CN103260427A - 封装活性成分的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及封装领域。更具体地，本发明涉及一种在可食用组合物之中或之上封装活性成分的新方法。
Description
技术领域
本发明涉及封装领域。更具体地，本发明涉及一种在可食用组合物之中或之上封装活性成分的新方法。
背景技术
在各个行业中都开发了制备封装的活性成分的方法以保护活性成分。例如，在食品行业中，有许多公知的用于封装调味料的方法。封装的主要目的是在(i)在将调味料掺入至食品中之前的存储期间、(ii)在将调味料组分与其它食品成分混合期间、(iii)在食品加工期间，例如烹饪和烘焙期间、(iv)在食品运输和储存期间，以及(v)在终端消费者制备食品期间防止挥发性组分的损失。
在调味料行业中，封装的非常可取的益处在于，在消费食品时其能够控制活性成分释放的同时具有高的热稳定性。解决该问题的一种方法是将调味化合物封装于微生物壁中。此方法在许多现有技术文献中都有描述。在现有技术中，这种类型的胶囊通常是预处理步骤的对象，其中将液体形式的活性成分添加至微生物的水性分散体中。然后在掺入食品中之前，干燥该由此制备的胶囊。
例如，US2005/0118273描述了一种将调味料封装于酵母中的方法。通过将调味料加入至酵母的水性分散体中制备胶囊浆料。糖类粘附于酵母细胞体的表面。然后将获得的胶囊进行喷雾干燥，喷雾干燥的粉末用于食品的调味。
但是，作为现有技术方法中的一部分的干燥步骤既非常费时又消耗能源。避免该预处理步骤和干燥步骤并开发出简易的方法将是非常有利的，从而能够节省时间、节约成本和能源。避免干燥步骤还可以减少封装过程中的产量损失。
用于在微生物中封装活性成分的现有技术方法还受限于液体活性成分的封装或者受限于在封装前能够被熔化的固体状态(如结晶状态)的活性成分。然而，活性成分(例如调味料)通常以粉末形式提供(如包含活性成分的固体颗粒)。粉末活性成分与液体活性成分相比的优点已为本领域技术人员公知。例如，粉末活性成分(如调味料)的保质期比液体活性成分的保质期要长得多，特别是因为抗氧化的处理。此外，粉末活性成分通过减少其潜在的刺激性或减轻其强烈的气味而使其处理性能得到了改善。
因此，希望提供一种将活性成分如调味料直接由其粉末形式封装到包含微生物的封装***的方法。这种方法的优点是：在将活性成分封装于能够以受控的方式释放活性成分的热稳定性封装***中之前，本领域技术人员能够以粉末形式处理活性成分。
与基于微生物的干燥的胶囊相比，当粉末活性成分选自于需要较少能源制备的固体颗粒时，这种方法特别有利。
共同待决的欧洲专利申请EP09164167.0公开了一种不需任何预处理步骤的方法，其避免了封装***的喷雾干燥。但是，该专利申请仅限于对液体形式的活性成分的封装，并未公开对于直接由固体颗粒的活性成分的封装。
因此，通过提供一种将活性成分(以在固体颗粒中的形式提供)直接封装到微生物细胞中的方法以及通过在掺入食品前避免封装***的干燥以解决这些问题中的一个或多个是非常可取的。
发明内容
本发明提供一种在可食用组合物之中或之上制备封装的活性成分的方法，包含步骤：
a)任选在加热条件下，向水中或含水可食用组合物中加入
i)在水的存在下释放液体活性成分的固体颗粒；和
ii)包含空微生物细胞的封装材料；
以在水中或在含水可食用组合物中释放至少部分的液体活性成分；
b)将步骤a)中得到的组合物混合并任选地加热，以确保所释放的液体活性成分与封装材料密切地接触，从而使至少部分的液体活性成分封装于封装材料的内部；
c)如果在步骤a)中仅将固体颗粒和封装材料加入到水中，则将步骤a)或步骤b)中得到的组合物混合到可食用组合物中或将其施敷于可食用组合物上。
另一方面，本发明提供一种食品，其含有由上述方法获得的经封装的活性成分。
详细描述
