PL177022B1

PL177022B1 - Trwała emulsja typu woda w oleju

Info

Publication number: PL177022B1
Application number: PL95312245A
Authority: PL
Inventors: Luppo Edens; Dirk Meijer; Paridon Petrus A. Van
Original assignee: Gist Brocades Bv
Priority date: 1994-04-18
Filing date: 1995-04-18
Publication date: 1999-09-30
Also published as: DE69524517D1; JPH08512359A; NO955118D0; TW305768B; AU2308395A; FI955962A7; FI955962A0; PL312245A1; CN1126942A; WO1995028092A1; ES2169129T3; CA2165157A1; ZA953120B; NO313312B1; CA2165157C; EP0703730A1; ATE210386T1; NO955118L; DK0703730T3; JP3751634B2

Abstract

1. Trwala emulsja typu woda w oleju, znamienna tym, ze zawiera wode, olej, nietrwaly zwiazek wybrany z grupy obejmujacej enzymy, witaminy i srodki barwiace; poliol i emulgator, przy czym zawiera poliol w stezeniu 10-70% oraz zawiera emulgator w fazie olejowej w ilosci od 3 do 10% fazy olejowej, przy czym stosunek wagowy fazy olejowej zawierajacej olej i emulgator do fazy wodnej zawierajacej wode, poliol, zwiazek nietrwaly wynosi od 30:1 do 1:1. PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest trwała emulsja typu woda w oleju. Emulsje są wykorzystywane do wprowadzania nietrwałych związków do karmy, żywności i kompozycji kosmetycznych.

Szereg dodatków do żywności, karmy i kosmetyków, takich jak środki barwiące, witaminy, szczepionki i enzymy, uważa się za dodatki nietrwałe.

Dodatki mogą wykazywać niezgodność chemiczną lub enzymatyczną z innymi związkami obecnymi w kompozycji. Dodatki te mogą być ponadto nietrwałe termicznie i z tego względu wykazują skłonność do dezaktywacji w czasie etapów obróbki prowadzonych w podwyższonej temperaturze. Tak np. pasze i żywność często wytwarza się z wykorzystaniem procesu wytłaczania. Takie procesy wytłaczania są niezbędne przy wytwarzaniu cząstek żywności lub karmy o wymaganym kształcie. Ponadto rośnie tendencja do wprowadzania wszelkich dodatków do podstawowej karmy lub żywności. Coraz częściej wytwarza się kompletną karmę lub żywność z dodatkami, które uprzednio dodawano zazwyczaj niezależnie.

Zaproponowano szereg rozwiązań, aby wyeliminować problem degradacji nietrwałego związku. Jedno z rozwiązań stanowi dodawanie pożądanych związków po etapie obróbki w podwyższonej temperaturze, czyli po procesie wytłaczania. Opublikowano różne sprawozdania dotyczące preparatów nietrwałych związków i/lub sposobów dodawania takich związków do cząstek karmy lub żywności.

W niemieckim opisie patentowym DE 2602260 ujawniono zastosowanie zawiesiny enzymu w ciekłym lub stopionym tłuszczu jadalnym. Po schłodzeniu mieszaniny materiał rozdrabnia się na cząstki. Po zgrubnym rozbiciu cząstki poddaje się dalszej obróbce, np. mieleniu. Wadą takiego sposobu jest to, że mielenie proszków w celu uzyskania drobnych cząstek jest bardzo żmudne i prowadzi do powstania niepożądanych pyłów.

Międzynarodowe zgłoszenie patentowe WO 93/14645 rozwiązuje problem dodawania zawiesiny olejowej zawierającej związki nietrwałe termicznie po procesie wytłaczania. Zawiesinę dodaje się do pastylek pod obniżonym ciśnieniem.

W międzynarodowym zgłoszeniu patentowym WO 92/06599 opisano zastosowanie emulsji woda w oleju do ochrony szczepionek. Nie wspomniano o zastosowaniu

177 022 (białkowego) środka stabilizującego (obniżającego aktywność wody) jako części emulsji. Wprowadzanie nietrwałych związków, takich jak enzymy do emulsji tego typu będzie powodować szybki ubytek aktywności enzymatycznej. Ubytek ten może dochodzić do 50%/miesiąc w ciepłych klimatach, co jest nie do zaakceptowania w przypadku produktów handlowych. W tym zgłoszeniu patentowym opisano także korzystne zastosowanie emulgatora opartego na lecytynie.

W międzynarodowym zgłoszeniu patentowym WO 93/16175 opisano stabilizowany wodny roztwór enzymu zawierający mocznik i/lub poliol jako środek stabilizujący. Mocznik i poliole są znanymi środkami stabilizującymi enzym w środowisku wodnym.

W dziedzinie kosmetyków również nasila się tendencja do wprowadzania nietrwałych związków do produktów gotowych zawierających oleje. Przedmiotem szczególnego zainteresowania są związki wykorzystywane w ochronie, oczyszczaniu i odświeżaniu skóry. Do nietrwałych związków, uznanych za środki o korzystnym działaniu w tym zakresie, należą enzymy, takie jak proteazy.

