МЯГКАЯ ЭКСТРУЗИОННАЯ КАПСУЛА, СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ РАСТВОРА ДЛЯ ЕЕ НАПОЛНЕНИЯ, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАПСУЛ И СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ ПЛОТНОСТИ АГАРОВОЙ ОБОЛОЧКИ
EXTRUDED SOFT CAPSULE, METHOD TO PREPARE CAPSULE-FILLING SOLUTION, CAPSULE MANUFACTURE METHOD AND METHOD TO RAISE DENSITY OF AGAR COATING

Изобретение относится к пищевой, фармацевтической и косметической промышленности и касается капсулированных биологически активных добавок к пище, лекарственных препаратов и средств для ухода за кожей, на основе экструзионной технологии создания нежелатиновых оболочек капсул, обладающих набухающими свойствами, с одновременным наполнением их содержимым на основе липофильного растворителя и включения водорастворимых биологически активных веществ (БАВ) в материал оболочки, а жирорастворимых - в ядро.
Мягкие капсулы, приготовленные из желатина как основного материала оболочки, имеют широкое распространение в разных областях: в функциональном питании в качестве источника витаминов, сквалена, коэнзима Q10 и т.п.; в медицине в качестве препаратов, например нитроглицерин, валидол и т.п.; в косметике в качестве масел для принятия ванн и пр.
Достоинством мягких желатиновых капсул является то, что происходит одновременный процесс формования оболочки, наполнения содержимым и закупоривания готовой капсулы. Препараты в мягких желатиновых капсулах имеют ряд преимуществ перед твердыми дозированными формами:
1. Легко дозируются.
2. Процесс строго автоматизирован и контролируется.
3. Предотвращение загрязнения готового продукта сопутствующими примесями.
4. Защита от контакта с воздухом.
5. Легкость в применении пациентами.
6. Высокая биодоступность.
Известны изобретения по созданию мягких капсул с оболочкой на основе крахмала (1) и гидролизованного крахмала (2). Недостатком этих изобретений является то, что при производстве капсул на основе крахмала необходимо дополнительно включать в оболочку желирующий агент, например каррагинан или гуаровую камедь, то есть требуются дополнительные расходы на вспомогательные вещества, что приводит к удорожанию технологии, и повышению стоимости конечного продукта. Так как крахмал гигроскопичен и обладает хорошими набухающими свойствами, то капсулы на его основе нестабильны при влажности более 25% и температуре более 40°С, а так же являются хорошей питательной средой для микроорганизмов (3).
Существуют исследования по созданию капсул на основе целлюлозы и ее производных: гидроксипропилметил целлюлозы, гидроксипропил целлюлозы, гидроксиэтилметил целлюлозы, гидроксиэтил целлюлозы, метил целлюлозы и т.д. (4, 5). Производные целлюлозы в основном используются для создания твердых оболочек капсул, либо используются совместно с другими гидроколлоид-образующими компонентами для придания твердости оболочки.
Известна технология получения мягких капсул, имеющих оболочку на основе агара (6). Капсулы с оболочкой на основе агара получают обычным капельным (экструзионным) методом. Недостатком этих капсул является то, что их оболочка без увеличения ее плотности легко разрушается от механических воздействий, и тем самым возникают трудности при производстве капсул, так как процесс отмывки от технологического масла согласно используемому авторами капельному методу затруднителен и сопровождается большими потерями, что экономически не целесообразно. Так же возникают трудности при их упаковке, транспортировании и хранении. Оболочка полученных капсул на основе агар-агар содержащего материала плохо растворима в воде даже при высокой температуре, поэтому капсулы рекомендуется принимать сублингвально. Кроме этого в упомянутом способе не указаны параметры технологического процесса получения мягких капсул на основе агара, и в связи с этим невозможно оценить преимущества технологии агаровых капсул.
Для придания прочности оболочке в ее состав добавляют различные сахара: моносахара (фруктоза, глюкоза), дисахара (сахароза), полисахариды (пуллулан), сахарные спирты (сорбитол, маннитол, ксилитол) (2). Добавление в состав нежелатиновой оболочки различных сахаров приводит к дополнительным расходам на вспомогательные вещества и тем самым к удорожанию технологии, и повышению стоимости конечного продукта.