本发明人惊奇地发现了一种制备封装活性成分于微生物中的新型方法，其中可以使用固体颗粒形式的活性成分。该方法进一步具有不需要任何预处理步骤的优点。本方法为封装领域做出了惊人的贡献，因为鉴于本领域所公知(即在掺入到食品中之前胶囊应当预载有活性成分)，无法预料到当在可食用组合物中或其上进行混合时，活性成分能够有效地扩散至封装材料中。事实上，此种组合物含有具有不同于水的特性的各种成分，在所有现有技术文献中的封装都发生在水中。特别地，组合物中疏水性组分的存在预计能够改变活性成分向封装材料中迁移的能力。
另外，能将活性成分直接由固体颗粒封装到微生物封装***中是令人惊奇的。事实上，本来预计微生物的存在会改变成分从颗粒中的释放，并且本来预计介质中固体颗粒或其残留部分的存在会改变调味料向微生物中扩散的能力。特别地，本来预计掺入了活性成分的固体颗粒会在微生物和活性成分之间构成附加屏障以限制活性成分向封装材料中迁移的能力，从而无法预见微生物中的活性成分的封装能够实际发生。而且，封装于固体颗粒中的活性成分通过固体载体而稳定，本来预计最初的固体载体会与欲将活性成分封装于其内的微生物发生竞争，所以微生物内的封装有可能由于使用含有活性成分的固体颗粒代替液体而被完全或部分阻止。实际上，活性成分与固体颗粒的亲和性本来预计会改变用于本发明的微生物封装***的内部和外部之间的平衡。令人惊奇的是，发现在微生物内的封装实际已经发生。
在本方法的第一步骤中，向水中或含水的可食用组合物中加入固体颗粒和封装材料。优选地，向含水的可食用组合物中加入固体颗粒和封装材料。固体颗粒和封装材料可以分别加入或者以粉末混合物的形式一起加入，该粉末混合物是通过将含有活性成分的固体颗粒和粉末形式的封装材料干混而得到的。
在第一步骤期间，固体颗粒释放所述颗粒所包含的活性成分的至少一部分。优选至少50%，更优选至少70%，最优选全部的固体颗粒所包含的活性成分被释放。
任选地，在加热条件下向水中或含水的可食用组合物中加入固体颗粒和封装材料以促进活性成分的释放。最佳温度取决于如下所描述的所用固体颗粒的类型。
任何能在水中释放活性成分的固体颗粒均可用于本发明的目的。然而，所含有的活性成分已封装在微生物内的固体颗粒除外。所述颗粒旨在：当任选地在加热的条件下将固体颗粒加入到水中，从而直接导致至少部分活性成分的释放时，能够为了本发明的目的而释放活性成分。所述释放可以进一步通过在本方法步骤b)中加热混合物而引发。
在本发明的一方面，固体颗粒包括内部或其上吸附有液体活性成分的无机颗粒(mineral particles)。该无机颗粒优选多孔，例如，这种无机颗粒可以为二氧化硅。更优选地，所述二氧化硅为合成的无定形二氧化硅。能够将活性成分吸附于内的合适的二氧化硅的一个具体的实例是
50(Evonik市售)。因为用于本发明的固体颗粒的制备不包括任何干燥步骤，所以这种颗粒的应用就特别有利。考虑到本发明的方法也不需要任何干燥步骤的事实，可以得出封装方法和先前形成固体颗粒的步骤作为一个整体在能量方面非常高效，由此从环境和可持续发展的角度来看是特别可取的。
或者，所述固体颗粒为将活性成分封装于多糖或水凝胶的固体基质中的固体颗粒。在水凝胶基质的情况下，优选这种水凝胶基质在热应力下是可溶的。含有固体基质的这种颗粒的实例为喷雾干燥和挤出颗粒。在此情况下，即使固体颗粒的制备包括干燥步骤，与如现有技术中所公开的基于微生物的胶囊的干燥相比，这样的干燥步骤通常所需能量更少且可更加快速地完成。
在另一种变形方式中，固体颗粒为包含活性成分且具有非化学交联外壳的固体核-壳胶囊。所述外壳优选由在热应力下水溶性的水凝胶制成。所述胶囊的实例为具有非交联外壳的凝聚胶囊。
优选的颗粒类型选自：
i)无机颗粒，其内部或其上吸附了液体活性成分；和
ii)固体颗粒，其中活性成分封装于多糖基质中，例如喷雾干燥和挤出颗粒。
本发明的方法提供如下优点：在直接在食品之中或之上将活性成分封装于微生物中之前，能够以固态形式处理活性成分，从而在整体上在该方法中节约了时间和能量。
所述活性成分可以是任意可食用活性成分，只要在水的存在下其从颗粒中释放即可。所述活性成分可以在范围广泛的活性物质中进行选择，例如药物、维生素和食品添加剂(如增味剂、芳香剂或调味料)。
