Brevet FR2038337A1 — publié le 19710108

i 2038337 La présente invention a pour objet un procédé de traitement d'une matière ou substance polypeptide se trouvait dans les parois de petites capsules, par exemple celles qui sont formées de gélatine au moyen de techniques mettant en oeuvre une séparation de pliase 5 liquide-liquide. On a constaté depuis longtemps qu'il serait avantageux d'augmenter la solubilité dans l'eau froide de ce genre de substances pour parois capsulaires, car les capsules possédant des parois en substance soluble dans l'eau relativement froide sont particulière-10 ment utiles dans un grand nombre d'applications. Par exemple, les produits aromatiques encapsulés dont les substances de paroi sont solubles dans l'eau froide, permettent de préparer des desserts à base de gélatine ou autres aliments, à la température ambiante, sans qu'il soit nécessaire de chauffer ou de faire appel à une rup-15 ture mécanique des capsules. Le procédé selon l'invention atteint le but visé en utilisant des enzymes et il est particulièrement utile chaque fois que se présente une condition nécessitant une solubilité dans l'eau froide ou une solubilité dans de l'eau à température relativement basse et 20 surtout inférieure à ce que l'on pu rencontrer dans le passé. Avec les capsules du genre connu jusqu'à présent, il est particulièrement difficile d'enrober des matières de la phase interne à l'intérieur de parois capsulaires et de maintenir la solubilité voulue dans l'eau froide. C'est surtout le cas lorsqu'on doit faire appel 25 à des gélatines modifiées chimiquement. Ces phases internes difficiles à encapsuler comportent un ou plusieurs composants en matière aldéhydique qui réagit avec les parois capsulaires et qui, à un certain degré, augmente l'insolubilité par l'action de réticulation du produit protéinique contenu dans la paroi de capsule. En appliquant 30 le procédé selon 1.' invention, on réduit de façon notable la réaction de réticulation par les agents aldéhydiques de certaines matières de phase interne de capsules. Dans tous les cas où la présente invention peut être appliquée, la matière de paroi capsulaire à base de gélatine est, même après la réticulation par des agents aldé-35 hydiques, beaucoup plus soluble dans l'eau froide que dans le cas où ladite matière de paroi n'est pas traitée. On peut encapsuler de nombreux produits tels que des engrais, des raticides, des insecticides, des poisons, des réactifs chimiques et les capsules ainsi obtenues peuvent être soumises à un traitement conforme à la présente 40 invention. 70 12628 2 2038337 Selon l'invention, on a donc mis au point un procédé de traitement de petites capsules présentant des parois composées au moins partiellement d'une substance polypeptide destinée à rendre la paroi capsulaire soluble dans l'eau à une température inférieure à 5 la température â'avant traitement, procédé dans lequel on établit une dispersion aqueuse de capsules et qui estcaractérisé par le fait que la dispersion contient ou qu'on y ajoute une matière enzy-matique protéolytique qui est chimiquement active dans la dispersion, en vue de produire une hydrolyse de la substance polypeptide. 10 Une caractéristique importante de la présente invention est le fait que les capsules préfabriquées peuvent être traitées pour rendre les parois capsulaires solublês dans l'eau à une température relativement inférieure à celle d'avant traitement. Les parois capsulaires traitées par les réactions enzymatiques selon l'invention 15 restent sous forme de parois, même quand la substance polypeptide que les capsules contiennent est partiellement hydrolysée par le traitement de sorte que ladite substance est plus soluble dans l1 eau et fond à une température plus basse. On a'constaté qu'il est très difficile ou même impossible de former des capsules en trai-20 tant d'abord la gélatine au moyen du traitement enzymatique de 1* invention et en employant ensuite la gélatine traitée pour la fabri cation des capsules. Les enzymes peuvent être considérées comme des catalyseurs qui sont produits par des organismes vivants et qui contrôlent des ré-25 actions et des processus chimiques, spécialement des phénomènes biologiques. Les enzymes peuvent être divisées en deux catégories principales: les hydrolases qui commandent l'hydrolyse des esters, des earbohydrates, des protéines et des amides; et les oxidases qui semblent contrôler diverses réactions d'oxydation et de réduction. 