Aby zagwarantować aktywność enzymatyczną w preparatach kosmetycznych przy długotrwałym przechowywaniu, jako środki do formułowania enzymów zazwyczaj stosuje się nie zawierające wody hydrofobowe związki, takie jak woski oraz oleje roślinne lub mineralne. Jakkolwiek takie rozwiązanie zapewnia wysoką trwałość przy przechowywaniu enzymu w preparacie kosmetycznym, poważną jego wadę stanowi to, że enzym może uaktywnić się dopiero przy wystawieniu preparatów na działanie względnie dużych ilości wody (gdyż wówczas enzym, początkowo nie zawierający wody, rozpuszcza się). Problem polega na tym, że enzym z natury uaktywnia się stosunkowo powoli oraz, że traci się znaczną część wyjściowej aktywności enzymu. Takie rozwiązanie nie jest dogodne w wielu zastosowaniach kosmetycznych.

Inne podejście opisano w patencie japońskim JP03004791, zgodnie z którym stosowane w kosmetykach enzymy rozkładane przez białka stabilizuje się dodając wielocukry do wodnego roztworu enzymów. Jakkolwiek takie rozwiązanie zmniejsza do minimum ilość wody niezbędną do ponownego uaktywnienia enzymu, to ignoruje ono konieczność występowania fazy lipofilowej w wielu preparatach kosmetycznych.

Przedmiotem wynalazku jest trwała emulsja typu woda w oleju, charakteryzująca się tym, że zawiera wodę, olej, nietrwały związek wybrany z grupy obejmującej enzymy, witaminy i środki barwiące; poliol i emulgator, przy czym zawiera poliol w stężeniu 10-70% oraz zawiera emulgator w fazie olejowej w ilości od 3 do 10% fazy olejowej, przy czym stosunek wagowy fazy olejowej zawierającej olej i emulgator do fazy wodnej zawierającej wodę, poliol, związek nietrwały wynosi od 30:1 do 1:1.

Emulsja według wynalazku korzystnie zawiera poliol wybrany z grupy obejmującej glicerynę, sorbitol, sacharozę, glikol polipropylenowy, laktozę, trehalozę, maltodekstryny i glukozę; w fazie wodnej w stężeniu 30-70% wagowych.

Emulsja według wynalazku korzystnie zawiera emulgator wybrany z grupy monoglicerydów i polirycynolanu poliglicerylu oraz korzystnie zawiera enzym wybrany z grupy obejmującej proteazy, karbohydrazy, lipazy, fosfolipazy, oksydoreduktazy i fitazy.

Emulsje woda w oleju według wynalazku zawierają określony nietrwały związek rozpuszczony w fazie wodnej i stabilizowany poprzez dodatek środka stabilizującego. Korzystnie środkiem stabilizującym jest środek obniżający aktywność wody. Jeszcze korzystniej środkiem stabilizującym jest poliol.

Poliol dodaje się do fazy wodnej emulsji woda w oleju w dużym stężeniu, np. w ilości co najmniej 10%, korzystnie w ilościach 10-70%, a jeszcze korzystniej w ilościach 30-70% wagowych.

Korzystna kompozycja stanowi emulsję woda w oleju zawierającą określony nietrwały związek w fazie wodnej wraz z poliolem, przy czym emulsja stabilizowana jest przez emulgator aktywny przy wysokich stężeniach poliolu. Stosowanym emulgatorem jest korzystnie destylowany monogliceryd lub polirycynolan poliglicerylu.

177 022

Ponadto określony związek stanowi korzystnie enzym, witamina, środek barwiący lub szczepionka.

Emulsje według wynalazku wykorzystywane są do ochrony nietrwałych związków przed ich dodaniem do kompozycji żywnościowych, paszowych, kosmetycznych lub olejowych.

Emulsje woda w oleju według wynalazku wykazują trwałość przez długi okres czasu.

Można je stosować np. do wytwarzania kompozycji żywnościowych dla ludzi i zwierząt. Tak np. emulsje według wynalazku można natryskiwać na cząstki paszy lub żywności. Korzystnie emulsje natryskuje się na cząstki karmy lub żywności po rozcieńczeniu jej olejem lub tłuszczem. Emulsje według wynalazku można także stosować do wytwarzania kompozycji kosmetycznych.

Przedmiotem wynalazku jest emulsja według wynalazku zawierająca w fazie wodnej określony nietrwały związek wraz ze środkiem stabilizującym, przy czym emulsja stabilizowana jest za pomocą odpowiedniego emulgatora.

Emulsja typu woda w oleju zawiera następujące składniki: wodę, olej, określony nietrwały związek, środek stabilizujący i emulgator. Nietrwałe związki znajdują się w fazie wodnej. W celu zapewnienia stabilności pożądanego związku do fazy wodnej dodaje się środek stabilizujący.

Nietrwałym związkiem może być dowolny związek wykazujący niezgodność chemiczną lub enzymatyczną z innymi związkami. Niekompatybilny związek może znajdować się w emulsji lub w kompozycji, do której dodaje się emulsję. Nietrwałym związkiem, może być ponadto dowolny związek nietrwały termicznie.

Wynalazek dotyczy trwałych emulsji woda w oleju zawierających więcej niż jeden nietrwały związek w fazie wodnej. Wynalazek dotyczy także trwałych emulsji woda w oleju zawierających nietrwały związek i związek niekompatybilny, przy czym związek nietrwały znajduje się w fazie wodnej. Wynalazek umożliwia wytwarzanie emulsji zawierających wzajemnie niezgodne związki rozpuszczalne w wodzie. Fizyczne rozdzielenie takich niezgodnych związków dogodnie następuje w wyniku ich wprowadzenia do odrębnych kropelek wody w fazie olejowej emulsji.