在本发明优选的实施方式中，至少部分活性成分的特征在于其logP值至少为1.5，或甚至优选至少为2。更优选至少20%，最优选至少50%的活性成分以这样的logP值为特征。对于本发明来说，“logP”是指使用EPI suite v3.10;2000U.S.EnvironmentalProtection Agency计算获得的logP。具有这种logP值的成分更易于封装于微生物壁内。
优选地，活性成分为调味成分。对于本发明来说，“调味成分”是指一种化合物，其用于调味制剂或组合物以赋予快感。换言之，要被认为是调味成分的此种成分，必须由本领域技术人员公认为能够以积极的或令人愉快的方式赋予或改变组合物的味道。
可以存在的调味成分的特性和类型在此不做更详细的描述，其在任何情况下皆不能详尽，技术人员基于其常识并根据预期的用途或应用以及期望的感官效果能够对其进行选择。概括来说，这些调味成分属于不同的化学分类，如醇类、醛类、酮类、酯类、醚类、醋酸酯类、腈类、萜类、含氮或含硫杂环化合物和精油，并且其可以是天然的或人工合成的。许多的这些调味成分列于参考文献如S.Arctander的著作Perfume and Flavor Chemicals,1969,Montclair,New Jersey,USA，或其更新的版本或类似性质的其他著作中，以及调味料领域内丰富的专利文献中。也可理解为所述调味成分还可以是已知的以受控的方式释放各种类型的调味化合物的化合物。
活性成分可以是单一化合物或化合物的混合物，所述化合物任选地具有不同的活性。将调味化合物的混合物任选地与其它活性物质(例如，食品添加剂或药物)一起使用是特别有利的。
封装材料包含空微生物细胞。“空微生物细胞”是指去除了细胞的内容物并且在本方法之前未在微生物中封装活性物质。
微生物可以是任何类型。但优选的类型包括酵母细胞、单细胞藻类(例如，硅藻)和细菌。最优选的微生物类型是酵母细胞。
封装材料可以由微生物细胞单独构成。或者，可以将微生物细胞与任何附加组分例如基质组分结合。基质组分优选地适合于形成聚合物基质。存在大量结构不同的基质形成化合物或组合物，以下提及了其中的一些。
例如，基质组分可以由蛋白质或碳水化合物形成，或包含蛋白质或碳水化合物。可以使用能够与用来封装液体活性成分的微生物细胞结合的任何基质组分。适合的基质组分的特性在此不作进一步详述，其无论如何无法详尽，技术人员基于其常识或基于与将活性成分封装于微生物相关的任何文献的启示，能够选出合适的基质组分。
例如，可以使用本领域技术人员公知的任何适合的技术对微生物进行预处理，以增加活性成分对它的渗透性，或以去除有时不需要的微生物的气味或芳香。
将固体颗粒和封装材料加入到水中或加入到含水的可食用组合物中。在本发明的一个优选的实施方式中，将固体颗粒和封装材料加入到可食用组合物中。
术语“可食用组合物”定义为通过正常加工单独地或与其它组分组合地预定转化为可食用产品的成分的任何液体或固体混合物。水必须与其它成分混合才能被认为是可食用组合物。因此，水就其本身而论，不认为是本发明目的的可食用组合物。在本发明的优选的实施方式中，将活性成分和封装材料掺入到糖浆或糊状物中。糖浆或糊状物优选地用来形成可食用产品的包衣部分，更优选地为口香糖、挤出产品或待油炸的产品的包衣部分，最优选地为口香糖、谷物产品或炸薯条的包衣部分。在另一个优选的实施方式中，将活性成分和封装材料掺入至生面团中。所述生面团优选地拟用于烘烤或油炸产品中，特别是带馅油炸面团或咸味产品中。在本发明的另一个实施方式中，可食用组合物是人造黄油或其水溶液部分。
在该方法的第二步骤中，将步骤a)得到的组合物进行混合以确保释放的活性成分与封装材料进行密切的接触。优选在可食用组合物中将液体形式的活性成分与封装材料密切接触，在此种情形下，本发明的方法为一种在可食用组合物中制备封装的活性成分的方法。
