Солюбилизат из аскорбиновой кислоты и эмульгатора, смесь солюбилизатов, способ изготовления солюбилизата и его применение (варианты)

Изобретение относится к получению стабильного продукта солюбилизации аскорбиновой кислоты в водном растворе, применяемого в качестве консерванта, антиоксиданта или стабилизатора пищевых, косметических, фармацевтических средств. Продукт солюбилизации (солюбилизат) включает аскорбиновую кислоту до 20% мас., в качестве эмульгатора содержит полисорбат с величиной гидрофильно-липофильного баланса от 9 до 18 в количестве до 60% мас. и воду до 100%. Предпочтительно эмульгатором является полисорбат 80. Солюбилизат дополнительно может включать α-токоферол, либо смешанный токоферол. Также повышают стабильность добавки октадекатриеновой, линоленовой или олеиновой кислоты. Кроме того, солюбилизат из аскорбиновой кислоты и эмульгатора может содержать легкое растительное масло, например чертополоховое или льняное масло, состоящее в основном из триглицеридов. Предпочтительно готовят смесь из 3 мас. ч. указанного солюбилизата с растительным маслом и 7 мас. ч. токоферолового солюбилизата. Водный солюбилизат аскорбиновой кислоты и эмульгатора (полисорбата) получают путем добавления эмульгатора в водный раствор аскорбиновой кислоты с последующим кратковременным подогревом при размешивании до достижения прозрачности и однородности смеси. При этом в раствор аскорбиновой кислоты при необходимости добавляют легкое натуральное масло. Технический результат - возможность приготовления стабильных водных растворов аскорбиновой кислоты в виде водо- и маслорастворимой капсулированной формы с длительным сроком хранения. 10 н. и 11 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области химии и, в частности, к водному раствору аскорбиновой кислоты

Уровень техники

Техническое использование, в частности, в средствах личной гигиены и продуктах питания и профилактическое использование редуктона (аскорбиновой кислоты) часто является весьма затруднительным в связи с тем, что аскорбиновая кислота недостаточно стабильна в водном растворе. Поэтому спустя 30 суток в водном растворе аскорбиновой кислоты содержится только около 70% от добавленной аскорбиновой кислоты.

Для повышения стабильности аскорбиновой кислоты было предложено использовать ее производные, например натриевую соль аскорбинфосфата или аскорбилпальмитата. Содержание этих активных веществ в водном растворе практически не меняется в течение длительного времени. Однако эти производные значительно дороже, чем чистая аскорбиновая кислота. Кроме того, при повышенных концентрациях производные аскорбиновой кислоты стремятся выкристаллизоваться из раствора, что приводит к окрашиванию конечного продукта.

Из описания европейского патента 660676 известна композиция, содержащая 0,1-2,0 вес.% маслорастворимого компонента, который предпочтительно представляет собой окрашивающий каротиноид, 2-20 вес.% эмульгатора с величиной гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ) от 10 до 18 и 0,1-1,0 вес.% антиоксиданта. Эмульгатором может быть полисорбат 40 или 60, а одним из рекомендованных антиоксидантов является аскорбиновая кислота. Однако стабильность аскорбиновой кислоты в конечном продукте пока не была исследована.

Сущность изобретения

Целью изобретения является разработка растворов аскорбиновой кислоты в виде водо- и маслорастворимой и капсулированной формы (например, в желатиновой капсуле), которая является стабильной в течение многих месяцев и может существовать в высокой концентрации.

Согласно изобретению, эта цель достигается путем введения в водный раствор аскорбиновой кислоты избытка эмульгатора с величиной ГЛБ от 9 до 18, такого как полисорбат, предпочтительно полисорбат 80. При комнатной температуре раствор является прозрачным и почти желеобразным, его можно разбавить водой без помутнения, а при нагревании приблизительно до 35°С его можно без труда гомогенно смешивать с водными или жировыми конечными косметическими или пищевыми продуктами без дополнительных стадий обработки.