Korzystnie nietrwałe związki stanowią żywe drobnoustroje, które można wykorzystywać np. jako probiotyki. Jeszcze korzystniej nietrwałym związkiem jest enzym, witamina, środek barwiący lub szczepionka. Do odpowiednich enzymów należą proteazy, fitazy, karbohydrazy, lipazy, fosfolipazy i oksydoreduktazy. Do odpowiednich witamin należą witaminy rozpuszczalne w wodzie, np. witamina C.

Emulsje według wynalazku są szczególnie przydatne przy formułowaniu wzajemnie niezgodnych związków np. mieszanin enzymów, spośród których jeden z enzymów jest enzymem proteoiitycznym.

Emulsje według wynalazku umożliwiają również dokładne dozowanie nietrwałych związków, po pierwsze z uwagi na to, że gwarantują one stabilność nietrwałych związków, a ponadto z uwagi na to, że dozowanie ciekłej emulsji, zwłaszcza emulsji rozcieńczonej olejem, jest dokładniejsze niż dozowanie proszku. Wiadomo np., że w czasie przeróbki karmy czynniki takie jak ciepło, ciśnienie, wilgotność, reakcje redoks i tarcie mogą wywierać bardzo niekorzystny wpływ na stabilność witamin. Wiadomo, że niestabilne są zwłaszcza witaminy E, K i C (kwas askorbinowy) (patrz np. M. B. Coelho, Feed International, grudzień 1991, str. 39-45). Kwas askorbinowy rozpuszcza się w wodzie i wiadomo, że jest wyjątkowo czuły na śladowe minerały powszechnie dodawane do paszy, takie jak żelazo. Wprowadzanie kwasu askorbinowego do fazy wodnej emulsji typu woda w oleju według wynalazku stanowi atrakcyjny sposób zmniejszania kosztownego przedawkowania witaminy.

Emulsje woda w oleju według wynalazku zawierają fazę wodną, w której znajduje się pożądany związek w bardzo stężonej formie. Pożądany związek dodawać można do fazy wodnej w ilości 0,01-30% wagowych w przeliczeniu na suchą masę związku czynnego.

Nietrwałe związki stabilizuje się dodając środek stabilizujący do fazy wodnej. Korzystnie jako środek stabilizujący stosuje się środek obniżający aktywność wody. Środkiem

177 022 obniżającym aktywność wody jest korzystnie sól, a jeszcze korzystniej poliol. Do szczególnie przydatnych polioli należy gliceryna, sorbitol, sacharoza, glikol polipropylenowy, trehaloza, maltodekstryny, laktoza i glukoza.

Środek obniżający aktywność wody będzie dodatkowo działać jako środek zapobiegający wzrostowi drobnoustrojów w fazie wodnej emulsji. W razie potrzeby odporność fazy wodnej na drobnoustroje można zwiększyć jeszcze bardziej poprzez wprowadzenie ogólnie dopuszczalnych (spożywczych) środków przeciw drobnoustrojom, takich jak sorbiniany lub benzoesany.

Ilość środka obniżającego aktywność wody dodawanego do fazy wodnej zależy od ilości środka niezbędnej do osiągnięcia pożądanego stabilizowania lub pożądanego działania przeciwdrobnoustrojowego. Poliole dodaje się do fazy wodnej w ilościach co najmniej 10%, korzystnie w ilościach 10-70%, a jeszcze korzystniej w ilościach 30-70% wagowych.

W celu uzyskania trwałych emulsji stosuje się emulgator. Emulgatory są substancjami powierzchniowo czynnymi, które umożliwiają zdyspergowanie jednej ciekłej fazy w innej ciekłej fazie. Emulgatory zarówno hydrofitowe jak i hydrofobowe, przy czym stosunek tych grup określany jest jako wielkość HLB (stałej równowagi hydrofilowo-lipofilowej).

Zazwyczaj hydrofobowe emulgatory rozpuszczalne w tłuszczach wykazują wielkość HLB w zakresie 0-9, a rozpuszczalne w wodzie substancje wykazują wielkość HLb od 11 do 20. Uważa się, że odpowiednie emulgatory lub mieszaniny emulgatorów do stabilizowania emulsji woda w oleju wykazują wielkości HLB w dolnym zakresie.

Nieoczekiwanie okazało się, że znane emulgatory takie jak Span™ 80 (HLB=4,3), Tween¹ 80 (HLB=15) i ich mieszaniny nie zapewniają uzyskania trwałych emulsji w obecności stosunkowo dufychjtości polioli. Emulgatory oparte na lecytynie, takie jak Emulbesto™ 2000, Emulfluid™ E itp., powodują szybkie rozdzielenie się faz.

W opisie wynalazku po raz pierwszy ujawniono emulgatory aktywne w obecności stosunkowo dużych ilości polioli. Znaleziono emulgatory działające w obecności nawet 50% polioli.

Dorrrzydatnych emulgatorów należą monoglicerydy (takie jak Hymono™ 1163 i Hymono™ 7804) oraz polirycynolan poliglicerylu (AdmuU WOL 1403). Z uwagi na skuteczność wybranych emulgatorów w obecności stosunkowo dużych ilości polioli koalescencja poszczególnych kropelek wody w fazie olejowej przebiega powoli. W ten sposób emulsja według wynalazku skutecznie zapobiega migracji związków nierozpuszczalnych w oleju między różnymi kropelkami w emulsji.

