技术领域
本发明涉及调味料工业。更具体地，本发明涉及一种包含封 装有味道改变成分的表面活性剂聚集体的成分递送系统。本发明 还涉及所述递送系统的应用。
背景技术
包含具有式1结构的化合物、或其盐、和/或其溶剂化物的固 体和液体组合物因为提供甜味增强作用(特别是因为增强蔗糖的 甜味)而公知，式1的化合物、其盐和其溶剂化物总体地称为“化 合物1”。其在室温下为固体。
式1
例如，WO 2010/014666公开了此类化合物及其制造方法、和 包含该化合物的组合物。
但是，公知该化合物对紫外线辐射敏感，所以在存储期间暴 露于阳光中的食品和饮料应用中，该化合物可能不适合使用。当 化合物1存在于溶液中且包装为透明或至少为半透明的情形下， 对于饮料和其它可食用产品来说，这特别成问题。在此种条件下， 已经观察到式1的化合物不稳定，因此当需要延长的保存期限时， 其可能不适合此类产品。
本发明旨在解决该问题。
现有技术使用了许多方法解决了其它材料的稳定性。例如， US-A1-2009/196972公开了一种用于封装食用香料组合物的纳米 乳液形式的食品乳液。表面活性剂的存在量为至少20wt%，并且 在第16段描述的实施方式中，调味料与表面活性剂的比率为 1:5~1:12。需要避免如此高水平的表面活性剂。JP-A-2006/304665 描述了一种用于暴露在光中的食物的发泡型水包油乳液。需要避 免发泡型乳液，特别是对于最终应用(例如，某些饮料)，发泡可能 是非常不期望的。WO-A1-95/33448涉及通过添加吸光剂来稳定保 留于脂质体中的光敏材料。类似地，US5139803涉及通过将亲脂 性材料溶解于磷脂而制备的稳定脂质体。但是据我们所知，类脂 和脂质体不能提高式(I)化合物的耐光性。
因此，仍然需要为式(I)的化合物提供一种稳定的递送系统。
发明内容
因此，本发明提供了一种具有包含表面活性剂聚集体的结构 的递送系统，该递送系统包含：
a)表面活性剂体系，其是从由非离子型和两性离子型表面活 性剂组成的组中选出的，该表面活性剂存在的量等于或大于其临 界胶束浓度，
b)亲水相，其由水和/或水溶性溶剂形成，基于递送系统的总 重量，其含量为10重量%或更高，
c)如上定义的式(1)的化合物，基于递送系统的总重量，其含 量为0.0001~5重量%,
其中化合物1的至少一部分被封装于表面活性剂聚集体之中 或处于表面活性剂聚集体和亲水相的界面上。
本发明还提供前述递送系统用以提高式(1)化合物的耐光性的 用途。
本发明还提供包含前述递送系统的食品或饮料。
具体实施方式
本发明的递送系统是由包含表面活性剂聚集体的结构组成 的，该表面活性剂聚集体至少包含表面活性剂，以及水和/或水溶 性溶剂。“表面活性剂聚集体”是指表面活性剂分子自组装为具有 确定构造的结构，从而使部分表面活性剂分子与水和/或水溶性溶 剂间的能量上不利的接触最小化。
优选的本发明的表面活性剂聚集体包括胶束和囊泡。最优选 的是胶束。
表面活性剂聚集体的结构可以是球面状、圆盘状、球状或棒 状(圆柱状)。优选地，该表面活性剂聚集体是棒状的。
为了形成本发明的聚集体，一种或多种表面活性剂的存在量 大于临界胶束浓度是重要的。临界胶束浓度此处缩写为“CMC”。
在这种水平上，给予式(1)化合物的光防护得到了显著的增强。 为了不被理论所束缚，在简单的表面活性剂、水和/或水溶性溶剂 系统中，认为化合物1抗光降解作用的保护取决于表面活性剂的 浓度，并且在低于表面活性剂的CMC时，式(1)化合物的所有分子 都易于降解。从而，只有包含在表面活性剂聚集体(例如，胶束) 中的那些分子、或处于表面活性剂聚集体与亲水相的界面上的那 些分子获得了抗降解的保护。