Согласно изобретению, содержание аскорбиновой кислоты в растворе, которое может составлять до 20 вес.%, сохраняется практически постоянным, по меньшей мере, в течение полугода. Содержание полисорбата составляет около 60 вес.%, а остаток приходится на воду. Согласно изобретению, продукт солюбилизации аскорбиновой кислоты можно свободно добавлять в косметические средства (продукты ухода за кожей и волосами), продукты питания, медикаменты и питательные растворы для разведения культур клеток и бактерий, а также водорослей (микроводорослей), в результате чего стабильность указанных продуктов существенно повышается.

Аскорбиновая кислота в продукте солюбилизации присутствует в виде мицелл. При микроскопическом исследовании продукта солюбилизации, содержащего 10% аскорбиновой кислоты, в разбавлении 1:1000 выявлены мицеллы с диаметром приблизительно 100 нм. Поскольку оболочка эмульгатора мицелл способствует замедленному выделению аскорбиновой кислоты (с эффектом замедления), антиоксидантное действие продукта солюбилизации согласно изобретению в указанных продуктах дольше сохраняет свою эффективность при сочетании с солюбилизированными смешанными токоферолами чем, например, с аскорбилпальмитатом, т.е. одной из производных аскорбиновой кислоты, упомянутой ранее.

Что касается физиологических аспектов диетологии при оральном введении продукта солюбилизации, согласно изобретению, образование мицелл аскорбиновой кислоты под действием эмульгатора предотвращает нежелательные свойства аскорбиновой кислоты, при этом она начинает усваиваться уже в центральном пищеварительном тракте, т.е. в желудке и двенадцатиперстной кишке. Мицеллы аскорбиновой кислоты довольно легко рассасываются в тонкой кишке.

В особенно предпочтительном воплощении изобретения продукт солюбилизации аскорбиновой кислоты содержит добавку токоферола, в частности смесь α-, β-, γ- и δ-токоферола. В результате добавления продукта солюбилизации аскорбиновой кислоты и токоферола в органические масла, например растительные масла, такие как подсолнечное масло, масло чертополоха, льняное масло и т.д., существенно улучшается их стабильность. В качестве токоферола можно использовать либо чистый токоферол, либо, особенно предпочтительно, смесь α-, β-, γ- и δ-токоферола. Рекомендуются смешанные токоферолы, которые содержат приблизительно от 8,0 до 20,0 вес.% α-токоферола, приблизительно от 1,5 до 4,5 вес.% β-токоферола, приблизительно от 55,0 до 70,0 вес.% γ-токоферола и приблизительно от 15,0 до 27,0 вес.% δ-токоферола.

Если в раствор, согласно изобретению, добавляют октадекатриеновую кислоту и/или октадеценовую кислоту, например, в виде α-линоленовой кислоты, γ-линоленовой кислоты, линоленовой кислоты или олеиновой кислоты, то вязкость раствора снижается. Он является прозрачным и вязким при комнатной температуре, может быть разбавлен водой без помутнения или его можно смешивать с водными и/или жировыми пищевыми продуктами, косметическими и фармацевтическими средствами без дополнительных стадий обработки. Согласно изобретению, полисорбат, присутствующий в растворе, усиливает консервирующие свойства аскорбиновой кислоты в отношении обычно легко окисляющихся компонентов мазей и аналогичных препаратов. Следовательно, желательные защитные свойства аскорбиновой кислоты сохраняются более длительное время. Эффективное количество аскорбиновой кислоты в растворе может составлять от 5 до 15 вес.%. Предпочтительно, в растворе может содержаться приблизительно от 10 вес.% до 20 вес.% октадекатриеновой кислоты и/или октадеценовой кислоты. Содержание полисорбата предпочтительно составляет приблизительно от 60 до 75 вес.%.

Если количество воды в растворе снижается до приблизительно 5-7 вес.%, при соответствующем увеличении количества полисорбата, то полученный раствор, вязкий при комнатной температуре, также можно смешать с активными ингредиентами, которыми затем заполняют желатиновые капсулы или капсулы без желатина. При низком содержании воды в растворе оболочка капсул остается неповрежденной, в результате не ухудшается защитное действие аскорбиновой кислоты в отношении активного компонента.