Stwierdzono, że w kombinacji z fitazą szczególnie przydatny jest polirycynolan poliglicerylu (Admul l™ WOL 1403).

Polirycynolan poliglicerylu jest cieczą w temperaturze pokojowej i nie wymaga ogrzewania przed lub w czasie mieszania z olejem. Przy stosowaniu polirycynolanu poliglicerylu lepkość emulsji pozostaje niska oraz prawie nie obserwuje się flokulacji kropelek. Na dodatek zastosowanie polirycynolanu poliglicerylu umożliwia zwiększenie stężenia fazy wodnej w emulsji.

Do olejów stosowanych w emulsjach według wynalazku należą oleje powszechnie wykorzystywane w preparatach żywnościowych, paszowych lub kosmetycznych. Należy do nich olej rybi, olej rzepakowy, oliwa, olej bawełniany, olej palmowy, olej awokado i różne oleje mineralne.

Emulsje wytwarzać można w wyniku doprowadzenia dużej ilości energii, np. stosując ostre warunki mieszania lub przykładając duże siły ścinające. W ten sposób uzyskuje się trwałe emulsje, które można w takiej postaci trwale przechowywać.

Wynalazek dotyczy emulsji wykazujących trwałość przez długi okres czasu. Emulsje zachowują trwałość przez 1 miesiąc, korzystnie przez 6 miesięcy, a najkorzystniej przez ponad 1 rok.

Emulsje woda w oleju według wynalazku stosować można jako dodatki do żywności, karmy lub kosmetyków.

177 022

Zastosowanie emulsji umożliwia producentom żywności, karmy lub kosmetyków wprowadzenie nietrwałych związków w tych etapach produkcji, w których mogłaby w innym przypadku nastąpić dezaktywacja tych nietrwałych związków. Ponadto zastosowanie emulsji skutecznie zapobiega migracji związków nierozpuszczalnych w olejach z żywności, karmy lub kompozycji kosmetycznej do fazy wodnej emulsji. W ten sposób jeden lub więcej określonych nietrwałych związków obecnych w fazie wodnej emulsji właściwie chroni się przed niezgodnymi chemicznie lub enzymatycznie składnikami obecnymi w kompozycji, do której emulsję dodaje się.

Emulsje według wynalazku znajdują zastosowanie do wytwarzania cząstek żywności dla ludzi lub karmy dla zwierząt, zwłaszcza cząstek stosowanych jako karma dla ryb lub drobiu. Korzystnie emulsję dodaje się natryskując ją na cząstki żywności lub karmy. Emulsję można także dodawać pod obniżonym ciśnieniem, w sposób opisany w międzynarodowym zgłoszeniu patentowym WO 93/14645.

Emulsje można nanosić bezpośrednio na cząstki żywności lub karmy. Korzystnie jednak przed naniesieniem na cząstki żywności lub karmy emulsje rozcieńcza się olejem lub tłuszczem. Zaletą takiego sposobu postępowania jest to, że stężony nietrwały związek można łatwo, to znaczy przy niskim zużyciu energii, równomiernie wymieszać z fazą olejową. W ten sposób zapewnia się równomierne rozprowadzenie związku aktywnego w oleju. Olej, który dzięki temu zawiera rozcieńczony pożądany związek stosuje się następnie do natryskiwania na cząstki żywności lub karmy. Sposób ten wymaga niewielkich nakładów inwestycyjnych na wytwarzanie ostatecznej mieszanki do natryskiwania cząstek.

Emulsję według wynalazku zastosować można do odśluzowywania oleju sojowego lub rzepakowego. W takim przypadku emulsja zawiera fosfolipazę A2. Odśluzowywanie polega na usuwaniu lecytyny z wymienionych olejów. Zastosowanie fosfolipazy do odśluzowywania dokładnie opisano w EP 0 513 709. Enzym ten zwiększa rozpuszczalność w wodzie fosfolipidów nie ulegających hydratacji, ułatwiając ich usuwanie z oleju. Emulsje woda w oleju według wynalazku ułatwiają dodawanie fosfolipazy do wspomnianych olejów.

Poniżej podano przykłady ilustrujące wynalazek, ale nie ograniczające jego zakresu.

Przykład I. Stabilność fizyczna emulsji woda w oleju wytwarzanych przy wykorzystaniu różnych emulgatorów i różnych enzymów.

la. Skład roztworów enzymów

Zbadano stabilności różnych emulsji woda w oleju zawierających obojętną proteazę spożywczą i fitazę paszową.

Przygotowano podstawowy roztwór proteazy zawierający 20 g Protease B500 (Gistbrocades, Holandia) rozpuszczonej w 80 g wody. Po całkowitym rozpuszczeniu dodano i rozpuszczono sorbitol lub glicerynę, do uzyskania określonego stężenia.

