Ansprüchen 1 bis 11 als Impfstoffe oder Arzneimittel zur Freisetzung im Darm unter Umgehung des Aufschlusses im Magen.
16. Verwendung von Mikrokapseln der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Veränderung ernährungsphysiologischer Parameter zu Futtermitteln während oder nach Herstellung zugesetzt werden, ohne die sensorischen Eigenschaften des Endproduktes nachhaltig zu be- einflussen.
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