Способ получения раствора, согласно изобретению, заключается в том, что эмульгатор с величиной ГЛБ приблизительно от 9 до 18, например полисорбат, предпочтительно эффективный полисорбат 80, добавляют в водный раствор аскорбиновой кислоты и смесь недолго нагревают при перемешивании, пока она не станет прозрачной и однородной. В мицеллах, образующихся в растворе и имеющих диаметр около 100 нм, обнаруживается двустенная оболочка радиально ориентированных молекул полисорбата, в результате чего молекулы полисорбата во внутренней оболочке ориентируются своими гидрофильными участками в направлении раствора аскорбиновой кислоты, а гидрофильные участки молекул полисорбата во внешней оболочке ориентируются наружу. Полученный таким образом раствор может быть разбавлен водой, без помутнения, и его можно использовать в технических целях, без дополнительных стадий обработки.

Стабильность мицелл увеличивается, в соответствии с дальнейшей разработкой изобретения, если вместе с эмульгатором в водный раствор аскорбиновой кислоты добавляют легкое натуральное масло, состоящее главным образом из триглицеридов, такое как, например, масло чертополоха. Образующиеся при этом масляные мицеллы прилипают к мицеллам аскорбиновой кислоты и защищают их.

Практически в раствор добавляют октадекатриеновую кислоту и/или октадеценовую кислоту, например, в виде α-линоленовой кислоты, γ-линоленовой кислоты, линоленовой кислоты или олеиновой кислоты, до добавления полисорбата и после слабого нагревания приблизительно до 50°С. Для заполнения капсул, оболочка которых содержит желатин или не содержит желатин, предпочтительно, если аскорбиновую кислоту растворяют в таком же количестве дистиллированной воды, добавляют такое же или максимум двойное количество жирных кислот, относительно аскорбиновой кислоты, при слабом нагревании, и добавляют двойное - тройное количество полисорбата 80 и смесь нагревают и перемешивают при температуре около 80°С.

Изобретение иллюстрируют следующие неограничивающие примеры воплощения.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Пример 1

Полностью растворяют 20 г аскорбиновой кислоты в 20 г дистиллированной, дегазированной воды. Стадию растворения можно ускорить, если нагреть воду приблизительно до 40°С. Затем в раствор добавляют 60 г полисорбата 80 при перемешивании и нагревают приблизительно до 80°С. Раствор перемешивают, пока продукт солюбилизации не станет прозрачным и однородным, причем этот продукт при комнатной температуре является прозрачным и почти желеобразным, может растворяться в воде без помутнения и его можно добавлять без дополнительных стадий обработки в качестве консерванта в композиции или в пищевые продукты, напитки, косметические и фармацевтические средства.

Для менее концентрированного продукта солюбилизации растворяют 10 г аскорбиновой кислоты в 10 г дистиллированной воды и добавляют 80 г полисорбата, в остальном процедура приготовления аналогична предыдущей. Полученный таким образом продукт солюбилизации с 10% аскорбиновой кислоты после разбавления водой в 1000 раз исследуют с помощью электронного микроскопа (микрофотографии приведены на фиг.1). Как следует из микрофотографии, приведенной на фиг.1а, мицеллы продукта солюбилизации аскорбиновой кислоты имеют диаметр около 100 нм. Как следует из микрофотографии, приведенной на фиг.1б, диаметр мицеллы уменьшается вдвое. Это явление можно объяснить тем, что в парафине мицеллы теряют внешнюю полисорбатную оболочку.

Пример 2

Аналогично примеру 1, 10 вес.% аскорбиновой кислоты (относительно общего количества продукта солюбилизации аскорбиновой кислоты) растворяют в 10 вес.% дистиллированной воды и в этот раствор добавляют 70 вес.% полисорбата 80 вместе с 10 вес.% легкого растительного масла, такого как чертополоховое или льняное масло. Затем раствор нагревают, по меньшей мере, до 60°С и перемешивают, пока продукт солюбилизации не станет прозрачным и однородным, причем этот продукт растворяется в воде при комнатной температуре без помутнения и осадка.

Если содержание аскорбиновой кислоты снижается приблизительно до 7 вес.%, также как и содержание воды до 7 вес.%, при соответствующем увеличении доли других компонентов продукта, то, благодаря относительно малому содержанию воды, такой продукт особенно хорошо можно использовать в качестве консерванта для активных компонентов, которые следует капсулировать для получения препаратов замедленного выделения. Оболочка капсулы практически не подвергается воздействию продукта солюбилизации, которое может наблюдаться при высоком содержании воды.

