提取感兴趣的物质的方法

文档序号:327547 发布日期:2021-11-30 浏览:17次 >En<

阅读说明:本技术 提取感兴趣的物质的方法 (Method for extracting substance of interest ) 是由 C·孔蒂诺-佩平 S·德格郎热 A·达尔阿尔梅利娜 C·杜瓦尔 M·莱坦-马丁 于 2019-11-27 设计创作,主要内容包括:本说明书涉及一种用于提取至少一种感兴趣的物质的方法,该方法包括以下步骤:-提供包含水、包含至少一种感兴趣的物质或其至少一种前体的来源、至少一种表面活性剂以及至少一种亲脂性化合物的混合物;-混合物的乳化,导致乳液的形成;其中乳液包含:-连续水相;以及不连续脂相,该不连续脂相包含至少一种亲脂性化合物、至少一种表面活性剂以及在乳化过程中从来源中提取的至少一种感兴趣的物质;其中,该方法还包括向混合物添加至少一种冷冻保护剂并使乳液冻干。(The present description relates to a method for extracting at least one substance of interest, comprising the steps of: -providing a mixture comprising water, a source comprising at least one substance of interest or at least one precursor thereof, at least one surfactant and at least one lipophilic compound; -emulsification of the mixture, resulting in the formation of an emulsion; wherein the emulsion comprises: -a continuous aqueous phase; and a discontinuous lipid phase comprising at least one lipophilic compound, at least one surfactant and at least one substance of interest extracted from the source during emulsification; wherein the method further comprises adding at least one cryoprotectant to the mixture and lyophilizing the emulsion.)

提取感兴趣的物质的方法

技术领域

本发明涉及一种用于提取至少一种感兴趣的物质的方法、由该方法生产的乳液以及该乳液的用途。本说明书尤其(但不排他地)应用于食品加工、化妆品和药品领域以及香水领域。

背景技术

天然物质(例如植物、动物或矿物来源的天然物质)在许多领域中越来越受到关注。事实上,例如,鉴于植物界所提供的丰富的分子化学多样性,以及公众对天然产品的狂热,一定数量的工业部门(化妆品、制药、食品加工、类药剂营养品(nutraceuticals)、益生菌)正转变为在其制剂中掺入植物来源的分子。为这些天然活性成分增加价值,成为食品加工、化妆品以及制药部门发展的巨大经济潜力。

为了增加价值,天然化合物(如生物活性化合物,即具有生物活性的化合物)可以首先在提取步骤期间从其植物基质中分离,然后以提取物的形式或在纯化后以分离的分子形式进行使用。提取部门特别关注环境和经济问题,如今也正在努力寻找解决方案,以减少整个提取工艺链的能源成本和浪费。

在高附加值天然产物的提取领域,溶剂提取仍然是最常用的方法。然而,这种提取方法依赖于有机溶剂(例如己烷、环己烷、石油醚、甲醇、乙醇或水醇混合物的使用)。例如,如果待提取的天然产物(即感兴趣的物质)是亲水性的,则所使用的提取溶剂可以是例如丙酮的极性非质子溶剂,或者是例如水、甲醇或乙醇的极性质子溶剂。另一方面,如果待提取的天然产物(即感兴趣的物质)是亲脂性的,则所使用的提取溶剂可以是非极性的(即,疏水性的),例如己烷,或非极性小于己烷的溶剂,例如氯仿或二氯甲烷。这些溶剂中有许多易燃、易挥发以及有毒。此外,石油资来源的逐渐枯竭,尤其是监管的收紧,正迫使制造商转向更环保的工艺。寻找有机溶剂的使用和/或耗能的提取方法(有时会使生物分子变性)的替代方案,是本发明所要应对的主要经济和科学挑战。

尽管水在植物中无处不在,但许多植物来源的生物活性分子(例如维生素、抗氧化剂、天然抗炎剂等)难溶于或不溶于水,从而限制了提取收率以及所产生的提取物的质量(例如在完整性和稳定性方面)。

本说明书的主题尤其涉及一种方法,在某些实施例中,该方法例如通过对添加了亲脂性化合物以及天然或合成的表面活性剂的水性介质进行乳化(例如,通过超声处理),可以以良好的收率提取植物、动物或矿物来源的感兴趣的物质(例如脂溶性物质)而不对其进行改变,并且该方法可以在同一步骤(“一釜法”)中获得长期稳定且易于储存和运输的制剂。

发明内容

在本说明书以及所附权利要求中,术语“包括”与“包含”、“含有”同义(意思相同),是包含性的或开放式的,并不排除未描述或未表示的其它元素。此外,在本说明书中,术语“约”与相应值的10%(例如5%)的下裕度和/或上裕度同义(意思相同)。

在本说明书和权利要求中,D是指平均液滴直径,对于直径D大于1000nm(乳液颗粒的De Brouckère体积加权平均直径)的液滴,基于光衍射用粒度计进行测量,而对于直径D小于1000nm的液滴,用动态光散射(DLS)装置进行测量。当使用动态光散射(DLS)装置测量D时,乳液的多分散性指数(PdI)被定义为标准偏差的平方与平均液滴直径的平方之比。当使用粒度计时,乳液的多分散性指数(PdI)是指比率D90/D10,其中液滴直径D10是指乳液中液滴总数的90%的直径大于或等于该值的液滴直径,液滴直径D90是指乳液中液滴总数的10%的直径大于该值的液滴直径。