В состав оболочки капсулы иногда включают вспомогательные водорастворимые компоненты для обеспечения требуемых физико-механических свойств капсульной оболочки - пластичности, прочности, ускоренной распадаемости в пищеварительном тракте и других (7). Однако указанные водорастворимые добавки не являются биологически активными веществами, подобранными с точки зрения фармакологической целесообразности для обеспечения комплексного действия капсулированного препарата.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является мягкая желатиновая капсула, в которой водорастворимые БАВ включены в материал оболочки, а жирорастворимые вещества включены в ядро с образованием гомогенной фазы в каждом из структурных элементов капсулы, причем сочетание жирорастворимых и водорастворимых БАВ, в частности витаминов, обеспечивает синергистический эффект препарата в целом (8).
Недостатком является то, что оболочка капсул изготавливается из желатина. С желатином возможна передача прионов - малых инфекционных частиц, устойчивых к инактивирующим воздействиям, которые способны модифицировать нуклеиновые кислоты и вызывать болезнь Крейцфельдта-Якоба, трансмиссивные губкообразные энцефалопатии; желатиновые капсулы не пригодны для вегетарианцев и людей, употребляющих халяльную и кошерную пищу; при температуре более 40°С или при влажности более 75% желатиновая оболочка разрушается.
Задачей настоящего изобретения является создание мягких капсул, имеющих набухающую агаровую оболочку, так, чтобы по прочности она не уступала желатиновой оболочке, имела минимальное количество вспомогательных веществ, обеспечивала возможность дополнительного включения водорастворимых БАВ, а так же была пригодна не только для сублингвального, но и для перорального приема.
Поставленная задача решена тем, что известная мягкая капсула состоит из оболочки из желатина, содержащей, по меньшей мере, одно биологически активное вещество и раствора, по меньшей мере, одного биологически активного вещества в масле (8), согласно изобретению для набухающей оболочки предварительно смешивают 0,1-15% пластификатора с водой, добавляют при необходимости водорастворимые биологически активные вещества и 0,1-15% загустителя; мягкие агаровые капсулы получают экструзионным способом с одновременным наполнением их масляными растворами жирорастворимых витаминов и/или масляными экстрактами из растительного сырья и/или растительными, рыбьими жирными маслами и/или их смесями на капсуляторной установке (9) при температуре 80-95°С, скорость капсулирования 1-10 капсул в секунду, температура охлаждающей жидкости 3-15°С, выдерживают в растворе многоатомного спирта в течение 0,1-30 минут, а затем в этиловом спирте, в течение 1-20 минут и сушат.
Опытным путем нами установлено, что в качестве загустителя предпочтительно использовать 1-9% агар-агара, а в качестве пластификатора предпочтительно использовать 1-10% глицерина, и/или сорбитола, и/или полиэтиленгликоля. Смесь оставляют для набухания при 15-40°С на 0,1-10 ч, предпочтительно на 0,5-2 ч, более предпочтительно примерно на 1 ч, после чего перемешивают полученную смесь при температуре 70-99°С, предпочтительно при температуре 80-98°С, наиболее предпочтительно при 95°С до тех пор, пока смесь не станет гомогенной и прозрачной.
Для придания фармакологических свойств возможно добавление в состав оболочки водорастворимых биологически активных веществ. Для этого в процессе приготовления раствора для капсулирования, до добавления агар-агара, в воде растворяют, предпочтительно при температуре 40-60°С, микроэлементы, водорастворимые растительные экстракты, предпочтительно цинка лактат или цинка сульфат в количестве 0,01-1,5% или сухой экстракт солодки или экстракт родиолы розовой в количестве 0,01-0,2%. Растворение ведут пока смесь не станет гомогенной.
В качестве жирорастворимых БАВ ядро капсулы может содержать масляные растворы жирорастворимых витаминов, такие как витамины А 0,01-20 мас.% или витамин Е 0,1-50 мас.% или витамин D 0,01-20 мас.% или витамин К1 0,01-0,1 мас.% или витамин F (полиненасыщенные жирные кислоты омега-3 и омега-6) 0,1-100 мас.% или каротиноиды (провитамин А или ликопин или астаксантин или лютеин или зеаксантин или их смеси) 0,01-20 мас.% или коэнзим Q10 0,5-20 мас.% или рыбий жир 0,1-100 мас.% или селеноксантен (селексен) 0,01-0,08 мас.% или жирные масла 0,1-100 мас.% или липидные экстракты из растительного сырья 0,1-99,9 мас.% или их смеси и пр.