Podstawowy roztwór fitazy zawierał surowy koncentrat fermentacyjny (koncentrat Natuphos® UF uzyskany przez ultrafiltrację wolnego od zarazków filt:ratu hodowli Aspergillus) lub standaryzowany produkt fermentacji Natuphos® 5000 (Gist-brocades, Holandia), zawierający 40% sorbitolu. Roztwory fitazy stosowane w różnych doświadczeniach zawierały glii^^ry^nę lub sorbitol w ostatecznym stężeniu od 35 do 50%.

lb. Emulsje wytworzone z wykorzystaniem mieszanin Span80 z Twwen ^M 80

Do 5 g olejnrrybiego (oleju cąpeli^n otrzymanego z Skretting, Norwegia) dodano 0,5 g emulgatora Span™ 80 lub Tween™ 80 (z Brocacef, Holandia). Dodatkowo przygotowano także mieszanki emulgatorów zawierające powyższe roztwory Span™ 80 i Tween¹80 w różnych stosunkach. Po dokładnym wymieszaniu dodano 0,18 g jednego z wyżej opisanych stabilizowanych roztworów enzymów i całość dokładnie zmiksowano.

W przypadku wszystkich emulsji zawierających proteazę lub fitazę w kombinacji z jednym spośród różnych emulgatorów Span™'80/Tween™ 80 nastąpiło rozdzielenia na warstwę olejową i wodną w ciągu kilku godzin w temperaturze pokojowej.

lc. Emulsjewytworzone z wykorzystaniem emulgatorów opartych na lecytynie

Emulbesto™ 2000, Emulfluid™ E i VP627 stanowią oparte na lecytynie emulgatory dostępne z Lucas Meyer, Niemcy. Postępując w sposób podany w części 1b przygotowa177 022 no emulsje stosując 0,5 g każdego z wyżej wymienionych emulgatorów opartych na lecytynie. W ciągu kilku godzin wszystkie emulsje wytworzone przy wykorzystaniu takich emulgatorów rozdzieliły się na warstwę olejową i wodną.

ld. Emulsje wytworzone z wykorzystaniem emulgatorów monoglicerydowych

Hymono™ 1163 i Hymono™ 7804 otrzymano z Que§t> Holandia.

Przy łagodnym mieszaniu 24 g środka Hymono™ (monogliceryd, E471) rozpuszczonow 700 g oleju rybiego w temperaturze 70^oC (Hymono™ 1163) lub 50°C (Hymono™ 77804). Następnie roztwór schłodzono do temperatury nie wyższej niż 50°C. Wykorzystując szybkoobrotowy homogenizator (Ultra Turrax) 200 g roztworu enzymu zdyspergowano w fazie olejowej zawierającej emulgator i emulsję schłodzono do temperatury pokojowej. Po kilku dniach zaobserwowano sedymentację fazy wodnej w bardzo ograniczonym zakresie. Sedymentację tą można ograniczyć do minimum dodając kwas palmitynowy.

le. Emulsje wytworzone z wykorzystaniem polirycynolanu poliglicerylu

Admul™ WOL 1403 (polirycynolan poliglicerylu) otrzymano z Quest, Holandia. W kombinacji z nietrwałymi związkami emulgator ten wykazuje szereg zalet, między innymi taką, że Admul^{1 M} WOL 1403 jest ciekły w temperaturze pokojowej, co znacznie ułatwia rozpuszczanie w fazie olejowej. Eliminuje to konieczność ogrzewania oleju, dzięki czemu łatwiejsze jest manipulowanie, a nietrwałe związki dodawać można do mieszaniny olej/emulgator w temperaturze pokojowej, co ogranicza do minimum narażenia termiczne.

Przy wytwarzaniu emulsji ze środkiem Admul™ WOL 1403 3 g amulgatora Admul™ WOL 1403 wymieszano z 87,5 g oleju rybiego, po czym dodano 25 g enzymu Natuphos® 5000 (stabilizowanego 50% sorbitolu). Lepkość emulsji pozostała na niskim poziomie, wielkość kropelek fazy wodnej wynosiła około 2 μ i nie wystąpiła asocjacja kropelek. Jest to oznaką doskonałych właściwości emulgujących środka Admur WOL 1403 w takim układzie. Niska lepkość umożliwia uzyskanie o wiele wyższego stężenia fazy wodnej zawierającej enzym w ostatecznej emulsji.

Zwiększając ilość środka Admul™ z 3 do 9 g można było zemulgować mieszaninę 75 g preparatu Natuphos® 5000 Liquid w 87,5 g oleju rybiego. Emulsja ta zachowuje fizyczną trwałość w ciągu co najmniej^ miesięcy. W układzie z enzym fitazą emulsja Admur przewyższa emulsje Hymono”¹ p od względ em skłonności doflokujacji oraz j est trwalsza fizycznie niż emulsje Hymono 1 (patrz tabela 1).

Tabela 1

Porównanie parametrów fizycznych i właściwości emulsji Hymono™ 1163 i Admul™ WOL 1403

Parametry fizyczne i właściwości	Hymono 1163	Admul WOL
temperatura rozpuszczania emulgatora	70°C	temp. pokojowa
temperatura podczas dodawania enzymu	50°C	temp. pokojowa
energia przy wytwarzaniu emulsji	wysoka	niska
lepkość emulsji	średnia	niska
flokulacja kropelek	średnia	niska
wielkość kropelek	2-10 μ	²μ
maksymalne stężenie fazy wodnej w emulsji	około 22% wagowych	około 44% wagowych

Przykład II. Aktywność enzymatyczna w emulsji woda w oleju obojętnej proteazy

Roztwór A:

Przy łagodnym mieszaniu 5g suszonego rozpyłowo preparatu Protease B500 rozpuszczono w 20 g wody demineralizowanej. Roztwór proteazy rozcieńczono gliceryną do uzyskania ostatecznego stężenia gliceryny 50%.