本说明书的一个目的是提供一种从来源提取至少一种感兴趣的物质的方法。所述至少一种感兴趣的物质可以包含在所述来源中或者通过所述提取方法生成,对于后一种情况,所述至少一种感兴趣的物质衍生自先前包含在所述来源中的至少一种分子,该至少一种分子在提取过程中被化学转化为所述至少一种感兴趣的物质。

根据第一方面,本说明书涉及一种用于从来源提取至少一种感兴趣的物质的方法,该方法包括以下步骤:

-提供包含水、包含所述至少一种感兴趣的物质或其至少一种前体的来源、至少一种表面活性剂以及至少一种亲脂性化合物的混合物;

-使所述混合物乳化,从而形成乳液;

并且,其中所述乳液包含:

-连续水相;以及

-不连续脂相,该不连续脂相包含所述至少一种亲脂性化合物、所述至少一种表面活性剂以及在乳化过程中从所述来源提取的所述至少一种感兴趣的物质;

其中所述方法还包括向所述混合物添加至少一种冷冻保护剂并冷冻干燥所述乳液。

根据本说明书的实施例的方法可以有利地是“一釜法”,不改变所述至少一种感兴趣的物质并且具有良好的感兴趣的物质收率。在添加了亲脂性化合物和表面活性剂的水性介质中通过乳化来提取分子,是符合“绿色化学”且环境友好的方法。

根据一个或多个实施例,使所述混合物乳化包括向所述混合物施加能源,该能源可以是超声能和/或纯机械能。根据一个或多个实施例,使所述混合物乳化包括对所述混合物进行超声处理。对所述混合物进行超声处理包括向所述混合物施加超声能源,导致形成乳液。

因此,所述方法包括使包含水、包含至少一种感兴趣的物质或其至少一种前体的来源、至少一种表面活性剂以及至少一种亲脂性化合物的混合物乳化。使该混合物乳化导致形成乳液,该乳液包含连续水相和不连续脂相,该不连续脂相包含所述至少一种亲脂性化合物、所述至少一种表面活性剂以及在乳化过程中从所述来源提取的至少一种感兴趣的物质。乳化作用诱导乳液的形成,所述乳液具有增加所述水相和所述脂相两者之间的接触表面的作用,从而增加所述至少一种感兴趣的物质从一个相到另一个相的转移。根据一个或多个实施例,在使所述混合物乳化导致形成所述乳液之后,在所述水相中可以包含所述表面活性剂的残余部分。

根据一个方面,本说明书涉及一种用于从来源提取至少一种感兴趣的物质的方法,该方法包括以下步骤:

-提供包含水、包含至少一种感兴趣的物质或其至少一种前体的来源、至少一种表面活性剂以及至少一种亲脂性化合物的混合物;

-对所述混合物进行超声处理,从而形成乳液;

并且,其中所述乳液包含:

-连续水相;以及

-不连续脂相,该不连续脂相包含所述至少一种亲脂性化合物、所述至少一种表面活性剂以及在超声处理期间从所述来源提取的所述至少一种感兴趣的物质;

其中所述方法还包括向所述混合物添加至少一种冷冻保护剂并冷冻干燥所述乳液。

通过利用难以在纯水(例如,不加入醇)中提取的某些分子的亲脂性,本发明人能够实现在添加了至少一种亲脂性化合物以及天然或合成来源的表面活性剂的水中的提取方法,从而可以在有限数量的步骤中获得富含感兴趣的潜在生物活性分子的“水包油和/或蜡”类型的提取物。

根据一个或多个实施例,所述来源可以是例如植物(例如橄榄渣、酒糟、酿酒残余物等)、动物(例如动物的尸体、皮或其它部分)、矿物质、原核生物和/或单细胞真核生物来源。

根据一个或多个实施例,所述来源可衍生自食品和/或农业工业的副产物,无论是植物、动物、矿物质、原核生物和/或单细胞真核生物或其它。所述来源可以由可以包含或产生至少一种感兴趣的物质的任何材料组成。感兴趣的物质可以例如包括难溶于水(脂溶性)且对于在化妆品、药品和/或食品加工领域的应用具有潜在意义的亲脂性分子。所述分子例如可以具有对人类健康有益的生物活性。例如,抗氧化剂是可在保护身体免受心血管疾病以及某些癌症的发展方面发挥主要作用的分子,特别是由于抗氧化剂能够快速捕获参与这些疾病发展的活性氧类。所述亲脂性分子可以例如包括多酚或萜烯。

根据一个或多个实施例,所述来源是植物来源。所述植物来源可以包括至少一种植物的至少一部分(种子、叶、根、茎、果实、花等)。所述植物来源可以例如引用自AlbertY.Leung和Steven Foster的书(“Encyclopedia of common natural ingredients usedin food,drugs and cosmetics”,2nd edition,Wiley-Interscience,1996)。所述植物来源可以例如选自与舒缓特性、抗炎特性、防腐特性、止汗特性、镇静特性、愈合特性、滋补特性、促进控制血液和淋巴微循环的特性、调质特性、抗氧化特性、发泡或乳化特性、光保护特性、增稠、吸收和/或气味特性。

作为根据其不同特性分类的植物来源的例子,可以特别提及:

对于其舒缓特性:杏、蓝莓、毛蕊花、罗马洋甘菊、母菊、胡芦巴、药蜀葵、亚麻、百合、锦葵、万寿菊、接骨木、椴树、款冬、车前子、车前草、木瓜、桃、橙、仙人掌、苹果;

对于其抗炎特性:仙鹤草、山楂、石南花、匍匐冰草、杜松、药蜀葵、接骨木、椴树、胡芦巴、龙胆、莴苣、三色堇、车前草、悬钩子、迷迭香、鼠尾草、薯蓣、款冬、蜡菊、雏菊;