使用本领域公知的任何方法(具体地通过低剪切混合、高剪切混合或均质化混合物，优选地通过高剪切混合或均质化作用)，通过混合步骤a)中获得的组合物实现密切接触。液体活性成分与封装材料的密切接触和加热能够使至少部分该液体活性成分通过壁扩散至微生物中，从而实现封装。优选在封装材料中封装至少20%，更优选至少50%的活性成分。
步骤b)优选在温度至少为20℃的条件下进行，更优选为至少40℃，最优选为至少50℃。当固体颗粒包含在热应力下可溶的水凝胶时，将步骤a)中获得的混合物加热至水凝胶的熔点以上的温度。
封装速率非常地依赖于温度。当将混合物加热至40°C的温度时，在1～2小时的期间内完成活性成分的封装。当在温度约30°C时，封装需要进行约4小时。在温度为20°C时，需要约16小时才能完成封装。因此，包括在至少40°C，或甚至更优选至少50°C时加热混合物的方法是特别地有利的。
可以将密切地接触和/或加热该混合物作为最终产品的制备步骤的一部分，例如挤出、烘烤和/或油炸。在此种情况下，从而将获得的经封装的成分直接地掺入至食品或部分食品中。然后根据技术人员公知的任何常规方法制备此种食品，其也是本发明的一个目的。因此，最终食品的制备步骤在此不作进一步的详细描述。在任何情况下，这些步骤对封装方法没有特定的影响，其可在任何类型的调味的产品基料中进行。
该方法的步骤c)特别用于在步骤a)中仅将固体颗粒和封装材料加入到水中的情形。在此种情况下，将步骤a)或步骤b)中得到的混合物混合到可食用组合物内或施敷于可食用组合物上。其可使用任意适于制备可食用组合物的方法，例如，混合或包衣。所述步骤也可以作为最终食品的制备步骤的一部分，如上述步骤b)中的描述。在步骤a)中已经将固体颗粒和封装材料加入到含水可食用组合物中的情况下，不应用步骤c)。
本发明所述的优选的食品是用本发明的方法制备的经调味的糖浆包覆的口香糖。其它优选的最终产品包括含有根据本发明的方法制备的生面团的或用本发明的方法制备的糖浆或糊状物包衣的挤出、烘烤和油炸食品，例如带馅油炸面团。本方法特别适于用来封装用在咸味应用中的调味料。
本发明的方法封装的活性成分在预定因素(例如存在的最低含水量)的影响下从食物产品中以受控的方式释放。这些因素取决于封装材料的确切特性，并且特别地取决于微生物类型及任选使用的基质的类型。封装材料的确切特性是本领域技术人员基于消费食品的条件来确定的。这些释放条件为本领域技术人员所公知，所以在此不做进一步详细地描述。
具体实施方式
现在将通过下述实施例的方式对本发明作进一步的详细描述。
实施例1
包衣糖浆中封装的薄荷调味料的制备
在混合器(SEB Rondo1000,Selongey,France)中，于15秒内向10g的
(二氧化硅，来源，Evonik Degussa GmbH,Hanau-Wolfgang,Germany)中加入20g的薄荷调味料(物品编号885106NT,来源：Firmenich SA)，混合30秒，制备了敷有(plated)调味***的固体颗粒(固体颗粒A)。得到66.67%调味料负载(flavorload)的粉末。
制备了具有以下成分的包衣糖浆(包衣A)。
表1：包衣A的组成
| 成分 | 用量[g] |
| 水 | 309.2 |
| Maltisorb P2001) | 455.8 |
| ***胶2) | 15.7 |
| 二氧化钛3) | 3.9 |
| 固体颗粒A | 6.6 |
| 封装材料4) | 8.8 |
1)来源：Roquette。
2)Gomme instant IRX49345，来源：Colloides NaturelInternational。
3)来源：Precolor。
4)S.Cerevisiae(酿酒酵母)，品目954794，来源：Firmenich SA,Geneva,Switzerland。
将以上所列的成分分别加入烧杯中混合以形成稀浆。然后用高剪切混合器(IKA T18basic Ultra
)以20000rpm在50℃将该稀浆混合30秒，然后使用常规搅拌器在50℃搅拌2小时，得到800g包衣糖浆。
以含有封装的薄荷调味料的糖浆包衣的口香糖的制备(口香
糖A)