30 Le procédé selon la présente invention concerne plus particulièrement les enzymes de la première catégorie, soit les itydrolases, mais il va de soi que les enzymes d'oxydation peuvent également ê-tre envisagées pour le traitement de réaction dans lequel la paroi capsulaire ou la pellicule serait fabriquée à l'aide d'un substrat 35 réagissant avec ces enzymes d'oxydation. Les enzymes utilisées avec le présent procédé sont celles qui plus particulièrement, agissent spécifiquement sur des matières protéiniques. Ces enzymes sont géné ralement désignées par protéases ou enzymes protéolytiques. Comme on l'a mentionné plus haut, le traitement conforme à la présente in 40 vention doit être effectué sur des parois de capsules déjà fabri 70 12628 3 2038337 quées. On a déjà propose de dégrader la gélatine en utilisant des enzymes et d'appliquer ensuite la gélatine dégradée dans la fabrication de capsules - notamment dans la fabrication de capsules par le processus de séparation de phase liquide-liquide - mais on ne 5 peut s'attendre à obtenir un très grand succès. Si de tels essais ne sont pas un insuecès complet, les parois capsulaires obtenues par la séparation de phase liquide-liquide de gélatine dégradée par enzymes, donnent lieu par contre à une qualité inférieure qui fait que les capsules sont virtuellement inutilisables dans la plu-10 part des applications. Les capsules que l'on peut sélectionner dans la mise en oeuvre de la présente invention comprennent eelles que l'on fabrique par le procédé décrit dans le brevet des Etats-Unis N° 2.800.457 du 23 juillet 1957. Les capsules obtenues selon ce brevet eontien-15 nent des substances huileuses qui sont pratiquement insolubles dans l'eau et les matières de parois capsulaires sont formées d'un complexe de deux matières polymères hydrophiles de charges électriques opposées. Suivant une forme d'exécution de ce procédé, les deux polymères/hydrophiles de charges opposées sont la gélatine et 20 la gomme arabique. Ce complexe est le résultat d'une coacervation dans un véhicule aqueux de fabrication de capsules, le coaeervat étant déposé autour de gouttelettes liquides constituées par la pha se dite interne, le procédé complet étant mis en oeuvre dans un véhicule de fabrication aqueux. 25 , Les capsules obtenues suivant un autre procédé décrit dans le brevet des Etats-Unis ÎT° 2.217.434 du 2 mai 1967 peuvent aussi être utilisées dans.le procédé selon la présente invention. Les parois capsulaires selon ledit brevet comprennent deux genres de gélatine, ou plutôt deux gélatines ayant des points isoélectriques différents 30 Ces gélatines sont combinées par une coacervation complexe et les capsules sont fabriquées dans un véhicule aqueux. Le traitement par enzymes selon la présente invention a pour effet de dégrader partiellement les deux composants de la substance formant les parois de capsules. 35 D'autres capsules peuvent aussi être appliquées dans le trai tement selon la présente invention, par exemple celles obtenues avec le procédé décrit dans le brevet des Etats-Unis W° 3.341.466 du 12 septembre 1967. Dans ce dernier, on décrit un procédé particulier destiné à obtenir des grandes capsules dont les parois com-40 prennent de la gélatine combinée de façon complexe avec.une autre 70 12628 4 2038337 substance polymère hydrophile de charge électrique opposée. Il y a lieu de noter que bien que les capsules fabriquées par les procédés décrits dans les trois brevets cités comprennent une gélatine combinée de façon complexe avec une autre substance poly-5 mère hydrophile à charge opposée, le procédé selon la présente invention n'est pas nécessairement limité à ce traitement de gélatine, dans lequel la gélatine est combinée avec une autre substance, de même qu'il n'est pas limité à un traitement des