对于其防腐特性:大蒜、仙鹤草、越橘、牛蒡、橡树、紫草、桉树、杜松、香叶天竺葵、月桂、薰衣草、墨角兰、薄荷、松树、迷迭香、檀香、百里香、鼠尾草、金银花、蜡菊、雏菊、艾菊、辣椒、胡椒;

对于其止汗特性:鼠尾草、橡树、胡桃、松树、马尾草、款冬;

对于其收敛特性:金合欢、西洋蓍草、仙鹤草、羽衣草、草莓树、艾蒿、紫草、柏树、橡树、玫瑰果、金缕梅、黑桑、蓝莓、榛子、胡桃、荨麻、杨树、车前草、悬钩子、拉坦尼(ratanhia)、玫瑰、千屈菜、柳树、洋委陵菜、红藤、草木犀;

对于其镇静特性:胡萝卜、三色堇、接骨木、椴树、西番莲、罗勒、樟树、梨、苹果、葡萄、莴苣、玫瑰、姜;

对于其愈合特性:贯叶连翘、蕨麻、万寿菊、母菊、罗马洋甘菊、紫草、蓍草、艾草、仙鹤草、艾蒿、山金车、山萝卜、桃金娘、长春花、车前草、杨树、报春花、鼠尾草、千里光、接骨木、马鞭草、当归、马兜铃、桤木、噢哢(aurone)、蓼、桦树、藏掖花、杜松、枸杞、桉树、疗伤绒毛花、水杨梅、百里香、卷心菜、长生草、草莓、木贼、绣线菊、款冬、三色堇、牛蒡、雏菊、百合;

对于其滋补特性:贯叶连翘、玫瑰果、槲寄生、马黛茶、黑醋栗、艾草、山金车、火龙果、肉桂、天竺葵、牛膝草、墨角兰、香蜂花、欧芹、欧洲赤松、迷迭香、香薄荷、铺地百里香、罗勒、玫瑰果、龙胆、蛇麻、白月桂、薄荷、鼠尾草、洋委陵菜、蓍草、仙鹤草、水杨梅、蓼、橡树、榅桲、柏树、七叶树、枸杞、核桃、荨麻、车前草、水梨、委陵菜、虎杖、千屈菜、婆婆纳、当归、艾蒿、香车叶草、杜松、芥菜、金鸡纳、球果紫堇、旱金莲、豆瓣菜、海草、假叶树、艾菊;

对于其促进控制血液和淋巴微循环的特性:黑醋栗、越橘和葡萄籽;

对于其调质特性:小麦、岩藻;

对于其抗氧化特性:水稻、迷迭香、鼠尾草、百里香、绿茶、甘草、胡椒;

对于其发泡或乳化特性:肥皂草、常春藤、假叶树、巴拿马木、皂皮树、墨西哥菝葜、藜麦、大豆;

对于其光保护特性:芦荟、向日葵、甘草、玉兰、山柰;

对于其增稠或吸收特性:豌豆、小麦、马铃薯、玉米;以及

对于其芳香特性:迷迭香、紫罗兰、薰衣草、茉莉、铃兰、香草、玫瑰、柑橘类水果(例如柠檬、葡萄柚)。根据一个或多个实施例,所述植物来源是姜黄属植物。

根据一个或多个实施例,所述来源包括蜂胶和/或蜂蜜。

所述至少一种亲脂性化合物可以包含在所述来源中和/或由先前的外来源添加产生。取决于所考虑的来源,所述至少一种亲脂性化合物的外来源添加对于获得稳定的乳液来说并不总是必需的。例如,某些植物基质可在超声作用下释放精油、磷脂和两亲性蛋白质。例如,柑橘皮可以在超声作用下释放可变量的精油,这可能足以获得根据本说明书实施例的方法所针对的乳液。根据一个或多个实施例,所述至少一种亲脂性化合物选自由油、蜡及其组合组成的组。所述至少一种亲脂性化合物可以例如包括多种油之间的混合物、多种蜡之间的混合物或油/蜡混合物。本发明人已经发现,对于一些来源来说,与混合物中仅存在一种油的情况相比,在由本发明方法提供的混合物中存在至少两种亲脂性化合物的情况下(例如在存在两种不同的油或存在油和蜡的情况下),可以降低乳液的多分散性指数并且/或者降低乳液液滴的平均直径D并且/或者提高所述至少一种活性物质的提取率。根据一个或多个实施例,所述亲脂性化合物选自由甘油的单酯、二酯或三酯或甘油衍生物、柠檬酸的单酯、二酯或三酯或四酯或柠檬酸衍生物、脂肪酸、脂肪酸的单酯、精油、脂肪替代品、蜡及其组合组成的组。有利地,根据本发明的方法不要求使用典型的有机提取溶剂,例如己烷、环己烷、二氯甲烷、四氢呋喃、二甲基亚砜、石油醚、甲醇、乙醇或水醇混合物。根据一个或多个实施例,基于包含水、亲脂性化合物和表面活性剂的混合物(不包括来源)的总体积,所述至少一种亲脂性化合物以0.01%w/v和70%w/v之间、例如3%w/v和70%w/v之间的重量体积比存在于混合物中。在不包括来源的相同混合物中,所述至少一种亲脂性化合物的重量体积比例如在0.1%w/v和20%w/v之间,例如在5%w/v和20%w/v之间。

