ЭМУЛЬСИЯ МАСЛО-В-ВОДЕ И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ ПРИДАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОСТИ
OIL-IN-WATER EMULSION AND USE THEREOF IN ENDOWING FUNCTIONALITY

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение касается эмульсии масло-в-воде, в которой дисперсные капли масла демонстрируют самоорганизующуюся структуру, которая используется для солюбилизации или диспергирования активных элементов, таких как нутриенты, лекарственные средства, ароматы или химикалии, с целью придания новой или улучшенной функциональности.
Предшествующий уровень техники
Эмульсии в промышленности
Эмульсии являются общеизвестными коллоидными системами, встречающимися во многих выпускаемых промышленностью продуктах, таких как пищевые продукты, косметические изделия, фармацевтические или агрохимические препараты. Они часто используются для переноса функциональных молекул или для создания определенной текстуры или удовольствия для потребителя. Эмульсии масло-в-воде формируются из капель масла, диспергированных в непрерывной водной фазе. Дисперсные капли масла стабилизируются гидрофильными поверхностно-активными молекулами, которые образуют слой вокруг капель масла. Для диспергирования масляной фазы в непрерывной водной фазе используются гомогенизаторы, позволяющие получать капли масла самого различного размера (имеющие радиус примерно от 100 нанометров (нм) до нескольких сотен микрометров). Образование слоя вокруг капель масла в процессе стадии гомогенизации делает капли масла кинетически стабильными к коалесценции, флокуляции или коагуляции.
Поверхностно-активный материал, используемый в продуктах на основе эмульсии масло-в-воде, может представлять собой либо низкомолекулярные гидрофильные поверхностно-активные вещества, такие как полисорбаты, лизолецитины и др., либо полимеры, такие как белки, например, желатин или белки молока, сои, либо полисахариды, такие как гуммиарабик или ксантан, либо состоящие из макрочастиц материалы, такие как частицы диоксида кремния, либо смеси перечисленного.
Продукты на основе эмульсии масло-в-воде повсеместно используются в пищевой, косметической, фармацевтической или агрохимической отраслях промышленности. Известными пищевыми продуктами на основе эмульсии масло-в-воде являются, например, молоко, майонез, заправки для салатов (дрессинги) или соусы. Известными продуктами на основе эмульсии масло-в-воде, использующимися в косметической или фармацевтической отраслях промышленности, являются лосьоны, кремы, косметическое молочко, пилюли, таблетки и др. Капли масла в таких продуктах обычно состоят, например, из триглицеридов, диглицеридов, восков, сложных эфиров жирных кислот, жирных кислот, спиртов, минеральных масел, углеводородов или других маслянистых веществ.
Эмульсии используются либо как исходный материал, промежуточный или готовый продукт, либо как добавка к готовому продукту.
Эмульсии как средство переноса активных элементов
Одной из сфер применения эмульсий в промышленности является их применение в качестве средства переноса активных соединений, таких как вкусоароматические вещества, витамины, антиоксиданты, нутрицевтики, фитохимические соединения, лекарственные средства, химикалии и др. Введение активных компонентов требует использования соответствующего средства для переноса эффективного количества активного компонента в требуемое место его действия. Эмульсии масло-в-воде обычно применяются как системы переноса, поскольку они позволяют выгодно использовать повышенную растворимость липофильных активных соединений в масле. В EP 1116515 в примере на применение эмульсий для контроля интенсивности аромата гидрофобный активный ингредиент, такой как ароматический компонент, примешивается в процессе прохождения через экструдер к фильере в виде эмульсии масло-в-воде с целью повышения стабильности вводимого активного ингредиента в ходе последующей обработки продукта. В WO 00/59475 в примере фармацевтической эмульсии масло-в-воде описаны композиция и способ улучшенного переноса способных ионизироваться гидрофобных терапевтических агентов, которые смешиваются с ионизирующим агентом, поверхностно-активным веществом и триглицеридом с образованием эмульсии масло-в-воде. В WO 99/63841 в примере на применение эмульсий в пищевой сфере описаны композиции, содержащие фитостерин, обладающий повышенной растворимостью и диспергируемостью в водной фазе вследствие образования эмульсии или микроэмульсии.