CMC是表面活性剂的公知的值，并且很容易测定。在许多出 版物中都可以获得CMC的列举。特别相关的出版物是Mukerjee,P., Mysels,K.J.Critical Micelle concentrations of Aqueous Surfactant System; NSRDS-NBS 36,US,Government Printing Office:Washington,DC,1971,其 中列出了720种化合物的CMC。
为了本发明的目的，所述表面活性剂体系是从由非离子型和 两性离子型表面活性剂或它们的混合物组成的组中选出的。更优 选地，所述表面活性剂是非离子表面活性剂。
优选的表面活性剂是从由脂肪酸的糖酯、基于聚氧乙烯的表 面活性剂、基于聚氧乙烯山梨糖醇酐的表面活性剂、烷基多葡萄 糖甙和含有皂角苷的表面活性剂组成的组中选出的。
适合的非离子型表面活性剂的实例包括但不限于聚山梨酸酯 如聚山梨酸酯80(聚氧乙烯(20)山梨糖醇酐单油酸酯，市售为 产自AP Chemicals Ltd,UK)、脂肪酸的糖酯(如Ryoto系 列，产自Mitsubishi Chemicals，脂肪酸的甘油二酯和脂肪酸十甘油 酯)、烷基多葡萄糖甙、含皂角苷的提取物如Q-Natural。最优选地， 非离子型表面活性剂是糖基表面活性剂。
优选地，基于递送系统的总重量，表面活性剂存在的量为1~85 重量%，更优选少于20wt%，甚至更优选少于18wt%，并且最优 选少于15wt%。对于基于食品的应用来说需要避免高水平的表面 活性剂，但是如此低水平的表面活性剂能够防护式(1)化合物的光 降解是令人惊奇的，尤其是由于现有技术的典型教示是需要高水 平的表面活性剂。
令人惊奇的是，发现阳离子和阴离子表面活性剂不适合用于 提高式(1)化合物的耐光性。因此，所述递送系统基本上，优选完 全地不含此类表面活性剂。
另外，惊奇地发现类脂和磷脂表面活性剂(例如，卵磷脂)不能 提高式(1)化合物对于光降解的防护，当它们与上述的非离子型表 面活性剂组合使用时，与当所述非离子型表面活性剂单独使用时 相比，它们甚至可能降低防护。因此，即使它们可能因为其它目 的而存在，它们作为递送系统的一部分而存在对于提高耐光性的 目的是无益的。
所述递送系统包含连续相和分散相。在水和/或水溶性溶剂过 量时，表面活性剂聚集体和任何疏水组分形成分散相；而在更多 的疏水组分过量时，水和/或水溶性溶剂会包入分散相中。尽管如 此，连续相优选为由水和/或水溶性溶剂形成的亲水相。在此种递 送系统中，所述亲水相(此处也可称为水相)优选构成该递送系统重 量的至少50%。
递送系统的水相可以包含水和水溶性溶剂。或者，其可以单 独地包含水溶性溶剂。在本发明的上下文中，术语“水溶性溶剂” 包括单一溶剂以及两种或多种水溶性溶剂的混合物。
本发明中使用的优选的水溶性溶剂包括从由丙二醇、单糖糖、 二糖糖和糖醇(如，山梨糖醇、木糖醇、甘露醇和甘油)以及它们的 混合物中选出的多元醇。
最优选地，水溶性溶剂是丙二醇、丙三醇(甘油)和它们的混合 物。
虽然优选使封装于表面活性剂聚集体中或处于该聚集体与亲 水相的表面上的化合物1的量最大化，但是化合物1的一部分仍 然会保留在表面活性剂聚集体外部的连续相中。所以，当亲水相 形成连续相时，如果递送系统进一步包含保护连续相中化合物1 的水溶性组分是有益的。
用于保护连续相中化合物1的适合组分是酸。优选的酸包括 从由抗坏血酸、柠檬酸、磷酸或它们的混合物组成的组中选出的 酸。发现柠檬酸和磷酸在碳酸软饮料的典型低pH下是特别有效 的。还发现抗坏血酸在较高pH值下是有效的，所以使得化合物1 能够在广泛的应用中存储时保持稳定。因此优选地，一种或多种 此类酸作为递送系统的一部分而存在。
优选地，基于递送系统的重量，化合物1存在的量为0.0001~5 重量%，更优选0.2~2重量%，甚至更优选0.3~1.8重量%。