所述至少一种表面活性剂可以是阴离子、阳离子、两性离子、两性或非离子型的。所述至少一种表面活性剂可以是天然的或合成的。根据一个或多个实施例,其亲水-亲油平衡(HLB)在4和19之间。所述至少一种表面活性剂可以例如选自包括例如醇、氨基醇、酯、氧化胺的非离子表面活性剂及其组合的组。表面活性剂可以是例如LauroglycolTM FCC(丙二醇单月桂酸酯(I型))、LauroglycolTM 90、CapryolTM 90、Oleique CC 497、(聚甘油-3二油酸酯)、辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯(Caprylocaproyl Polyoxyl-8glycerides)、M 1944CS、ALF、M 2125CS、50/13、M 2130CS、48/16、44/14、HP、CBG MB。所述表面活性剂可以选自由Axol C62(ADARA)、Cutina CP(BASF)、Cutina GMS(BASF)、Emulium 22(GATTEFOSSE)、Emulium Delta(GATTEFOSSE)、Emuliummelifera(GATTEFOSSE)、Eumulgin SG(BASF)、Montanov 202(Seppic)、Montanov 68(Seppic)、Montanov 82(Seppic)、Montanov L(Seppic)、Olivem 1000(Univar)、Olivoilavenate(ACS Phyto)、Xyliance(MASSO)组成的组。所述表面活性剂可以衍生自糖,例如烷基糖苷、山梨醇酐酯、蔗糖酯(或蔗糖的酯)或烷基甲基葡糖酰胺。例如,所述表面活性剂可以是烷基糖苷,例如烷基葡萄糖苷。烷基糖苷是一类非离子表面活性剂,其广泛用于各种化妆品、家居和工业应用。这些表面活性剂是可生物降解的,通常衍生自葡萄糖和脂肪醇。所述衍生自糖的表面活性剂也可以是脂肪酸蔗糖酯或脂肪酸的蔗糖酯,例如E473。脂肪酸蔗糖酯在《国际食品法典》中被列为乳化剂和稳定剂。在其它用途方面,蔗糖酯被添加到冰淇淋、糖果、口香糖、烈酒、食品补充剂、婴幼儿配方以及新鲜水果的表面处理中。除加工食品外,蔗糖酯还可用于化妆品和药品,例如用作面霜、洁肤乳、乳液和软膏的乳化剂。糖类表面活性剂也可以是山梨醇酐酯,例如E491(山梨醇酐单硬脂酸酯,Span 60)、E492(山梨醇酐三硬脂酸酯,Span 65)、E493(山梨醇酐单月桂酸酯,Span 20)、E494(山梨醇酐单油酸酯,Span80)、E495(山梨醇酐单棕榈酸酯,Span 40)、E496(山梨醇酐三油酸酯,Span 85)、E432(聚氧乙烯山梨醇酐单月桂酸酯、聚山梨醇酯20)、E433(聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯、聚山梨醇酯80)、E434(聚氧乙烯山梨醇酐单棕榈酸酯、聚山梨醇酯40)、E435(聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯、聚山梨醇酯60)、E436(聚氧乙烯山梨醇酐三硬脂酸酯、聚山梨醇酯65)。所述衍生自糖的表面活性剂可以选自由Simulsol AS 48、Simulsol SL 7G、椰油基葡糖苷、癸基葡糖苷、月桂基葡糖苷、月桂基葡萄糖羧酸钠。

所述表面活性剂还可以衍生自氨基酸,例如椰油酰谷氨酸钠、椰油酰谷氨酸二钠、月桂酰谷氨酸钠,还可以衍生自肽,例如椰油酰水解小麦蛋白钠、椰油酰水解胶原蛋白钠。所述表面活性剂可以是烷基PEG磺基琥珀酸酯(例如月桂醇聚醚磺基琥珀酸酯二钠、癸醇聚醚磺基琥珀酸酯二钠)、酰基肌氨酸(例如月桂酰肌氨酸钠、椰油酰肌氨酸钠)、酰基羟乙磺酸酯(例如椰油酰羟乙磺酸酯钠)。所述表面活性剂可以是月桂醇聚醚磺基琥珀酸酯二钠、椰油酰胺丙基甜菜碱、椰油基甜菜碱、椰油醇硫酸酯钠、月桂醇磺基乙酸酯钠。所述表面活性剂可以是糖脂,例如鼠李糖脂(RL)、甘露糖赤藓糖醇脂(MEL)、海藻糖脂(TL)、木糖脂、槐糖脂、脂肽,例如丰原素(fengycin)、伊枯草菌素(iturin)、表面活性素(surfactin)。

根据一个或多个实施例,所述至少一种表面活性剂选自包括树枝状聚合物(例如专利申请PCT/IB2016/052952中所描述的Dendri-TAC型的那些)、FiTACn或HiTACn型的低聚物、TPGS 1000、TPGS 750M及其组合的组。对于每种表面活性剂,表面活性剂的浓度可以例如适应于亲脂性化合物的浓度,以获得具有低多分散性指数的乳液,并因此影响感兴趣的物质的提取率和/或纯度。根据一个或多个实施例,不包括来源的混合物中的表面活性剂浓度在0.5mg/mL和250mg/mL之间,例如在5mg/mL和250mg/mL之间。高于该范围的上限,所述感兴趣的物质的提取率可能降低。这种降低可能是由于粘度增加导致难以将所述感兴趣的物质从来源转移到乳液的不连续脂相。