Пример 3

Растворяют 10 г аскорбиновой кислоты в 10 г дистиллированной воды, и в раствор добавляют 20 г масла чертополоха. В эту смесь добавляют 110 г полисорбата 80, всю смесь перемешивают при нагревании приблизительно до 100°С, пока не удалится вся вода, т.е. пока не прекратится кипение. После охлаждения до комнатной температуры в аппарате солюбилизации присутствует 6,5% продукта солюбилизации аскорбиновой кислоты, в котором содержание воды явно меньше 5 объем.% и который растворим как в воде, так и жирах и маслах. Определение содержания аскорбиновой кислоты в растворе независимым химическим анализом в лаборатории, в момент получения раствора и спустя более чем 5 месяцев, показало, что в течение этого периода потери аскорбиновой кислоты составили около 3%.

Пример 4

К продукту солюбилизации, полученному согласно примеру 2 добавляют продукт солюбилизации смешанного токоферола, который получают следующим образом. Смешанный токоферол 10 вес.% (в расчете на 100% продукта солюбилизации смешанного токоферола) смешивают с 90 вес.% полисорбата 20 при перемешивании, причем процесс перемешивания ускоряется при нагревании приблизительно до 60°С. Перемешивание продолжается, пока смесь не станет прозрачной и продукт солюбилизации не станет легко растворяться в воде. Для смешанного токоферола рекомендуется добавление 91 мг/г смешанного токоферола к α-токоферолу, 21 мг/г к β-токоферолу, 608 мг/г к γ-токоферолу и 209 мг/г к δ-токоферолу.

Затем приблизительно 3 вес. ч. продукта солюбилизации, полученному согласно первому варианту примера 2, смешивают приблизительно с 7 вес. ч. продукта солюбилизации смешанного токоферола, причем слабое нагревание приблизительно до 50°С ускоряет процесс смешивания. Перемешивание с нагреванием проводят до образования однородного и прозрачного продукта солюбилизации. Следовательно, в 1 г этого продукта содержится приблизительно 70 мг смешанного токоферола и приблизительно 30 мг аскорбиновой кислоты. Этот продукт солюбилизации может использоваться в качестве эффективного антиоксиданта для повышения стабильности пищевых продуктов, красителей, масел, косметических, фармацевтических и аналогичных продуктов.

Сравнительные испытания показали, что независимо от свойств конечного продукта (гидрофильный или гидрофобный) этот продукт солюбилизации можно непосредственно вводить в конечные продукты, без промежуточных технологических стадий; этот продукт обеспечивает лучшую защиту от окисления по сравнению с тем же количеством аскорбиновой кислоты в виде производного аскорбиновой кислоты, такого как, например, аскорбилпальмитат. Кроме того, преимуществом продукта солюбилизации по сравнению с производными аскорбиновой кислоты является практическое отсутствие его окрашивания. В зависимости от требований можно добавлять, например, от 1 до 10 г продукта солюбилизации на 1000 г конечного продукта.

С точки зрения диетологии, физиологическое преимущество этого продукта солюбилизации состоит в том, что мицеллы, которые являются стабильными в кислой среде желудка, обеспечивают попадание аскорбиновой кислоты (витамин С) и α-токоферола (витамин Е) в тонкую кишку без потерь, где они могут всасываться. Это преимущество также можно использовать для других витаминов, например ретинола (витамин А) и β-каротина, и можно получить поливитаминный препарат, как показано в следующем примере.

Пример 5

Смешивают 20 вес.% α-токоферола, при нагревании до около 50°С, с 80 вес.% полисорбата 20 и перемешивают, пока смесь не станет прозрачной и однородной. Аналогичным образом смешивают 10 вес.% ретинола с 90 вес.% полисорбата 80. Наконец, 10% концентрата, который содержит приблизительно 30% β-каротина (получен от фирмы La Roche), смешивают с 90 вес.% полисорбата 80 соответствующим образом, чтобы образовался красновато-коричневый прозрачный продукт солюбилизации, который легко растворяется в теплой воде.