化合物1在室温下是固体并典型地是粉末形式，其制造方法 描述于公开WO-A2-2010/014666(Senomyx,Inc)第29页第25行至第48 页第27行，其内容以引用的方式并入本文。
当基于递送系统的总重量，化合物1存在的量高于0.3重量% 时，在递送系统中提供一种提高pH的组分是有利的。例如，碱性 组分，如可以存在碳酸氢钠。当化合物1以如此高的水平存在时， 发现该pH提高剂能本质上提高化合物1的溶解性。
所述递送系统可以是乳液或微乳液的形式。更优选地，该递 送系统是微乳液的形式。因此，优选地，油也作为递送系统的一 部分存在。尽管如此，倘若递送系统是乳液的形式，其不是发泡 乳液是非常可取的，因为泡沫的存在对许多食品和饮料应用特别 是某些饮料应用是不能接受的。
当递送系统包含油(如香料油)，以本领域技术人员公知的相对 量混合表面活性剂、亲水相和油相时，即刻地提供了微乳液。
递送系统优选是澄清的。“澄清”是指递送系统在25°C下于 2.5cm吸收池在400~600nm下测量时的浊度优选为0~20NTU。
优选地，基于递送系统的总重量，任何油存在的量少于30重 量%。
当递送系统是微乳液的形式时，连续相的量基于递送系统的 总重量优选不高于50重量%。另一方面，在没有油相时，递送系 统不包括微乳液，连续相的量基于递送系统的总重量可以超过70 重量%。
可以单独地或以混合物的形式用于本发明的递送系统中的油 的具体实例包括水果或植物的天然提取物，如柠檬、草莓、蓝莓 或其他浆果、榛子、可乐、香蕉、潘趣(punch)、桃子、酸橙、桔 子、葡萄柚、香草、茶叶、橘子、柑橘、金橘、佛手柑油或它们 的任何混合物。当然，根据调料师的需要，此处没有提及的其它 油也可以用于递送系统中。
制备本发明的递送系统的适合方法可以如下。
首先，通过将水、多元醇和表面活性剂混合在一起制备连续 相，如果需要，将混合物加热至50°C。然后在温和搅拌下，将化 合物1和可选的pH增加组分(如碳酸氢钠)一起加入，得到澄清的 分散液。在化合物1全部溶解以后，将分散液冷却至室温，加入 油相。温和地搅拌该混浊的溶解以自动地形成澄清的微乳液。
制备本发明的递送系统的另一种方法包含在可选的pH增加 剂(如碳酸氢钠、柠檬酸钠或氢氧化钠)的存在下将化合物1加入到 水和表面活性剂的混合物中，如果需要，将溶液加热至50°C以实 现化合物1的溶解。在该方法中，表面活性剂的存在量超过CMC 很重要。
可以将递送系统进一步封装。例如，可以将递送系统挤出。“挤 出”在此是指典型地依赖于使用碳水化合物基质材料的方法，在 挤出和淬火被挤出物质以形成保护活性成分的玻璃之前，将所述 碳水化合物基质材料加热至融熔状态并与活性成分结合。许多现 有技术描述了挤出技术，包括US 3,704,137、US 4,707,367、US 4,610,890、 WO 99/27798、US 4,977,934和EP 202409，它们均通过引用的方式并入 此处，由于该领域的技术人员很清楚此种技术及如何实施所述技 术，因此对此种挤出方法不保证更详细的描述。
或者，可以对递送系统进行喷雾干燥，将递送系统以液滴的 形式捕获于脱水载体的固化基质中，所述脱水载体一般由碳水化 合物组成，例如淀粉、水解淀粉(麦芽糖糊精)、化学改性淀粉、乳 化聚合物(阿拉伯胶)和在某些情况下单纯的己醛糖的单体或二聚 体、或它们的任意组合。常规喷雾干燥技术在现有技术中是完全 有据可查的。参见例如Spray-Drying Handbook,4thed.,K.Masters,(1985) 或基于该主题的其它参考书籍。
现在将通过以下实施例的方式来说明本发明，但其不限于这 些实施例。温度以摄氏度表示，且缩写具有本领域的通常含义。
实施例1
本发明的递送系统的制备