根据一个或多个实施例,通过将混合物的温度维持在约0℃和约60℃之间(例如4℃和60℃之间)来进行乳化。

根据一个或多个实施例,乳液或制剂的温度在该方法期间不超过60℃。因此,特别是对于在空气存在下和/或当经受热处理时易于快速降解的感兴趣的物质而言,根据这些实施例的方法为化妆品、食品和/或药品部门提供了相当大的附加值。根据一个或多个实施例,混合物的温度在乳化期间不超过25℃,并且保持例如在0℃和20℃之间,例如在5℃和15℃之间。

根据一个或多个实施例,可以通过超声浴和/或超声杆(sonotrode)和/或超声杯-角型反应器和/或分散机-均质机(例如型)进行乳化。根据一个或多个实施例,在乳化期间搅拌混合物。根据一个或多个实施例,乳化的持续时间在约0.5秒和约5小时之间。根据一个或多个实施例,乳化的持续时间不超过2小时,并且例如在0.5小时和1.5小时之间。

根据其中对混合物进行乳化包括超声处理混合物的方法的一个或多个实施例,以约100W和约800W之间的功率、约20kHz和约2000kHz之间的频率、以脉冲或连续模式进行超声处理。

根据一个或多个实施例,不连续脂相是具有预定的平均直径(D)的液滴形式。根据一个或多个实施例,所述液滴的预定的平均直径(D)在约30nm和约6000nm之间。对于通过根据本发明的方法获得的乳液的一些应用,脂相液滴的平均直径(D)优选在预定值范围内。例如,与口服生物利用度关联使用的乳液可以包括平均直径(D)优选小于200nm的液滴形式的脂相。

此外,根据本发明的一个或多个实施例,乳液的多分散性指数(PdI)可以优选小于0.5,例如小于0.3,或者甚至小于0.2。对于通过根据本说明书的一个或多个实施例的方法获得的某些乳液,大于0.3的多分散性指数可以反映该乳液较差的稳定性,这可以例如通过较差的耐冻干性来反映。

根据本发明的方法还包括向混合物添加至少一种冷冻保护剂。这种添加可以在对混合物进行乳化之前和/或乳化期间和/或乳化之后进行。根据一个或多个实施例,不包括来源的混合物中的冷冻保护剂的浓度在5mg/mL(或当基于混合物的总体积以重量体积比表示时,0.5%w/v)和250mg/mL(或25%w/v)之间。特别而言,添加冷冻保护剂可以例如在冷冻干燥步骤中为乳化后获得的乳液提供额外的保护。冷冻保护剂一方面可以取代水与表面活性剂之间的氢键,从而维持乳液的空间组织,另一方面可以减少不同液滴的表面活性剂之间的相互作用,产生聚集体,从而避免乳液液滴的不稳定。此外,冷冻保护剂可以形成无定形基质并避免形成冰晶,这些冰晶可能是液滴不稳定机制的原因。

根据一个或多个实施例,所述至少一种冷冻保护剂选自包括聚合物、氨基酸、糖类化合物(例如单糖、二糖和多糖)及其组合的组。根据一个或多个实施例,所述至少一种冷冻保护剂选自包括海藻糖、蔗糖、麦芽糖、葡萄糖、甘露醇、羟丙基-β-环糊精及其组合的组。在其它示例性实施例中,所述至少一种冷冻保护剂是聚合物,例如聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇。所述至少一种冷冻保护剂还可以是氨基酸,例如甘氨酸。

根据一个或多个实施例,至少一种冷冻保护剂在不包括来源的混合物中的浓度在5mg/mL(或0.5%w/v)和250mg/mL(或25%w/v)之间,并且基于诸如系统组成、冷却速率以及冷冻温度的因素进行选择。根据一个或多个实施例,所述添加至少一种冷冻保护剂是在混合物已经乳化之后进行,该添加以重量体积比为至少5%w/v(基于不包括来源的混合物的总体积)、例如包括在5%w/v和10%w/v之间、例如包括在6%w/v和8%w/v之间进行。加入这种浓度的冷冻保护剂可以例如增加通过根据本说明书的提取方法获得的乳液的均匀性,该提取方法包括在再水合步骤之前对乳液进行冷冻干燥的步骤。

根据一个或多个实施例,所述至少一种亲脂性化合物、所述至少一种表面活性剂以及所述至少一种冷冻保护剂是生物相容的。生物相容性物质被定义为对健康无毒性且无有害影响并可用于化妆品和/或药品和/或食品应用的物质。例如,根据一个或多个实施例,所述至少一种表面活性剂和所述至少一种冷冻保护剂可以根据美国食品药品监督管理局(USFDA)认可的标准被认为是无害的,并且受益于公认安全(GRAS)认证。

根据一个或多个实施例,所述方法还包括“提取后”处理步骤,即对混合物进行乳化之后的步骤,从而形成乳液。该处理步骤可以例如包括对混合物乳化之后获得的乳液进行超声处理的后续步骤:例如可以通过超声杆(sonotrode)来执行该处理步骤。“提取后”处理步骤还可以例如包括一个或多个速度在1000G和50000G之间的超速离心步骤。根据一个或多个实施例,该处理步骤可以降低液滴的平均直径D以及乳液的多分散性指数。

根据一个或多个实施例,所述方法还包括在乳化混合物之前的预处理步骤,该预处理步骤包括在约20℃和约60℃之间的温度下热浸渍包含水、来源、至少一种表面活性剂以及至少一种亲脂性化合物的混合物。根据一个或多个实施例,根据要提取的来源,所述预处理步骤还可以包括研磨、通过分散机-均质机(例如,)、超声浴或微波炉。