Растворение активных элементов, таких как фитостерины, ликопин или нерастворимые в воде лекарственные средства, в каплях масла o/w (масло-в-воде) эмульсий или дисперсий способно не только облегчить их диспергирование, т.е. гомогенное введение активных элементов в продукт, но и повысить их биодоступность или биоактивность. Клинические эксперименты и эксперименты на животных показали, что максимальная эффективность и биодоступность активных элементов, таких как лекарственные средства и нутриенты, достигается обычно в том случае, когда активные элементы солюбилизированы или растворены, например, в мицеллах, а не присутствуют в виде крупных кристаллов (Ostlund, E.O., С.А.Spilbourg, et al. (1999). "Sitostanol administered in lecithin micelles potently reduces cholesterol absorption in humans" (Прием ситостанола в лецитиновых мицеллах резко снижает абсорбцию холестерина у человека). American Journal of Clinical Nutrition 70: 826-31; M.Kinoshita, K.Baba, et al. (2002). "Improvement of solubility and oral bioavailability of a poorly water-soluble drug, TAS-301, by its melt adsorption on a porous calcium silicate" (Повышение растворимости и пероральной биодоступности плохо растворимого в воде лекарственного средства - TAS-301 - за счет его адсорбции расплавом на пористом силикате кальция). Journal of Pharmaceutical Sciences 91 (2): 362-370). Мелкие или микронизированные кристаллы являются, вероятно, более биодоступными, чем крупные кристаллы, поскольку они быстрее растворяются в процессе переваривания.
Если капли масла в эмульсиях масло-в-воде являются чрезмерно малыми по размеру, например порядка от нескольких нанометров (нм) до примерно 200 нм в диаметре, то такая эмульсия называется микроэмульсией масло-в-воде (Evans, D.F.; Wennerström, H. (Eds.); "The Colloidal Domain", Wiley-VCH, New York, (1999)). Эти эмульсии прозрачны и термодинамически стабильны, и поэтому для квалифицированного специалиста в данной области техники не составит труда отличить их от простых эмульсий, которые являются термодинамически нестабильными и в большинстве случаев мутными.
Описание изобретения
Из предшествующего уровня техники известно, что дисперсные капли масла в эмульсиях масло-в-воде используются как средства переноса липофильных молекул, растворенных в каплях масла. Недостатком эмульсий такого рода, как систем переноса, является то, что они не способны переносить кристаллические (т.е. присутствующие в виде кристаллов) гидрофильные или амфифильные молекулы по отдельности или в комбинации с липофильными соединениями из-за недостаточной растворимости таких молекул в масляной фазе. Особенно трудным является перенос кристаллических или амфифильных либо гидротропных соединений вследствие проявляемой ими тенденции к нарушению стабилизирующей функции гидрофильных эмульгаторов, в результате чего они могут дестабилизировать эмульсию.
Настоящее изобретение базируется на открытии новых наноразмерных самоорганизующихся структур внутри обычных капель масла, которые способны аккумулировать как липофильные, амфифильные, так и гидрофильные молекулы. Структуры формируются за счет добавления липофильной добавки (обозначенной LPA) к каплям масла. Такие структуры могут солюбилизировать не только липофильные компоненты, но одновременно и гидрофильные и/или амфифильные, или гидротропные, или кристаллические компоненты. Наноразмерные самоорганизующиеся структуры внутри капель масла состоят, главным образом, из наноразмерных и термодинамически стабильных гидрофильных доменов, т.е. водяных капель, столбиков или канальцев. Эти наноразмерные домены, которые формируются спонтанно (термодинамический механизм) внутри капель масла эмульсии, стабилизируются добавляемой LPA. Гидрофильная часть молекулы LPA является частью структуры гидрофильного домена. Гидрофильные домены могут иметь размер от 0,5 до 200 нм в диаметре. Предпочтительно гидрофильный домен имеет диаметр от 0,5 до 150 нм. Даже более предпочтительно гидрофильный домен имеет диаметр от 0,5 до 100 нм. И наиболее предпочтительно гидрофильный домен имеет диаметр от 0,5 до 50 нм.