通过混合水、丙二醇和表面活性剂来制备微乳液的连续相。 将该混合物加热到50℃，然后将粉末化合物1(根据 WO-A2-2010/014666(Senomyx,Inc)第29页第25行至第48页第 27行给出的方法制备的)与碳酸氢钠混合并加入到加热的连续相 中以形成溶液。温和地搅拌所获得的混合物直至化合物1完全溶 解。将溶液冷却至室温，然后通过加入下文提及的不同的调味料 以形成各种微乳液(使用各调味料制造独立的微乳液)。在温和搅拌 下，所述溶液完全变成透明的微乳液。所有的用量如下表所示。
表1
(1)产自Acros Organics,USA
(2)产自Firmenich,Switzerland
所有的调味料都来自Firmenich,Switzerland。参考码在各调味料 名称的括弧中。
组A和A’的调味料：草莓(052312A)、蓝莓A(504253A)、榛 子(502866A)、可乐(052118T7)、香蕉(885043)、香草(555370T)、 潘趣(76564001NA)、桃(504021T)、茶(596720T)。
组B和B’的调味料：柠檬(540374T)、桔子(540320TJP)。
实施例2
本发明更多的递送系统的制备
制备了包含下表所示量的成分的4种微乳液递送系统。
表2
成分 浓度%w/w 丙二醇 44.7 水 10.6 聚山梨酸酯80 14.9 卵磷脂(1) 1.89 柠檬酸单脂肪酸甘油酯(2) 2.79 化合物1 0.15 调味料(3) 25 总计 100
(1)产自Firmenich,Switzerland(代码954430)
(2)产自Danisco A/S,Denmark
(3)Limette Tahiti(955356)-微乳液1
N&A Grapefruit(052981A)-微乳液2
柠檬烯(955430)-微乳液3
Citronova 533Orange Fab(926477),-微乳液4,
都产自Firmenich,Switzerland。
各递送系统都是通过下述方式制备的：首先，将水、化合物1、 丙二醇和水溶性表面活性剂混合形成微乳液的连续相；然后将各 种调味料和油溶性表面活性剂(卵磷脂和柠檬酸单脂肪酸甘油酯) 混合制备油相；最后在温和搅拌下将各油相分别地添加至连续相 中以形成各种微乳液。所述微乳液是在室温下制备的，且所有的 用量都如下表所示。
实施例3
递送系统在不同温度下的物理稳定性
在不同温下研究了实施例1中制备的微乳液的贮存稳定性。 如此没有发生相分离且它们保持均一性和透明度，那么认为该微 乳液是“稳定的”。
表3
调味料 温度=4°C 温度=25° 柠檬 稳定的 稳定的 可乐 稳定的 稳定的 茶 稳定的 稳定的 草莓 稳定的 稳定的 蓝莓 稳定的 稳定的 香草 稳定的 稳定的 榛子 稳定的 稳定的 香蕉 稳定的 稳定的 桃 稳定的 稳定的 潘趣 稳定的 稳定的
实施例4
耐光性研究
如下研究了化合物1在UV辐射下的耐光性。
将待辐射的样品导入到透明的玻璃瓶中，将玻璃瓶置于平板 上，然后用氙气灯(Xenon lamp Suntest XLS+,Atlas Material Testing Technology LLC)进行辐射。将灯设定在650W/m2、将温度恒定为 45°C，并且缓慢地旋转平板以确保整个样品的UV曝光均匀。在 固定的时间间隔后，取出样品并用HPLC和荧光测定法来测量留 存的化合物1的含量。
HPLC/UV-DAD测量
首先，制备在1升LC-MS级甲醇中含有26.44mg咖啡因的标 准溶液。对于含有10ppm化合物1的样品，将样品置于小瓶中， 稀释至500μl并加入50μl标准溶液；对于含有25ppm化合物1 的样品，将样品置于小瓶中，稀释至400μl并加入200μl的标准溶 液。将各小瓶包括在铝箔中以防止光的照射。