根据本发明的方法还包括对乳液进行冷冻干燥。例如,可以在乳化并添加至少一种冷冻保护剂之后进行冷冻干燥步骤。所述乳液冷冻干燥步骤可以导致形成干燥制剂形式的乳液。因此,可以以最少的步骤获得富含潜在生物活性和脂溶性物质的干燥制剂。通过简单的再水合,即通过向干燥制剂中添加一定量的水或水溶液以重新形成乳液,很容易地重构相应的乳液。重构乳液不一定具有与起始乳液(即冷冻干燥前的乳液)相同的特性。例如,重构乳液的平均液滴直径D和/或多分散性指数PdI可以与在冷冻干燥之前和冷冻干燥/再水合(即,冷冻干燥后再水合)之后的乳液中的值明显不同。根据一个或多个实施例,所述包括在再水合步骤之前对乳液进行冷冻干燥的方法还包括“再水合后”处理步骤,即对通过冷冻干燥获得的干燥制剂进行再水合之后的步骤。该步骤可以例如由对再水合之后获得的乳液进行超声处理(例如通过超声杆(sonotrode))组成。根据一个或多个实施例,该步骤可以降低再水合后获得的乳液的液滴平均直径D以及多分散性指数。

冷冻干燥步骤可以适应于感兴趣的物质的性质及其固有的敏感性以及乳化作用后混合物的体积。冷冻干燥步骤的持续时间可以从几小时到几天不等。根据一个或多个实施例,所述冷冻干燥步骤包括至少三个子步骤:冷冻,其中使乳化后的混合物的温度低于约-20℃;升华,在低于约500μbar的压力下发生,以升华混合物中的水;干燥,其中将所述得到的混合物加热至高于约20℃的温度以减少残留水分含量。

在冷冻干燥步骤中,至少一种冷冻保护剂可以在乳液经受的热处理期间为乳液提供稳定性。

根据第二方面,本说明书涉及一种通过根据第一方面的方法获得的干燥制剂。

为了确保通过根据第一方面的方法生产的乳液的稳定性、保存和储存,本发明包括通过使乳液行冷冻干燥来将其转化为干燥制剂,以促进并使其应用领域扩展到各种工业部门。除其它优点外,通过冷冻干燥乳液而获得的所述干燥制剂使得可以限制其所包含的感兴趣的物质发生任何氧化型降解。因此,本说明书可以涉及一种干燥制剂。

本说明书使得可以通过“一釜法”,以最少的步骤获得富含潜在生物活性脂溶性物质并易于通过简单的再水合进行重构的干燥制剂。除了在储存、保存以及使用方面的益处外,这些制剂还可以提高生物活性分子的稳定性和生物利用度,这为在各种领域的应用开辟了前景,其中一些领域是高附加值的,例如化妆品、食品加工或制药工业。在提取物用于食品(例如,食品补充剂或添加剂)或药品目的的情况下,这种制剂可以例如提高其所包含的低水溶性分子的口服生物利用度。

根据另一方面,本说明书涉及根据第二方面的干燥制剂在制造包含至少一种感兴趣的物质的产品中的用途,所述至少一种感兴趣的物质从一种包含所述至少一种感兴趣的物质或其至少一种前体的来源提取,所述干燥制剂的用途通过向所述干燥制剂添加选自包括水或油的组中的化合物来实现。

根据另一方面,本说明书涉及根据第二方面的干燥制剂在化妆品、食品加工、药品、益生菌和/或类药剂营养品领域中的用途。

上述实施例不是穷举的。特别而言,应当理解,可以基于已明确描述的实施例的不同组合来设想其他的实施例。除非在本说明书中另有说明,否则对于本领域技术人员显而易见的是,上述实施例均可以彼此组合。例如,除非另有说明,否则上述实施例的所有特征,无论其涉及所述方法的哪个实施例,都可以与其它实施例的其它特征组合或由其它实施例的其它特征代替。

由以下的详细描述和所附权利要求,根据上述方面的实施例以及附加优点将变得显而易见。

附图说明

图1是示出了根据本发明实施例的方法的示例的示意图。

具体实施方式

在以下对本发明实施例的详细描述中,阐述了众多具体细节以提供对本说明书的更透彻的理解。然而,对于本领域技术人员而言显而易见的是,可以在没有这些具体细节的情况下实现本说明书。在其他情况下,没有详细描述公知的特征,以避免使说明书不必要地复杂化。

图1示出了根据本说明书的提取方法的实施例,其中还包括对通过超声处理获得的乳液进行冷冻干燥的附加步骤。待乳化的混合物包含水(1)、植物来源(2)(即姜黄根)、表面活性剂(3)、亲脂性化合物(4)。混合物装在容器(5)中,对混合物进行乳化包括由能够发射超声波(7)的超声杆(6)进行的超声处理步骤。超声处理混合物导致形成包含连续水相(10)和液滴形式的不连续脂相(40)的乳液,所述不连续脂相具有一定含量的感兴趣的物质(21),其在本案例中为姜黄素。然后向混合物中添加冷冻保护剂,冷冻干燥步骤导致形成干燥制剂(400)。向该干燥制剂中加入水(即再水合处理),可以使干燥制剂再水合,并产生具有与干燥前相同特性的乳液。然而,在根据本发明的提取方法的不同于图1所示的实施例的其他实施例中,乳液的再水合可以导致具有与干燥前的乳液不同的特性的乳液,例如在平均直径D和多分散性指数方面不同。