Roztwór B:

Przy łagodnym mieszaniu 6 g Hymono™ 1163 rozpuszczono w 175 g oleju rybiego w temperaturze 70°C. Roztwór schłodzono następnie do 50°C.

Stosując, wysokoobrotowy homogenizator roztwór A zdyspergowano w roztworze B. Emulsję schłodzono do temperatury pokojowej.

Aktywność proteazy w uzyskanej emulsji proteazy typu woda w oleju wynosiła około 17 000 U/g emulsji. Odzysk aktywności proteazy w przypadku zarówno roztworu A jak i emulsji woda w oleju wynosił około 90%, co świadczy o tym, że emulgowanie nie wywierało znaczącego niekorzystnego wpływu na aktywność proteolityczną. Stabilności emulsji przy przechowywaniu w 25 lub 35°C podano w tabeli 2.

Tabela 2

Stabilność preparatu w postaci emulsji proteazy

Czas (tygodnie)	Aktywność proteolityczna	Średnica kropelek,/*
25°C	35°C	25°C	35°C
U’/g emulsji	%	u'/g emulsji	%
0	16926	100	16926	100	2-10	2-10
1	12078	71	14719	87	2-10	2-10
2	19957	118	17446	103	-	-
3	17056	101	14892	88	-	-
4	15281	90	14113	83	-	-
5	14848	88	12468	74	-	-
6	15844	94	7143	42	2-10	2-10
7	13420	79	10736	63	-	-
5 miesięcy	-	-	-	-	2-15	-

Jednostka aktywności proteazy stanowi ilość enzymu wytwarzająca hydrolizat z kazeiny (Hammerstein, Merck) przy pH 7,0 w 37°C w takiej ilości, że uzyskany roztwór wykazuje gęstość optyczną przy 275 nm taką samą jak roztwór tyrozyny o stężeniu 1,5 *g/ml.

Przykład III. Aktywność enzymatyczna trwałej emulsji fitazy typu woda w oleju Roztwór A:

Przy łagodnym mieszaniu 100 g sorbitolu rozpuszczono w 100 g koncentratu Natuphos^ UF. Roztwór B:

Przy łagodnym mieszaniu 24 g Hymono¹ 1163 rozpuszczono w 700 g oleju rybiego w temperaturze 70°C. Roztwór schłodzono następnie do 50°C.

Stosując wysokoobrotowy homogenizator roztwór A zdyspergowano w roztworze B. Emulsję schłodzono do temperatury pokojowej.

Odzysk aktywności fitazy w przypadku zarówno roztworu A jak i emulsji fitazy typu woda w oleju wynosił około 90%, co świadczy o tym, że emulgowanie nie wywierało znaczącego niekorzystnego wpływu na zdolność do degradacji kwasu fitynowego przez ten enzym. Aktywność fitazy określano w sposób opisany w EP 0 420 358.

Stabilności emulsji przy przechowywaniu w 25 lub 35°C podano w tabeli 3.

177 022 9

Tabela 3

Stabilność preparatu w postaci emulsji fitazy

Czas (tygodnie)	Aktywność fitazy	Średnica kropelek, μ
25°C	35°C
U /g emulsji	%	U7g emulsji	%	25°C	35°C
0	531	100	531	100	2-10	2-10
1	623	117	569	107	2-10	2-10
3	494	93	654	123	-	-
4	616	116	528	99	-	-
5	523	98	337	63	-	-
6	513	97	451	85	2-10 .	2-15
7	295	56	380	71	-	-
5 miesięcy	-	-	-	-	2-15	-

«

Jednostkę aktywności fitazy określa się jako ilość enzymu uwalniającą nieorganiczny fosfor z 1,5 mM fitynianu sodowego z szybkością 1 ^mol/minutę w 37°C przy pH 5,50.

Przykład IV. Wytwarzanie trwałych emulsji typu woda w oleju fitazy i proteazy z wykorzystaniem polirycynolanu poliglicerylu

4a. Emulsja fitazy w oleju

3,0 lub 9,0 g emulgatora Admul™ WOL 1403 rozpuszczono w 87,5 g oleju rybiego, po czym wytworzono emulsję z 75,0 g produktu Natuphos® 5000 zawierającego 50% sorbitolu stosując homogenizator Ultra Turrax, 2 x 30 s, maksymalne obroty. Natuphos® zawierający 40% sorbitolu doprowadzono do 50% stosując dodatkową ilość sorbitolu. W związku z tym obliczona aktywność wynosiła 4100 U/g, a nie 5000 U/g.

Rozbijanie emulsji

Emulsję powoli zamrożono do -20°C i utrzymywano w tej temperaturze przez 20 godzin. Następnie emulsję doprowadzono do temperatury pokojowej i wirowano z szybkością 20 000 obrotów/minutę w wirówce Sorvall (wirnik SM 24) przez 30 minut. W czasie wirowania temperatura wynosiła 20-25°C.

Emulsja zawierająca 3,0 g emulgatora rozdzieliła się na 3 warstwy, klarowną warstwę oleju, cienką międzyfazę i klarowną warstwę wodną. Aktywność fitazy oznaczona w warstwie wodnej wynosiła 3750 U/g, co oznaczało, że aktywność fitazy została odzyskana w 90%.