seules substances contenant de la gélatine. Des capsules obtenues suivant le pro-r 10 cédé décrit dans le brevet des Etats-Unis N® EE4.899 du 29 novembre 1960 peuvent aussi bien être traitées par le procédé de la présente invention; un mode d'exécution du procédé de ce brevet comprend une seule espèce de gélatine qui est le composant de la paroi polymère des capsules. De même, les capsules obtenues selon les indications 15 du brevet des Etats-Unis N° 3.116.206 du 31 décembre 1963, capsules dont les parois sont en une zéine (qui est une prolamine filmogène dérivée de la graine de mais), peuvent être traitées selon le procédé de la présente invention. Un choix convenable des enzymes et des conditions du processus permettent la mise en oeuvre de la pré-20 sente invention dans laquelle la zéine est pratiquement dégradé© de manière à donner des parois capsulaires qui sont solubles dans l'eau froide. On voit donc que toute substance de paroi capsulaire contenant une matière polypeptide peut être traitée selon l'invention. La aa-25 tière de paroi peut ou non être chimiquement réticulée (valence transversale) et contenir une substance non protéinée. On peut citer comme exemples d'enzymes, la pepsine, la trjfpaine, la ficine, la bromelaine, la papalne, la rennine et les chymotryp-sines. D'autres matières enzymatiques peuvent aussi être prises en 30 considération pour la mise en pratique de l'invention, mais leur composition exacte ne peut pas toujours être commercialement connue en ce qui concerne les genres d'enzymes, ou les proportions appliquées et la forme sous laquelle elles sont disponibles. Une série de produits possibles d'enzymes protéolytiques sont mis en vente 35 par la firme Rohm & Haas, de Philadelphie, Etats-Unis, sous le nom de "Rhozyme" et l'on appliquera certaines de ces "Rhozymes* dans les modes de mise en oeuvre indiqués dans la suite. On doit noter que les substances enzymatiques sont d'origine naturelle et que leur activité est très variable, ce qui nécessite 40 des expériences simples pour déterminer les conditions et les para- 70 12628 5 2038337 mètres du traitement à appliquer aux parois de capsules. Bien qu' un principe de traitement soit indiqué ici en ce qui concerne les enzymes utilisées pour dégrader partiellement la matière de paroi capsulaire préformée en gélatine, des études de l'enzyme même et de 5 son action sur un support donné devraient être conduites pour chaque lot individuel de matière enzymatique pour déterminer les proportions et les conditions de réaction au cas où le traitement des parois capsulaires selon la présente invention doit être répété ou reproduit. On peut noter que ces déterminations ne sont pas absolu-10 ment nécessaire si une répétition du traitement n'est pas exigée. Les essais concernant l'activité enzymatique et le rendement de la réaction avec un support déterminé sont assez simples et sont conduits en suivant des techniques éprouvées dans ce domaine, ou qui en tout cas sont parfaitement comprises de l'homme du métier. Une 15 fois qu'on a choisi les techniques d'essais pour déterminer l'activité des enzymes sélectionnées pour un substrat donné, l'homme du métier peut parfaitement effectuer ces essais. Pour ce faire, des échantillons de capsules dont les parois contiennent une matière polypeptide à traiter, sont immergés dans différentes proportions 20 de solutions enzymatiques, ayant un pH et une température qui sont connus pour être près du maximum pour l'enzyme spécifique choisie. On utilise des solutions aqueuses d'enzymes et le liquide aqueux gonfle la substance constituant la paroi de capsules en créant une perméabilité de la paroi gonflée par la solution d'enzymes. Après 25 immersion des échantillons de capsules, des parties de ces dernières sont prélevées de la solution à des moments réguliers (par e-xe tapie toutes les 15 minutes). Ces capsules sont séchées par des techniques connues, puis les capsules séchées sont ensuite immergées dans de l'eau à une température déterminée, par exemple 30® C 30 et le temps nécessaire pour que les parois capsulaires se dissolvent dans cette, eau est enregistré comme