Затем 85 вес.% продукта солюбилизации аскорбиновой кислоты, полученного согласно первому варианту примера 2, энергично смешивают с 10 вес.% указанного выше продукта солюбилизации α-токоферола и с 2 вес.% указанного выше продукта солюбилизации ретинола и, наконец, с 3 вес.% продукта солюбилизации β-каротина при слабом нагревании и перемешивании, пока не получится прозрачный и однородный продукт солюбилизации. Этот водорастворимый витаминный продукт солюбилизации можно фасовать в содержащие или не содержащие желатин капсулы или можно непосредственно вводить в конечные продукты, растворимые в воде и/или в масле, без дополнительных стадий обработки.

При разведении в воде и/или прозрачном фруктовом соке витаминный продукт солюбилизации согласно изобретению дает стабильный и прозрачный раствор, в отличие от эмульсий или липосом. Полученные мицеллы стабильны в кислой среде желудка. Всасывание жирорастворимых веществ, находящихся в мицеллах, таких как витамин А, витамин Е и β-каротин, происходит в тонкой кишке, без вовлечения желчных солей и ферментов. Следовательно, описанные активные вещества в мицеллярной форме биологически доступны в большей степени.

Вводят 1 г витаминного продукта солюбилизации указанного выше состава в пищевые продукты или в капсулы, которые удовлетворяют суточную потребность человека в витаминах А, С, Е и β-каротине. Композиция витаминного продукта солюбилизации, который указан на фиг.1a и 1b, связана с этим описанием. При этом учитывается, что суточная потребность для витамина С существенно выше, чем для других витаминов. Однако объем изобретения также обеспечивает другие композиции, которые можно выбрать для витаминного продукта солюбилизации, и/или один или другой витамин может полностью отсутствовать, если присутствие некоторых витаминов не требуется или нежелательно для предполагаемого назначения.

На фиг.2, 3 и 4 показаны средние радиусы мицелл продукта солюбилизации α-токоферола, β-каротина и ретинола. Как можно видеть, средний радиус мицелл составляет 10 нм, а для продукта солюбилизации ретинола он снижается приблизительно до 8 нм. Эти измерения были проведены с полевым фракционирующим устройством (фирмы Wyatt Technologies). На фиг.5 показана электронная микрофотография мицеллы витамина А, а на фиг.6 показана электронная микрофотография мицеллы витамина Е; в качестве образцов используют разбавленные (1:1000) водные растворы описанных выше продуктов солюбилизации.

1. Солюбилизат из аскорбиновой кислоты и эмульгатора с величиной гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ) от 9 до 18, при этом содержание аскорбиновой кислоты в солюбилизате приблизительно составляет до 20 вес.%, эмульгатор представляет собой полисорбат в количестве приблизительно 60 вес.%, остальное вода, являющийся добавкой к пищевым продуктам или косметическим средствам, фармацевтическим препаратам или питательным растворам для выращивания клеточных и бактериальных культур, а также водорослей.

2. Солюбилизат по п.1, в котором эмульгатором является полисорбат 80.

3. Солюбилизат по п.1, содержащий α-токоферол.

4. Солюбилизат по п.1, содержащий смешанный токоферол.

5. Солюбилизат по п.4, в котором смешанный токоферол содержит приблизительно от 8,0 до 20,0 вес.% α-токоферола, приблизительно от 1,5 до 4,5 вес.% β-токоферола, приблизительно от 55,0 до 70,0 вес.% γ-токоферола и приблизительно от 15,0 до 27,0 вес.% δ-токоферола.

6. Солюбилизат по любому из пп.1-5, содержащий октадекатриеновую кислоту.

7. Солюбилизат по п.6, в котором содержание октадекатриеновой кислоты составляет приблизительно от 10 до 20 вес.%.

8. Солюбилизат по одному из пп.1-5, содержащий γ-линоленовую кислоту, линолевую кислоту или олеиновую кислоту.

9. Солюбилизат из аскорбиновой кислоты и эмульгатора с величиной гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ) от 9 до 18, в котором содержание аскорбиновой кислоты в солюбилизате составляет 10 вес.%, содержание дистиллированной воды составляет 10 вес.%, а эмульгатор представляет собой полисорбат 80 в количестве 80 вес.%.