Emulsji zawierającej 9,0 g emulgatora nie można było rozdzielić przez wirowanie. Przy przechowywaniu w temperaturze pokojowej emulsja ta pozostała fizycznie trwała przez co najmniej 6 miesięcy. Obserwacja ta potwierdza doskonałą trwałość emulsji fitazy opisanej w przykładzie I.

4b. Emulsja proteazy w oleju

Mieszaninę 87,5 g oleju rybiego, 3,0 g emulgatora Admul™ WOL 1403 (rozpuszczonego w oleju rybim) i 75,0 g preparatu Protease B500 w roztworze 50% sorbitolu zhomogenizowano w taki sam sposób jak w przypadku opisanej powyżej emulsji fitazy w oleju. Nieoczekiwanie przy takiej kombinacji enzymu proteolitycznego z emulgatorem Admul™ WOL uzyskano emulsje o zmniejszonej trwałości w porównaniu z trwałością Protease B500 w kombinacji z emulgatoremJHymono¹ (patrz przykład II). Wynika stąd w sposób oczywisty, że emulgator Hymono™ bardziej nadaje się do wytwarzania emulsji z proteazą B500.

Przykład V. Stabilność fitazy w emulsjach zawierających proteazę

W celu wykazania działania ochronnego emulsji na niezgodne związki wytworzono emulsje woda w oleju zawierające zarówno fitazę i proteazę kwasową. Przykład ten wykazuje, że mieszanina emulsji zawierających fitazę lub proteazę kwasową w fazie wodnej jest trwalsza niż emulsja zawierająca obydwa enzymy wymieszane w fazie wodnej.

177 022

Materiały

Koncentrat NatuphosR UF (stabilizowany 50% sorbitolu, otrzymany przez rozcieńczenie 70% roztworu sorbitolu uzyskanego z Roquette Freres, Francja).

FromaseR 150 TL (ciekła proteaza kwasowa z Mucor miehei, otrzymana z Gist-brocades).

Admul^1M 1403 (z Quest, Holandia)

Olej rybi (olej capelin z Skretting, Norwegia).

5a. Emulsja Natuphos® /olej

Sposobem podanym w przykładzie IV uzyskano trwałą emulsję rozpuszczając 6 g emulgatora Admul¹ WOL 1403 w 87,5 g oleju rybiego, a następnie intensywnie mieszając olej z 75 g koncentratu Natuphos®. Emulsję trzymano w 20°C. Pierwszą próbkę natychmiast zamrożono w -20°C.

5b. Emulsja FromaseR/olej ml enzymu FromaseR 150 TL dodano do 98 ml wody zawierającej 50% sorbitolu. Standardową emulsję otrzymano przez mieszanie 87,5 g oleju rybiego, 6 g Admul'^{1 M}WOL i 75 g roztworu FromaseR. Emulsję trzymano w 20°C.

5c. Mieszana emulsja

Natychmiast po wytworzeniu emulsji (5a) i (5b) wytworzono mieszaną emulsję dodając 100 ml emulsji olej/NatuphosR do 100 ml emulsji FromaseR/olej. Po dokładnym wymieszaniu ręcznie mieszankę trzymano w 20°C. Pierwszą próbkę natychmiast zamrożono w -20°C. „ „

5d. Emulsja Natuphos-FromasejRlolej

Do 75 g koncentratu NatuphosR UF z sorbitolem dodano 750 μΐ FromaseR TL i całość wymieszano. Po dodaniu 87,5 oleju rybiego zawierającego 6 g Admul¹ WOL, a następnie intensywnym wymieszaniu otrzymano pożądaną emulsję. Emulsję trzymano w 20°C. Pierwszą próbkę natychmiast zamrożono w -20^ÓC.

5e. Stabilność fitazy w różnych emulsjach

Z emulsji trzymanych w 20^OC pobrano próbki po 5 i 10 dniach i natychmiast zamrożono je w -20°C, po czym różne próbki odmrożono i odwirowano w sposób opisany w przykładzie IV. W próbkach pobranych z warstw wodnych oznaczano aktywność fitazy. Przyjmując za 100% aktywność w różnych próbkach otrzymanych z emulsji NatuphosR /olej (5a) następujące aktywności fitazy oznaczono przechowywaniu przez 5 oraz 10 dni.

W mieszanej emulsji(5c): 94% oraz 96% wyjściowej aktywności fitazy.

W emulsji NatuphosR-FromaseR/olej: 80% oraz 78% wyjściowej aktywności fitazy.

Przyjmując, że aktywność proteolityczna FromaseR jest stosunkowo niska z uwagi na obecność sorbitolu, uzyskane dane wskazują, że emulsja przyczynia się do zwiększenia stabilności preparatów nietrwałych związków. Fitaza chroniona jest przed atakiem proteolitycznym, gdy emulgowanie fitazy i proteazy przeprowadzi się osobno.

Przykład VI. Stabilność witaminy C w paszy zawierającej składniki chemiczne niezgodne

Oprócz stabilizującego wpływu zaobserwowanego w przykładzie V przy zastosowaniu dwóch niezgodnych enzymów w jednej emulsji, podobny efekt stwierdzono w odniesieniu do witaminy C (kwasu askorbinowego) w cząstkach paszy.