fonction du temps d'immersion dans la solution d'enzymes. De cette manière, le temps d'immersion nécessaire peut être calculé pour un certain ensemble de conditions afin d'obtenir des parois qui se dissolvent à une vitesse pré-35 déterminée dans le liquide aqueux. Il faut noter que les détails exacts du processus, par exemple le pH exact, le temps exact et les proportions exactes du matériau enzymatique ne peuvent pas être complètement décrits par suite de la différence des matériaux de support que l'on peut utiliser pour la paroi capsulaire et des dif-4=0 férences des substances enzymatiques que l'on applique pour le 70 12628 6 2038337 traitement. Des gammes utiles de pH pour ce traitement enzymatique selon l'invention peuvent varier considérablement suivant les divers supports et suivant les substances enzymatiques. Par exemple, la tryp-5 sine est considérée comme étant active pour un pH de 5 à 9, avec une activation maximale aux environs de pH 7, tandis que la papa'ine est la plus active pour un pH de 5, tout en ayant encore une certai ne action pour pH 7 ; elle montre aussi une certaine activité sur certains supports en solution alcaline. Certains produits enzymati-10 ques du commerce sont actifs sur des gammes très larges de pH, comme par exemple la "Rhozyme P-llw entre pH 6 et pH 9. Le pH effectif pour une enzyme donnée dépend également du substrat avec lequel elle doit réagir. Autrement dit, le genre et la quantité de protéine traitée a un certain effet sur les conditions optimales de trai 15 tement. On trouve des enzymes qui sont actives à des niveaux de pH compris entre 5 et 10 environ. Les températures les plus efficaces du traitement peuvent aussi varier avec les différents types d'enzymes. Par exemple, la ren-nine n'est pas active comme enzyme protéolytique au-dessous de 15* C 20 environ ou au-dessus de 55° G environ. La papalne est la plus active à une température comprise entre 60 et 90* C, la température optimale étant autour de 65° G, suivant d'autres facteurs et conditions du traitement. Etant donné que certaines enzymes sont produites et utilisées dans des fonctions du corps humain, on peut s'at-25 tendre à ce que la température de ce dernier soit la température optimale de réaction pour certaines enzymes. D'une manière générale, cependant, les substances enzymatiques sont actives à un certain de gré à partir de basses températures de l'ordre de 10 à 15° C jusqu'à des températures plus élevées de 60 à 70° C. Il est commun de cons-30 tater que la vitesse d'hydrolyse enzymatique de la protéine double tous les dix degrés centigrades d'augmentation de la température du système. Cette règle de la vitesse qui double ne s'applique toutefois qu'au-dessus de la température où 1'activation commence et au-dessous de la température de désactivation. Cette dernière a lieu 35 à un niveau élevé de températures lorsqu'une enzyme ne remplit plus sa fonction de réaction» Cette température de désactivation varie également suivant l'âge de l'enzyme, la condition du substrat, le pB et la concentration de la solution du traitement, ainsi que suivant divers autres paramètres ou conditions, ainsi qu'on l'a mexi-40 tionné plus haut. A titre d'exemple de température de désactivation 70 12628 ' 2038337 on peut citer que la pepsine en solution est détruite rapidement à une température de solution de 70° C environ. La trypsine perd environ 75 ^ de son pouvoir en 5 heures dans une solution à la température ambiante. Du point de vue pratique, on peut faire remarquer 5 que le traitement à appliquer dans la mise en oeuvre de l'invention devrait être fait à une température inférieure à celle à laquelle une dissolution rapide de la matière de paroi capsulaire est désirée. Autrement, comme la gélatine de la paroi de capsule est dégradée, les matières de paroi se dissoudront. 