Экспериментальные исследования, проведенные авторами, позволили установить, что капсулы рационально получать на капсуляторной установке, где они формуются и наполняются экструзионным способом при температуре 77-99°С, предпочтительно при 82-90°С, наиболее предпочтительно при 86°С. Скорость капсулирования 1-10 капсул в секунду, предпочтительно 3-6 капсул в секунду. Температура охлаждающей жидкости 3-15°С.
При производстве капсул нами обнаружено, что оболочка агаровых капсул без увеличения ее плотности легко меняет форму и разрушается от механических воздействий, возникают трудности в процессе отмывки капсул от технологического масла, а также при упаковке, транспортировании и хранении капсул. Поэтому необходимо увеличить плотность агаровой оболочки капсул путем последовательной их выдержки в растворе многоатомного спирта, предпочтительно сорбита, в течение 0,1-30 минут, предпочтительно 0,5 мин, с последующей выдержкой в этиловом спирте, предпочтительно в 95% этиловом спирте, в течение 1-20 минут, предпочтительно в течение 5 минут. Данный технологический прием позволил увеличить прочность оболочки, не добавляя в ее состав вспомогательных веществ.
Были получены капсулы сферической формы, имеющие гладкую поверхность, без повреждений и видимых воздушных и механических включений, заполненные маслянистой жидкостью. Время распадаемости капсул отвечало требованиям Фармакопеи СССР XI изд. и составляло не более 20 мин при 37°С.
По сравнению с технологией мягких желатиновых капсул (8) предлагаемый способ получения агаровых капсул позволяет сократить время получения капсул, т.к. отсутствует стадия выстойки капсул на холоду в течение 24 часов. Мягкие агаровые капсулы более прочные и устойчивые к перепадам температуры и влажности, по сравнению с мягкими желатиновыми капсулами, что положительно сказывается на их хранении и транспортировании. Кроме этого агаровые капсулы не содержат животный протеин, что положительно сказывается на возможности их употребления вегетарианцами, и приверженцами некоторых религиозных мировоззрений, а так же предотвращает заражение прионовыми инфекциями.
В отличие от известного способа получения агаровых капсул (6) согласно изобретению получили капсулы с прочной агаровой оболочкой, менее подверженной механическим воздействиям и тем самым нет трудности при их производстве, упаковки, транспортировании и хранении. Данное изобретение позволяет сократить в 4-14 раза количество затраченных на производство загустителя оболочки агар-агара и пластификатора, что экономически выгодно. Капсулы пригодны не только для сублингвального, но и для перорального приема.
Кроме этого в данном изобретении указаны параметры технологического процесса получения мягких капсул на основе агар-агара и в связи с этим, можно оценить преимущества данной технологии в сравнении с известными ранее технологиями.
Примеры выполнения капсул:
Пример 1
Для изготовления оболочки использовали предварительно приготовленный раствор, содержащий, мас.%:
Агар-агар
3
Глицерин
1
Дистиллированная вода
до 100
В качестве ядра капсул использовали масляные растворы жирорастворимых витаминов и/или масляные экстракты из растительного сырья и/или жирные масла.
Пример 2
Для изготовления оболочки использовали предварительно приготовленный раствор, содержащий, мас.%:
Агар-агар
12
Глицерин
12
Дистиллированная вода
до 100
В качестве ядра (содержимого) капсул использовали масляные растворы жирорастворимых витаминов и/или масляные экстракты из растительного сырья и/или жирные масла.
Пример 3
Для изготовления оболочки использовали предварительно приготовленный раствор, содержащий, мас.%:
Агар-агар
6
Глицерин
4
Дистиллированная вода
до 100
Для приготовления ядра использовали состав, содержащий
масляный экстракт корневищ с корнями валерианы лекарственной до 100 мас.%.
Пример 4
Для изготовления оболочки использовали предварительно приготовленный раствор, содержащий, мас.%:
Агар-агар
5
Глицерин
3
Сухой экстракт солодки
0,1
Дистиллированная вода
до 100
В качестве ядра (содержимого) капсул использовали масляные растворы жирорастворимых витаминов и/или масляные экстракты из растительного сырья и/или жирные масла.