下面详述根据本说明书的提取方法的实施例,其中所选择的来源是姜黄根,以便提取感兴趣的物质姜黄素。姜黄素是一种多酚,其多种药理特性(抗炎、抗氧化、抗癌、治疗某些神经退行性疾病等)迄今仅得到部分研究。此外,姜黄素在水中显示出低溶解度(在pH=5的缓冲溶液中为11ng/mL),这使得根据本说明书的方法对于从姜黄中提取姜黄素而言特别有吸引力。在尝试提取姜黄素之前,本发明人通过HPLC测定测试了该分子在各种亲脂性化合物中的溶解度。在所测试的亲脂性化合物中,三丁酸甘油酯尤其被证明是很好的候选者。有趣的是,这种亲脂性化合物是生物相容性油,这可能使本发明的方法在化妆品、食品加工、药品、类药剂营养品和/或益生菌领域中的某些应用具有吸引力。

编号为12至18的乳液是通过根据本发明的方法的许多不同实施例的本发明的方法获得的乳液,在表1中集合了获得这些乳液的方法的某些特征条件(在其他方面是相同的)。产生乳液12至18的方法的这些实施例都涉及使用表面活性剂TPGS 1000(α-生育酚聚丙二醇1000琥珀酸酯)(即一种衍生自维生素E(生育酚)的商业表面活性剂),并且使用三丁酸甘油酯作为混合物中的至少一种亲脂性化合物。在乳液13至18中,向所述方法提供的混合物中添加第二亲脂性化合物,该第二亲脂性化合物为蜡形式(即在乳液13中为茉莉花蜡,在乳液14中为Suppocire NB)或另一种油的形式(即在乳液18中C8-C10甘油三酯)。

对于乳液14而言显而易见的是,本发明人通过本发明的方法成功地获得了包含对应于100%提取率的姜黄素含量的乳液。在本发明人的条件下,超声处理混合物仅2分钟导致形成乳液14就获得了该提取率,对于索氏提取装置而言,该提取率在丙酮中固定为100%达8小时。

表1

乳液 12 13 14 18
m<sub>三丁酸甘油酯</sub>(mg) 206 181 175 85
m<sub>C8-C10甘油三酯</sub>(mg) 0 0 0 15
m<sub>SuppocireNB</sub>(mg) 0 0 25 0
m<sub>茉莉花蜡</sub>(mg) 0 25 0 0
m<sub>姜黄</sub>(mg) 100 100 100 100
m<sub>TPGS 1000</sub>(mg) 60.8 60.8 60.8 60.8
m<sub>H2O</sub>(mg) 2027.6 2027.6 2027.6 2027.6
D(nm) 286.5 168.3 194.7 113
PdI 0.296 0.232 0.254 0.257
提取率(%) 67 88 100 93

此外,与仅由第一化合物(即三丁酸甘油酯)获得的乳液12相比,似乎将一定量的三丁酸甘油酯用约等于其质量当量的茉莉花蜡(乳液13)或SuppocireNB(乳液14)进行取代会提高提取率并降低多分散性指数PdI。

以下段落提供了乳液12至18的生产和分析的一些方案细节。

用于制备乳液12至18的方案:

对单一亲脂性化合物(三丁酸甘油酯)或两种亲脂性化合物(三丁酸甘油酯/C8-C10甘油三酯或三丁酸甘油酯/茉莉花蜡或三丁酸甘油酯/Suppocire NB)进行称重,在两种亲脂性化合物混合的情况下,以一定的比例进行称重。此外,在油/蜡混合物的情况下,将油/蜡混合物置于40℃浴中,直到获得均匀的混合物。

通过将表面活性剂(TPGS 1000)分散在水中来制备水相。然后将水相添加到至少一种亲脂性化合物中,并使用涡旋搅拌器整体搅拌20秒。然后将该溶液倒入预先称量了一定质量的姜黄(100mg)的50mL锥形离心管中。

首先通过涡旋10秒乳化至少一种亲脂化合物、水相和植物来源,然后将离心管放入超声浴中在室温下处理5分钟来制备粗乳液。

然后使用超声探头(BIOBLOCK SCIENTIFIC,Vibracell 7504)从该粗乳液制备更精细的乳液。将超声探头(Φ=13mm)置于离心管中冰浴16.75分钟(以脉冲模式,对应于总共2分钟的超声处理)。测量在超声处理混合物期间该混合物的温度,该温度在约4℃至20℃的范围内。所施加的占空比为11.94%,超声强度为60%(450W)。

从乳液中移出超声探头后,将同一探头浸入含有2mL水的管中。然后向乳液添加冲洗水,并整体在1100G下离心1分钟。

然后稀释得到的乳液并将其分成2mL的批次。然后可以加入300μL冷冻保护剂水溶液(浓度为500mg/mL),例如海藻糖或麦芽糖。然后将这些等分试样放置在冷冻器中过夜并冷冻干燥一天。

乳液12至18的分析方案:

回收离心后得到的上清液,使用Nano-S Nanosizer(Malvern Instrument)通过动态光散射(DLS)来分析液滴尺寸分布。将用水按1:10稀释的上清液置于45μL的石英池中,并进行10次测量,每次10秒。通过对10次测量的结果取平均而获得流体动力学直径或平均直径D。使用波长为633nm的激光以173°的角度进行测量。DLS数据是基于强度计算的。

将乳液用乙腈进行稀释,然后通过0.2μm尼龙注射过滤器进行过滤,之后通过高效液相色谱法测定上清液的姜黄素浓度。

具有二极管阵列检测器的Shimadzu系统(SPD-M20A)配备有泵送系统(LC-20AD)、脱气机(DGU-20A3)、通信模块(CBM-20A)以及色谱柱恒温箱(Waters)。在PhenomenexKinetex Biphenyl色谱柱(4.6*100mm,2.6μm)上进行分离,柱温设置为30℃。采用LabSolution软件进行数据分析。使用A(含0.1%三氟乙酸的水)和B(含0.1%三氟乙酸的乙腈)的线性梯度,洗脱梯度如下(v/v):0min,B 37%;10min,B 50%;15min,B 100%,保持10分钟。流量为1.3mL/min,进样量为5μL。在420nm处进行检测。