10 La durée de traitement requis pour le traitement de parois cap sulaires contenant de la gélatine dépend de toutes les considérations exposées ci-dessus et également de l'âge et de la concentration de l'enzyme. En général, le temps de traitement doit être déterminé expérimentalement, comme indiqué plus haut. Dans les condi-15 tions normales d'un traitement faisant appel à des enzymes et à des supports rencontrés couramment, les temps de traitement peuvent varier entre moins de 15 minutes à 4 heures ou davantage, le réglage du temps se faisant suivant d'autres paramètres ou conditions qui sont généralement dictées par des questions d'ordre économique. On 20 comprend que des concentrations plus élevées en enzymes donnent lieu à une diminution du temps nécessaire pour atteindre les résultats désirés du traitement. En règle générale, la concentration, basée sur un poids total da la substance polypeptide gui est présente, des substances enzy-25 matiques utilisées pour la présente invention, peut être de l'ordre de moins de 0,01 sjo en poids à plus de 1,0 5* suivant le but que l'on désire atteindre, les enzymes employées et suivant les autres conditions, pH, température, quantités, support, etc. Il faut noter de plus que les composés enzymatiques du traitement peuvent également 30 contenir des charges, des mélanges tampons ou autres corps neutres et les pourcentages indiqués plus haut concernent la matière enzymatique active et non ces corps additionnels inactifs que l'on pourrait incorporer. Il faut bien noter que toutes les conditions exposées ci-dessus sont très importantes et qu'elles sont interdépen-35 dantes, étant donné les actions réciproques que ces conditions manifestent . Le procédé, une fois qu'il a donné un certain degré de dégradation de la. paroi capsulaire protéinique, peut être arrêté par une désactivation des enzymes. La désactivation des solutions d'enzymes 40 est bien connue et elle implique généralement des changements de 70 12628 8 2038337 conditions tels par exemple que l'enzyme ne peut plus réagir avec le composant protéinique de la paroi. Une désactivation peut être effectuée par des moyens bien connus, tels que la variation de températures du système, l'acidification du milieu, l'adjonction d'al-5 eali, l'addition d'un peroxyde ou d'agents isolants ou de chélation tels que l'acide tétra-aeétique éthylène-diamine ou encore l'augmentation du pouvoir ionique de la solution de traitement. Dans la pratique de l'invention, la désactivation ne devrait pas être réa-j Usée par une augmentation de température, car le fait de chauffer 10 le milieu pourrait dissoudre les parois capsulaires traitées. Si nécessaire ou désiré, des co-enzymes ou des agents activants peuvent être utilisés en conjonction avec les enzymes choisies pour le procédé. Ces co-enzymes ou agents activants sont bien connus, ainsi que les résultats qu'ils donnent, ce qui est le oas 15 pour la papalne activée à la cystéine, de sorte qu'il n'est pas utile de donner d'autres précisions. lies exemples suivants donnent quelques indications spécifiques sur les genres d'enzymes que l'on peut traiter selon la présente invention. 20 TnragpLB î.- On prépare des capsules de la manière suivante pour le traitement en question: 180 millilitres (ml) d'une solution aqueuse & 11 ^ en poids de gélatine est combinée avee 180-ml de solution at-queuse à 11 % de gomme arabique, dans un récipient contenant 500 ml 25 d'eau distillée. La gélatine utilisée est extraite de peau de porc, dont le point isoélectrique est un pH = 8 à .9, avec une résistance Bloom de 285 à 305 gr. Le milieu aqueux gélatine/gomme arabique est placé sous agitation et chauffé à environ 50* C. le pH se trouve être approximativement de 4,5 et aucun réglage ne doit être effec-30 tué. On introduit 250 ml de distillât de fraction de pétrole ou naphte, toujours sous agitation, dans la solution de gélatine et gomme arabique. On règle l'agitation de manière à obtenir des gouttelettes de distillât de pétrole; d'un diamètre d'environ 100 à 300 microns. Tout en agitant, on refroidit lentement le milieu à une 35 température de 15° C environ, ce qui donne lieu à la formation de capsules. Il faut noter que toute substance insoluble dans l'eau, liquide ou solide, peut être utilisée pour constituer la phase dite interne pour les capsules traitées selon l'invention. La seule condition pour l'insolubilité dans l'eau est que cette phase interne 40 ne doit pas réagir avec les enzymes employées pour traiter les pa 70 12628 9 2038337 rois capsulaires. Autrement dit, les matières contenues dans les capsules ne doivent en aucun cas désactiver ou dégrader les enzymes ou faire en sorte qu'elles réagissent avec la matière interne à un degré tel que cette dernière perdrait son utilité. 