Пример 5
Для изготовления оболочки использовали предварительно приготовленный раствор, содержащий, мас.%:
Агар-агар
10
Глицерин
10
Дистиллированная вода
до 100
Для приготовления ядра использовали состав, содержащий, мас.%:
Альфа-токоферол ацетат (витамин Е)
5
Масло подсолнечное рафинированное
до 100
Время распадаемости капсул составляло 14 мин.
Пример 6
Для изготовления оболочки использовали предварительно приготовленный раствор, содержащий, мас.%:
Агар-агар
5
Глицерин
3
Цинка лактат
0,01
Дистиллированная вода
до 100
Для приготовления раствора ядра использовали состав, содержащий, мас.%:
Альфа-токоферол ацетат (витамин Е)
0,5
Коэнзим Q10
10,0
Масло подсолнечное рафинированное
до 100
Пример 7
Для изготовления оболочки использовали предварительно приготовленный раствор, содержащий, мас.%:
Агар-агар
6
Глицерин
4
Цинка лактат
0,1
Дистиллированная вода
до 100
Для приготовления ядра использовали состав, содержащий, мас.%:
Альфа-токоферол ацетат (витамин Е)
50
Масло подсолнечное рафинированное
до 100
Время распадаемости капсул составляло 16 мин.
Пример 8
Для изготовления оболочки использовали предварительно приготовленный раствор, содержащий, мас.%:
Агар-агар
6
Глицерин
4
Цинка лактат
0,1
Дистиллированная вода
до 100
Для приготовления ядра использовали состав, содержащий, мас.%:
Альфа токоферол ацетат (витамин Е)
0,18
Ретинола пальмитат (витамин А)
0,19
Бета-каротин (провитамин А)
0,18
Фитоменадион (витамин К1)
0,06
Розмариновое масло
0,1
Масло подсолнечное рафинированное
до 100
Время распадаемости капсул составляло 13 мин.
Пример 9
Для приготовления капсул использовали составы аналогично примерам 6, 7, 8, но содержащие вместо цинка лактата цинка сульфат.
Пример 10
Для изготовления оболочки использовали предварительно приготовленный раствор, содержащий, мас.%:
Агар-агар
9
Глицерин
8
Дистиллированная вода
до 100
Для приготовления ядра использовали состав, содержащий рыбий жир до 100 мас.%. Время распадаемости капсул составляло 16 мин.
Пример 11
Для изготовления оболочки использовали предварительно приготовленный раствор, содержащий, мас.%:
Агар-агар
3
Глицерин
1
Дистиллированная вода
до 100
Для приготовления ядра использовали состав, содержащий, мас.%:
Высокоолеиновое сафлоровое масло
до 100
(источник полиненасыщенных жирных кислот Омега-3 и Омега-6)
Пример 12
Для изготовления оболочки использовали предварительно приготовленный раствор, содержащий, мас.%:
Агар-агар
4
Глицерин
4
Дистиллированная вода
до 100
Для приготовления ядра использовали состав, содержащий, мас.%:
Селеноксантен (селексен)
0,03
(селен)
(0,007)
Масло подсолнечное рафинированное
до 100
Пример 13
Для изготовления оболочки использовали предварительно приготовленный раствор, содержащий, мас.%:
Агар-агар
7
Глицерин
7
Дистиллированная вода
до 100
Для приготовления ядра использовали состав, содержащий, мас.%:
Селеноксантен (селексен)
0,03
(селен)
(0,007)
Альфа-токоферол ацетат (витамин Е)
0,18
Масло подсолнечное рафинированное
до 100
Пример 14
Для изготовления оболочки использовали предварительно приготовленный раствор, содержащий, мас.%:
Агар-агар
3
Глицерин
4
Дистиллированная вода
до 100
Для приготовления ядра использовали состав, содержащий, мас.%:
Селеноксантен (селексен)
0,08
(селен)
(0,019)
Масло подсолнечное рафинированное
до 100
Пример 15
Для изготовления оболочки использовали предварительно приготовленный раствор, содержащий, мас.%:
Агар-агар
9
Глицерин
9
Дистиллированная вода
до 100
Для приготовления ядра использовали состав, содержащий, мас.%:
Ликопин
0,55
Розмариновое масло
0,1
Масло подсолнечное рафинированное
до 100
Пример 16
Для изготовления оболочки использовали предварительно приготовленный раствор, содержащий, мас.%:
Агар-агар
9
Глицерин
9
Дистиллированная вода
до 100
Для приготовления ядра использовали состав, содержащий, мас.%:
Астаксантин
0,5
Розмариновое масло
0,1
Масло подсолнечное рафинированное
до 100
Пример 17
Для изготовления оболочки использовали предварительно приготовленный раствор, содержащий, мас.%:
Агар-агар
2
Глицерин
7
Дистиллированная вода
до 100
Для приготовления ядра использовали состав, содержащий, мас.%:
Лютеин
1,5
Зеаксантин
0,16
Селеноксантен (селексен)
0,034
(селен)
(0,008)
Розмариновое масло
0,1
Масло подсолнечное рафинированное
до 100
Пример 18
Для приготовления капсул использовали составы аналогично примерам 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, но оболочка капсул дополнительно содержит цинка лактат 0,01%.