使用装配有脱气装置G1379B、二元泵G1312B(大容量的混合 器作为支路)、孔板高性能自动进样器G1367D、恒温柱温箱G1316B 和UV(DAD)检测器G1315C的Agilent Technologies 1200series HPLC，参照未辐射的对比样品计算经辐射样品中化合物1的相对 含量。将柱(ZORBAX Eclipse Plus C18600Bar 2.1x 100mm,1.8μm (#959764-902)的温度设定为60°C±0.1°C。使用两种溶剂：溶剂“A” 为0.1%甲酸的水溶液，ULC/MS，Biosolve(预混的cat.#23244102)； 溶剂“B”为0.1%甲酸的乙腈溶液，ULC/MS,Biosolve(预混的cat.# 01934125)。溶解的流速为0.500ml/min；进样量：2μl。
溶剂递度：0分钟-1分钟：95%A
1分钟-8分钟：95%A至100%B
8分钟-10分钟：100%B
10分钟-12分钟：100%B至95%A
后期平衡1分钟
检测器：UV-DAD：
咖啡因(内标物)：信号273nm，Bw 16
化合物1：信号264nm，Bw 8
信号230nm，Bw 8
使用264nm的信号进行定量计算。
荧光光谱测量
将待研究的样品置于石英比色皿(宽1cm)中。使用Fluorolog-3 荧光分光光度计(Model FL3-22,Jobin Yvon-Spex Instruments SA,Inc)以角 度90°入射激发光束。光源为设定为450W的氙气灯(对灯的强度 进行了验证以确保其不会引起式(1)化合物的额外分解)。获得了各 样品的激发光谱和发射光谱。
为了校正，测量了辐射前后化合物1溶解的激发光谱和发射 光谱。将未受辐射的溶液的最大发射强度值作为100%。测量了受 辐射和未受辐射样品的最大发射强度间的比率，结果计算为百分 比。
实施例4a
随时间推移化合物1的耐光性
制备25ppm化合物1的水溶液并如下所述进行辐射。测量了 在各间隔点的化合物1的剩余量。结果如下表所示。
表4
HPLC 荧光光谱 辐射时间，分钟 %剩余量 %剩余量 0 100 100 5 79.7 91.3 10 62.2 78.5 20 46.3 52.2 30 32.3 38.7 45 24.8 27.8 60 18.7 21.3 90 6.9 16.2 120 0 12.7 180 0 6.4
实施例4b
化合物1的浓度对光降解动力学的影响
用HPLC对不同浓度化合物1的水溶液的降解动力学进行了 测量。当%剩余量达到0时，认为发生了完全降解。
表5
初始浓度，ppm 完全降解所用的时间，分钟 5 45 10 60 15 90 25 120 40 >180
实施例5
暴露于UV辐射下的递送系统的稳定性
根据实施例1组A制备了调味为榛子味的微乳液。然后用水 将该微乳液稀释1000倍以获得化合物1的最终浓度为5ppm。其 称为样品1。
以与样品1的微乳液相同的比例，制备含有丙二醇、水和化 合物1的对照样品(样品A)。将样品辐射45分钟。用荧光光谱测 量剩余的化合物1的浓度。结果如下表所示。
表6
样品 化合物1(%剩余量) A 3.6 1 23.8
实施例6
不同表面活性剂尝试的影响
使用聚山梨酸酯80对表面活性剂尝试对化合物1的防护的影 响进行了研究。以必要的量混合水、聚山梨酸酯80和化合物1制 备溶液，以获得下表所示的表面活性剂浓度和25ppm的化合物1 浓度。
开始在用铝包裹的深色瓶中制备溶液，并在50℃加热下搅拌 直到化合物1全部溶解。在冷却到室温之后，将固定量的各溶液 转移至透明、干净的玻璃瓶中并立即辐射120分钟。化合物1分 子对UV辐射的防护水平以由HLPC分析的化合物1的浓度表示。 结果如下表所示。
表7