Niezgodność kwasu askorbinowego z minerałami śladowymi takimi jak miedź jest dobrze udokumentowana (patrz np. CRC Handbook of Food Additives, II wydanie, str. 85 i następne). Jednakże specjaliści od żywienia mogą zalecać stosowanie kombinacji żelaza i kwasu askorbinowego w przypadku pewnych pasz takich jak karma do dopasania brojlerów. Przykład ten wykazuje, że kwas askorbinowy wprowadzony w emulsji jest znacznie bardziej trwały niż nieemulgowany roztwór kwasu askorbinowego po wymieszaniu z granulowaną karmą do dopasania brojlerów.

177 022

Materiały

Olej sojowy (rafinowany z OPG Farma, Holandia)

Admul™ WOL 1403

Gliceryna 86%

Kwas cytrynowy (monohydrat, do analizy)

Kwas askorbinowy (do analizy)

Karma do dopasania brojlerów (otrzymana z Arkervaart, Holandia)

6a. Wodny roztwór kwasu cytrynowego i kwasu askorbinowego

Przygotowano fazę wodną rozpuszczając 1 g kwasu cytrynowego i 4 g kwasu askorbinowego w 45 ml wody demineralizowanej. pH uzyskanej wodnej mieszaniny wynosiło około 2,4. Po całkowitym rozpuszczeniu do mieszaniny dodano 50 g gliceryny i całość dokładnie wymieszano.

6b. Emulsja kwasu askorbinowego w oleju

W sposób opisany w przykładzie IV trwałą emulsję można uzyskać rozpuszczając 3 g emulgatora Admul^r wOl 1403 w 87,5 g oleju sojowego i dodając 75 g fazy wodnej określonej w 6a.

6c. Rozcieńczenie emulsji kwasu askorbinowego w oleju tłuszczem

Emulsje przeznaczone są do stosowania po rozcieńczeniu olejem lub upłynnionym tłuszczem. Rozcieńczoną emulsję natryskuje się pastylkowaną lub wytłaczaną karmę. W celu wymieszania emulsji z tłuszczem 100 ml emulsji (6b) dodano do 100 ml oleju sojowego, po czym ciecz dokładnie wymieszano.

6d. Mieszanie emulsji kwasu askorbinowego z tłuszczem i wodnego roztworu kwasu askorbinowego z karmą do dopasania brojlerów

Wychodząc z emulsji kwasu askorbinowego z tłuszczem lub wodnego roztworu kwasu askorbinowego takie same ilości kwasu askorbinowego (ostateczne stężenie 200 ppm) naniesiono na pastylki karmy do dopasania brojlerów otrzymane od lokalnego dostawcy. W tym celu 200 ml emulsji w oleju natryśnięto na 10 kg pastylek karmy mieszanych w betoniarce. W podobny sposób 50 ml wodnej mieszaniny kwasu askorbinowego (6a) natryśnięto na 10 kg pastylek karmy mieszanych w betoniarce. Następnie na te same pastylki natryśnięto dodatkowo 100 ml oleju sojowego. Natychmiast po natryśnięciu pobrano próbki, w których oznaczono kwas askorbinowy i kwas dehydroaskorbinowy.

6e. Oznaczanie kwasu askorbinowego w karmie do dopasania brojlerów

Kwas askorbinowy + kwas dehydroaskorbinowy oznaczano stosując test kwasu dehydroaskorbinowego/askorbinowego opisany w Methods of Biochemical Analysis and Food Analysis using Single Reagents (Boehringer Mannheim, 1989).

ml pastylek ekstrahowano 10 ml acetonu przez 10 minut (w celu rozpuszczenia materiału tłuszczowego), po czym dodano 90 ml wody demineralizowanej zawierającej 1 g/litr Na-EDTA. Po wymieszaniu pastylek z fazą wodną w aparacie Ultra Turrax przez 1 minutę próbki odwirowano. Stosując zestaw No. 409677 (Boehringer Mannheim) oznaczono poziomy kwasu askorbinowego i kwasu dehydroaskorbinowego w cieczy znad osadu.

Z pastylek natryśniętych wodnym roztworem kwasu askorbinowego odzyskać można było 20% kwasu askorbinowego. Natomiast z pastylek natryśniętych rozcieńczoną emulsją kwasu askorbinowego w oleju odzyskano 90% kwasu askorbinowego. Ilustruje to działanie ochronne wywierane przez emulsję na stabilność kwasu askorbinowego w preparacie paszowym.

177 022

Departament Wydawnictw UF RP. Nakład 70 egz

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Trwała emulsja typu woda w oleju, znamienna tym, że zawiera wodę, olej, nietrwały związek wybrany z grupy obejmującej enzymy, witaminy i środki barwiące; poliol i emulgator, przy czym zawiera poliol w stężeniu 10-70% oraz zawiera emulgator w fazie olejowej w ilości od 3 do 10% fazy olejowej, przy czym stosunek wagowy fazy olejowej zawierającej olej i emulgator do fazy wodnej zawierającej wodę, poliol, związek nietrwały wynosi od 30:1 do 1:1.
2. Emulsja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera poliol wybrany z grupy obejmującej glicerynę, sorbitol, sacharozę, glikol polipropylenowy, laktozę, trehalozę, maltodekstryny i glukozę.
3. Emulsja według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że w fazie wodnej zawiera poliol w stężeniu 30-70% wagowych.
4. Emulsja według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że zawiera emulgator wybrany z grupy monoglicerydów i polirycynolanu poliglicerylu.
5. Emulsja według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera enzym wybrany z grupy obejmującej proteazy, karbohydrazy, lipazy, fosfolipazy, oksydoreduktazy i fitazy.