下表2至9收集了根据本发明方法的一个或多个实施例制备的乳液(即乳液19至65)的某些特性。这些乳液根据非详细的实施例方案(但类似于上述用于制备乳液12至18的那些)进行制备。另一方面,乳液19至65的分析方案与乳液12至18所用的分析方案相同。

表2至9旨在提供在其它方面均相同的条件下获得的可比结果。

表2

乳液 19 18 20 22
m<sub>三丁酸甘油酯</sub>(mg) 100 85 85 42,5
m<sub>C8-C10甘油三酯</sub>(mg) 0 15 0 0
m<sub>SuppocireNB</sub>(mg) 0 0 15 7.5
m<sub>姜黄</sub>(mg) 100 100 100 100
m<sub>TPGS 1000</sub>(mg) 60.8 60.8 60.8 60.8
m<sub>H2O</sub>(mg) 2027.6 2027.6 2027.6 2027.6
D(nm) - 113 109 -
PdI >0.3 0.257 0.251 >0.3
提取率(%) 74 93 87 82

表2示出了通过称量与表1中的乳液18相同总质量(即100mg)的亲脂性化合物而制备的乳液19和20。结果特别示出了加入第二亲脂性化合物来降低PdI的益处。乳液22与乳液20相对应,其中亲脂性化合物的质量减少了一半(即50mg),从而损害了该乳液的均匀性,乳液22的PdI高于0.3。

本发明人还表明,在6.5%(w/v)海藻糖(用作冷冻保护剂)存在下进行冷冻干燥然后再水合的情况下,乳液18的D为147nm,PdI为0.26(结果未显示在表2中)。

表3

乳液 23 24 25 26 27
m<sub>三丁酸甘油酯</sub>(mg) 100 100 100 100 100
m<sub>姜黄</sub>(mg) 100 150 200 250 300
m<sub>TPGS 1000</sub>(mg) 60.8 60.8 60.8 60.8 60.8
V<sub>H2O</sub>(mL) 4000 4000 4000 4000 4000
D(nm) - 134 112 111 119
PdI >0.3 0.278 0.234 0.209 0.182
提取率(%) 87 90 87 94 97

表3表明,提取率随着混合物中包含的来源(姜黄)的量的增加而增加,乳液的均匀性也是如此,后者导致PdI的降低。

表4

与不透明的乳液27不同,表4中所示的乳液28至31是半透明的,这是由于在提取过程中包含了包括几个超速离心步骤的“提取后”处理步骤。

在该后处理步骤中添加第二超速离心步骤导致提取率略有降低,但也导致乳液均匀性的增加,这可由PdI的降低反映。

表5

表5示出了在乳液包含单一亲脂性化合物(或脂肪1,F1)的背景下亲脂性化合物的性质的影响。

表5中示出的一系列乳液32至36尤其示出了包含生育酚(也称为维生素E)或角鲨烯作为亲脂性化合物的乳液的良好均匀性。

表6

表6示出了在乳液包含生育酚作为亲脂性化合物(或脂肪1,F1)的情况下,预处理的特定步骤的影响以及加入第二亲脂性化合物的影响。

结果表明,包括使混合物通过分散机-均质机(型)的预处理步骤降低了乳液的PdI。与单一亲脂性化合物的情况相比,当使用第二种亲脂性化合物时观察到相同的效果。

表7

表7对包括由超声作用乳化混合物的步骤的方法所获得的乳液(乳液40)与包括通过分散机-均质机(型)进行乳化的步骤的方法获得的两种乳液进行了比较。

如表7所示,乳液40的总超声处理时间为2分钟,其对应于向混合物施加超声的总时间。类似地,对于乳液41和42,所示出的时间是向混合物施加分散机-均质机的总时间。

乳液41和42(用分散机-均质机获得)的提取率和均匀性相似,并略高于表征乳液40(通过超声处理获得)的相应值。

本发明人还表明,当乳液经历由5000G超速离心5分钟组成的“提取后”处理步骤时,乳液40和42的(D;PdI)值分别为(81;0.200)和(111;0.222)(结果未在表7中示出)。

下表8和9示出了通过根据本说明书的提取方法应用于除姜黄根之外的来源(例如薰衣草花(表8)或橘子皮(表9))而获得的其它乳液的特性。在这两种情况下,来源都是植物来源,并含有代表感兴趣的物质的精油。

使用两种不同的表面活性剂来提取薰衣草精油,即用于乳液43至52的TPGS 1000以及用于乳液53至55的H12TAC5。如本说明书中根据所述方法的一个或多个实施例所预期的,不包含葵花油的乳液43至47还示出了仅在来源中包含至少一种亲脂性化合物的可能性。表8还示出了不同量的冷冻保护剂(海藻糖)的使用,以降低冷冻干燥/再水合后乳液的多分散性指数。

如本说明书中根据所述方法的一个或多个实施例所预期的,不包含葵花油的乳液56至60示出了仅在来源中包含至少一种亲脂性化合物的可能性。表9还示出了不同量的冷冻保护剂(海藻糖)的使用,以降低冷冻干燥/再水合后乳液的多分散性指数。

表8

表9

进一步使用不同量的冷冻保护剂(海藻糖)来降低冷冻干燥/再水化后乳液的多分散指数。

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