聚山梨酸酯80浓度，%w/w %剩余量(化合物1) 0.0001572 0 0.0002145 0 0.001572 0 0.008 0 0.01 0 0.05 6.55 0.1 6.81 0.5 12.97 1 22.24 4 47 8.5 88.57 15 97.03
使用悬滴法(Pendant drop method)测量聚山梨酸酯80在水中的 CMC。获得了CMC值为0.01wt%的吐温80。因此，该结果表明表 面活性剂存在的水平必须在其CMC之上。
实施例7
组合表面活性剂聚集体和连续相保护剂的效果
通过简单混合制备了包含25ppm化合物1和下表所示量的表 面活性剂或表面活性剂/抗氧化剂-酸混合物的多种水溶液。
表8
成分 样品1 样品2 样品3 样品4 样品5 样品6 聚山梨酸酯80 40g 40g 40g 40g 40g 40g 抗坏血酸 - 0.0011mol 0.011mol - - - 水杨酸 - - - 0.0015mol - - 柠檬酸 - - - - 0.021mol - 磷酸 - - - - - 0.0061mol 化合物1 25ppm 25ppm 25ppm 25ppm 25ppm 25ppm 水 1升 1升 1升 1升 1升 1升
将样品辐射120分钟并用HPLC分析化合物1的剩余百分比。 结果如下：
表9
样品 %剩余量 1 40 2 90 3 73 4 85 5 84 6 85
实施例8
不同表面活性剂的影响
使用实施例6中描述的方法制备样品。化合物1的浓度等于 25ppm。在含有表面活性剂混合物的溶液中，表面活性剂I的浓度 为4%wt，而表面活性剂II的浓度如表10所示。
表10
(1)产自Sigma-Aldrich,Switzerland
(2)产自Sigma-Aldrich,Switzerland
(3)十二烷基硫酸钠(SDS)；产自Sigma-Aldrich,Germany
(4)1,2-二肉豆蔻酰-sn-丙三氧基-3-磷酸甘油；产自Avanti Polar Lipids,USA
(5)产自National Starch Food Innovation,Germany
(6)1,2-二油酰基-sn-丙三氧基-3-磷酸乙醇胺；产自Avanti Polar Lipids,USA
(7)硬脂酰乳酸钠；产自Danisco
(8)鲸蜡基三甲基溴化铵；产自Sigma-Aldrich,Switzerland
(9)癸基葡糖苷；产自Cognis,Germany
(10)月桂基葡糖苷；产自Cognis,Germany
(11)C10-16乙氧基化醇；产自Air Products and Chemicals,USA
(12)蔗糖棕榈酸酯；产自Compass Foods,Singapore
结果清楚的显示阴离子和阳离子表面活性剂(SDS和CTAB)的 存在提供极小的光降解防护或没有提供光降解防护。
实施例9
粉末软饮料中的评价
通过混合粉末成分制备了下表中的粉末软饮料，然后将它们 溶解于水中(1升)。然后，对于样品1、2和3，以10ppm加入化 合物1并温和搅拌直到全部溶解。对于样品4、5和6，以所需的 量加入微乳液以获得最终浓度为10ppm的化合物1。除了指出部 分外，下表所示的量为克。
表11
(1)产自Firmenich,Switzerland,参考码：540319TP0345.
(2)丙二醇(75.5wt%)、水(13.5wt%)、NaHCO3(0.5wt%)、化 合物1(1wt%)、聚山梨酸酯80(8.5wt%)、桔子540320TJP(1wt%) -通过温和搅拌混合
然后辐射饮料60分钟，用HPLC分析化合物1的%剩余量。 结果如下表所示：
表12
样品 1 2 3 4 5 6 %剩余量(化合物1) 87.9 94.3 61.5 92.7 81.7 52.4
结果显示递送系统保护了式(I)化合物。