Пример 19
Для приготовления капсул использовали составы аналогично примерам 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, но оболочка капсул дополнительно содержит цинка лактат 0,05%.
Пример 20
Для приготовления капсул использовали составы аналогично примерам 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, но оболочка капсул дополнительно содержит цинка лактат 0,1%.
Пример 21
Для приготовления капсул использовали составы аналогично примерам 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, но оболочка капсул дополнительно содержит цинка лактат 1,5%.
Пример 22
Для приготовления капсул использовали составы аналогично примерам 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, но оболочка капсул дополнительно содержит экстракт солодки 0,01%.
Пример 23
Для приготовления капсул использовали составы аналогично примерам 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, но оболочка капсул дополнительно содержит экстракт родиолы розовой 0,1%.
Пример 24
Для приготовления капсул использовали составы аналогично примерам 18, 19, но содержащие вместо цинка лактата цинка сульфат.
Пример 25
Для приготовления ядра использовали составы аналогично примерам 5, 6, 7, 8, 12, 13, 14, 15, 16, 17, но содержащие вместо масла подсолнечного кукурузное, или соевое, или рапсовое, или оливковое, или расторопши, или амаранта, или периллы, или вечерней примулы масла или их смесь и пр.
Пример 26
Капсулы по примеру 3 получали в капсуляторной установке экструзионным способом при температуре 85±1°С, скорость капсулирования 5 капсул в секунду, температура охлаждающей жидкости 10±1°С, выдерживают в растворе маннита в течение 1 минуты, а затем в этиловом спирте, в течение 4 минут и сушат.
Были получены капсулы сферической формы, имеющие гладкую поверхность, без повреждений и видимых воздушных и механических включений, заполненные маслянистой жидкостью желтоватого цвета. Время распадаемости капсул составляло 17 мин.
Пример 27
Капсулы по примеру 6 получали в капсуляторной установке экструзионным способом при температуре 87±1°С, скорость капсулирования 4 капсул в секунду, температура охлаждающей жидкости 9±1°С, выдерживают в растворе сорбита в течение 0,5 минуты, а затем в этиловом спирте, в течение 5 минут и сушат.
Были получены капсулы сферической формы, имеющие гладкую поверхность, без повреждений и видимых воздушных и механических включений, заполненные маслянистой жидкостью ярко желтого цвета.
С помощью современных физико-химических методов анализа было установлено, что в полученном препарате обеспечена точная дозировка как жирорастворимых БАВ (в составе ядра капсулы), так и водорастворимых БАВ - в составе оболочки капсулы. Капсула пригодна для перорального применения, время распадаемости - 18 мин.
Созданные мягкие экструзионные капсулы на основе агар-агара, имеют набухающую биодеградирумую оболочку и содержат комплекс как жирорастворимых, так и водорастворимых биологически активных веществ, могут быть легко получены и использованы в функциональном питании, в медицине, в косметике. Кроме того, применение капсул на основе агар-агара позволит обогатить рацион пищевыми волокнами.
Литература
1. Патент СА 2568822, 2007.
2. Патент ЕР 1447082, 2004.
3. Патент WO 03009832, 2003.
4. Заявка US 2007218127, 2007.
5. Патент ЕР 1029539, 2000.
6. Патент ЕР 0389700, 1990.
7. Патент RU 2102981, 1998.
8. Патент RU 2157192, 2000.
9. Патент RU 2109504, 1996.