使用新制包衣A在工业包衣机中以80～100个循环对经典颗粒口香糖进行包衣，直到口香糖的重量增加了约30%。
实施例2
包衣糖浆中封装的薄荷醇调味料的制备
制备了具有以下成分的包衣糖浆(包衣B)。
表2：包衣B的组成
| 成分 | 用量[g] |
| 水 | 293.96 |
| Maltisorb P2001) | 433.32 |
| ***胶2) | 14.93 |
| 二氧化钛3) | 3.71 |
| 固体颗粒B4) | 38.08 |
| 封装材料5) | 16.00 |
1)来源：Roquette。
2)Gomme instant IRX49345，来源：Colloides NaturelInternational。
3)来源：Precolor。
4)薄荷醇喷雾干燥，物品编号550469TP0300，来源：Firmenich SA,Geneva,Switzerland。
5)S.Cerevisiae，品目954794，来源：Firmenich SA,Geneva,Switzerland。
将以上所列的成分分别加入烧杯中混合以形成稀浆。然后用高剪切混合器(IKA T18basic Ultra
)以20000rpm在50℃将该稀浆混合30秒，然后使用常规搅拌器在50℃搅拌2小时，得到300g包衣糖浆。
以含有封装的薄荷醇调味料的糖浆包衣的口香糖的制备(口
香糖B)
使用新制包衣B在工业包衣机中以80～100个循环对经典颗粒口香糖进行包衣，直到口香糖的重量增加了约30%。
Claims (15)
1.一种在可食用组合物之中或之上制备封装的活性成分的方法，包含步骤：
a)任选在加热条件下，向水中或含水的可食用组合物中加入
i)在水的存在下释放液体活性成分的固体颗粒；和
ii)包含空微生物细胞的封装材料；
以释放至少部分的液体活性成分；
b)将步骤a)中得到的组合物混合并任选地加热，以确保所释放的液体活性成分与封装材料密切地接触，从而使至少部分的液体活性成分封装于封装材料的内部；
c)如果在步骤a)中仅将固体颗粒和封装材料加入到水中，则将步骤a)或步骤b)中得到的组合物混合到可食用组合物中或施敷于可食用组合物上。
2.如权利要求1的方法，其特征在于所述可食用组合物为包衣糖浆或糊状物。
3.如权利要求1的方法，其特征在于所述可食用组合物为生面团。
4.如权利要求1的方法，其特征在于所述可食用组合物是可挤出的。
5.如权利要求1～4任一项的方法，其特征在于所述封装材料包含空酵母、藻类或细菌细胞。
6.如权利要求1～4任一项的方法，其特征在于所述空细胞结合有基质组分。
7.如权利要求1～6任一项的方法，其特征在于所述在水中释放液体活性成分的固体颗粒选自于内部吸附有液体活性成分的无机颗粒、将活性成分封装于多糖或水凝胶的固体基质中的固体颗粒和包含活性成分且具有非化学交联的外壳的核-壳胶囊。
8.如权利要求7的方法，其特征在于所述在水中释放液体活性成分的固体颗粒选自于内部或其上吸附有液体活性成分的无机颗粒和将活性成分封装于多糖基质中的固体颗粒。
9.如权利要求7或8的方法，其特征在于所述内部吸附有液体活性成分的无机颗粒为二氧化硅颗粒。
10.如权利要求1～9任一项的方法，其特征在于所述活性成分为调味料。
11.如权利要求1～10任一项的方法，其特征在于所述至少部分的活性成分的logP至少为1.5。
12.如权利要求1～11任一项的方法，其特征在于步骤b)是在至少20℃的温度下进行的。
13.一种食品，其含有由权利要求1～12任一项的方法获得的经封装的成分。
14.如权利要求13的食品，其特征在于其为口香糖的形式，或为油炸产品、烘烤产品或挤出产品的形式。
15.如权利要求13的食品，其特征在于其为用由权利要求1～11任一项的方法获得的糖浆或糊状物包衣的口香糖的形式，或为用由权利要求1～11任一项的方法获得的糖浆或糊状物包衣的油炸产品、烘烤产品或挤出产品的形式。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130821 |