5 Au milieu agité de capsules, maintenu à une température d'en viron 15° C, on ajoute 2 gr de pepsine et l'on maintient l'agitation pendant 90 minutes environ. Après ce temps, la préparation de capsules est refroidie à environ 5 à 10e 0 et l'on arrête l'agitation. Les capsules sont amenées à se séparer du véhicule de fabri-10 cation aqueux contenant les matériaux de paroi résiduaires, ainsi que les enzymes non utilisées. Le véhicule de fabrication aqueux est enlevé par décantation et est remplacé par un volume égal d'un mol d'une solution de sulfate de sodium aqueux dont la température est d'environ 25° G» On recommence à agiter pendant environ 12 heu-15 res. Après cette période, on filtre les capsules à l'entonnoir de Suchner et le tourteau de capsules résultant est broyé et placé sur un tamis disposé dans un courant d8air en vue de sécher les parois de capsules. Les capsules ainsi traitées ont été examinées: elles se dissolvent dans l'eau à une température de 25 à 28° C au bout de 20 5 à 10 minutes. A titre comparatif, le même genre de capsules,, non traitées avec la pepsine, nécessitent, pour le même temps de 5 à 10 minutes, des températures de 38 à 40° C pour atteindre la dissolution. -RymfPLBi II.- Selon cet exemple, des capsules sont préparées à 25 l'aide des mêmes matières de base et dans les mêmes quantités que dans l'Exemple I; elles sont traitées pendant 90 minutes en utilisant 1 gr d'enzyme du commerce, mise en vente par Rohm & Hass sous le nom de "Rhozyme P-ll". Un gramme d'enzyme est utilisé au lieu des 2 gr de la pepsine de l'Exemple I. Après 90 minutes de traite-. 30 ment, les capsules sont séchéës, à peu près comme dans l'Exemple I et le temps de dissolution des capsules ainsi traitées avec la nRho-syme" se trouve être le même que pour la solution traitée à la pepsine . Il y a.lieu de noter que l'agitation pendant l£ heures et le 35 contact avec une solution de sulfate de sodium, comme cela a été indiqué ci-dessus, ne sont pas essentiels et ne sont prévus que pour des raisons d'ordre pratique. Les capsules peuvent au besoin être filtrées et séchées immédiatement après les 90 minutes de traitement. Le pH du traitement dans ces exemples est environ de 4,5; 40 si le pH est augmenté le temps de traitement diminue sensiblement. Toutefois, un tel changement du pH ou un changement dans le genre d'enzymes pourrait parfois affecter dans un sens contraire la perméabilité ae la substance de paroi capsulaire. 70 12628 10 2038337 i&mmoArioMs 1. Procédé de traitement de capsules comportant des parois composées, au moins partiellement, d'une substance polypeptide destinée à rendre la matière de paroi capsulaire soluble dans l'eau 5 à une température inférieure à la température d'avant traitement et selon lequel on établit une dispersion aqueuse de capsules, caractérisé par le fait que la dispersion contient ou qu'on y ajoute une substance enzymatique protéolytique qui est chimiquement active dans la dispersion, produisant ainsi l'hydrolyse de la substance 10 polypeptide. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'hydrolyse de la substance polypeptide est terminée par une désactivation de la matière enzymatique. 3. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé par 15 le fait que le poids de l'enzyme comprise ou ajoutée dans la dispersion est de l'ordre de 0,01 à 1,00 ^ du poids total de la substance polypeptide de la dispersion. 4. Procédé selon les revendications 1, 2 et 5, caractérisé par le fait que la substance polypeptide est ou contient de la 20 gélatine ou de la zéine. 5. Procédé selon les revendications 1, 2, 3, et 4 caractérisé par le fait que la matière enzymatique est ou comprend de la pepsine, de la trypsine, de la ficine, de la bromelaine, de la pa-paîne, de la rennine ou de la chymotrypsine.