10. Солюбилизат из аскорбиновой кислоты и эмульгатора с величиной гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ) от 9 до 18, при этом содержание аскорбиновой кислоты в солюбилизате составляет 10 вес.%, содержание дистиллированной воды - 10 вес.%, содержание полисорбата как эмульгатора - 70 вес.% и содержание легкого растительного масла, как, например, чертополохового или льняного масла, - 10 вес.%.

11. Смесь из трех весовых частей солюбилизата по п.10 и семи весовых частей смешанного токоферолового солюбилизата, при этом смешанный токофероловый солюбилизат состоит из 10 вес.% смешанного токоферола и 90 вес.% полисорбата 20, соответственно в пересчете на 100 вес.% смешанного токоферолового солюбилизата.

12. Смесь из 85 вес.% солюбилизата по п.10, 10 вес.% α-токоферолового солюбилизата по п.11, 2 вес.% ретинолового солюбилизата и 3 вес.% β-каротинового солюбилизата в пересчете на 100 вес.% смеси, при этом ретиноловый солюбилизат состоит из 10 вес.% ретинола и 90 вес.% полисорбата 80 - в пересчете на 100 вес.% ретинолового солюбилизата, а β-каротиновый солюбилизат состоит из 10 вес.% концентрата, содержащего приблизительно 30,0% β-каротина и 90 вес.% полисорбата 80, причем процентные числа, указанные для β-каротинового солюбилизата, относятся к 100 вес.% β-каротинового солюбилизата.

13. Солюбилизат из аскорбиновой кислоты и эмульгатора с величиной гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ) от 9 до 18, содержащий 10 весовых частей аскорбиновой кислоты, 10 весовых частей дистиллированной воды, 20 весовых частей чертополохового масла и 110 весовых частей полисорбата как эмульгатора, нагревают при размешивании примерно до 100°С до получения безводности, в результате чего после охлаждения до комнатной температуры содержание воды становится явно ниже 5 об.%.

14. Способ изготовления водного солюбилизата из аскорбиновой кислоты и эмульгатора с величиной гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ) от 9 до 18 по п.1, отличающийся тем, что приблизительно 60 вес.% полисорбата как эмульгатора добавляют в раствор из приблизительно 20 вес.% аскорбиновой кислоты в воде и смесь кратковременно подогревают при размешивании до прозрачности и однородности.

15. Способ по п.14, в котором в качестве эмульгатора используют полисорбат 80.

16. Способ по п.14 или 15, отличающийся тем, что в раствор аскорбиновой кислоты вместе с эмульгатором добавляют состоящее в основном из триглицеридов легкое натуральное масло, как, например, чертополоховое масло.

17. Способ по п.14 или 15, отличающийся тем, что в раствор аскорбиновой кислоты после слабого нагрева примерно до 50°С перед добавлением полисорбата добавляют октадекатриеновую кислоту, γ-линоленовую кислоту, линолевую кислоту или олеиновую кислоту.

18. Способ по п.14, отличающийся тем, что 20 вес.% аскорбиновой кислоты полностью растворяют в 20 вес.% дегазированной дистиллированной воды, в раствор при размешивании и подогреве примерно до 80°С добавляют 60 вес.% полисорбата 80 и перемешивают до прозрачности и однородности.

19. Способ изготовления солюбилизата по п.9, в котором 10 вес.% аскорбиновой кислоты растворяют в 10 вес.% дистиллированной воды и в раствор при размешивании и подогреве примерно до 80°С добавляют 80 вес.% полисорбата 80 и этот раствор перемешивают до прозрачности и однородности.

20. Способ изготовления солюбилизата по п.10, в котором 10 вес.% аскорбиновой кислоты растворяют в 10 вес.% дистиллированной воды и в этот водный раствор добавляют 70 вес.% полисорбата 80 вместе с 10 вес.% легкого растительного масла, как например, чертополохового или льняного масла, и затем раствор нагревают по меньшей мере до 60°С и перемешивают до прозрачности и однородности.

21. Применение солюбилизата по п.12 в качестве наполнителя капсул или в качестве добавки к осветленным фруктовым или овощным сокам.