В контексте описания «гидрофильный домен» состоит из водных доменов и гидрофильной головной части молекул LPA. Имея чрезвычайно малый размер, гидрофильные домены показывают при этом большую площадь поверхности, которая является подходящим местом для солюбилизации множества различных активных элементов.
Изобретение направлено на перенос липофильных, и/или кристаллических, и/или амфифильных активных элементов, которые локализуются в каплях масла внутри зон, ограниченных цепью LPA. Более того, изобретение направлено на перенос гидрофильных или амфифильных активных элементов, которые локализуются в головной части гидрофильных доменов внутри капель масла, или в гидрофильных доменах внутри капель масла, или в водной фазе снаружи капель масла. Наличие большой площади поверхности внутри капель масла делает возможным создание новых или улучшенных функциональностей, которые невозможно создать в отсутствие площади поверхности или гидрофильных доменов внутри капель масла в эмульсии масло-в-воде. Например, солюбилизация или ассоциирование активных элементов в этих самоорганизующихся структурах в каплях масла приводит к различным функциональностям. Настоящее изобретение касается также вышеописанной эмульсии масло-в-воде для следующего применения:
- повышение растворимости и/или диспергируемости нерастворимых в воде, нерастворимых в масле активных элементов, кристаллических активных элементов благодаря наличию наноразмерной самоорганизующейся структуры внутри капель масла. Будучи растворенными в простых эмульсиях масло-в-воде, активные элементы обычно выкристаллизовываются при температуре использования или хранения таких эмульсий;
- повышение стабильности, защиты активных элементов в эмульсии масло-в-воде от химического распада или окисления благодаря образованию наноразмерной самоорганизующейся структуры внутри капель масла;
- повышение биоактивности, биодоступности, биоиспользуемости или абсорбции активных элементов в процессе переваривания благодаря образованию наноразмерной самоорганизующейся структуры внутри капель масла;
- контролирование высвобождения, мгновенного высвобождения или долговременного высвобождения, активных элементов в процессе потребления или переваривания для придания новой иди улучшенной функциональности, оказывающей полезное воздействие на здоровье, благодаря образованию наноразмерной самоорганизующейся структуры внутри капель масла;
- повышение эффективности активного элемента, долговременной эффективности активного элемента или мгновенного высвобождения активного элемента для придания или улучшения функциональности, оказывающей полезное воздействие на здоровье, благодаря образованию наноразмерной самоорганизующейся структуры внутри капель масла;
- контролирование высвобождения ароматического вещества или аромата, мгновенного высвобождения вкусоароматического вещества или аромата или долговременного высвобождения вкусоароматического вещества или аромата для придания новых или улучшенных сенсорных свойств благодаря образованию наноразмерной самоорганизующейся структуры внутри капель масла;
- придание различного вкуса, различной текстуры, вкусового ощущения во рту, покрывания ротовой полости или ощущения сливочной консистенции благодаря образованию наноразмерной самоорганизующейся структуры внутри капель масла;
- маскирование вкуса или побочных привкусов активного элемента благодаря образованию наноразмерной самоорганизующейся структуры внутри капель масла;
- маскирование запаха или побочных запахов активного элемента, структуры и др. благодаря образованию наноразмерной самоорганизующейся структуры внутри капель масла;
- модуляция вкуса или аромата активного элемента благодаря образованию наноразмерной самоорганизующейся структуры внутри капель масла;
- модуляция цвета или сильного потемнения в результате реакции Майяра благодаря образованию наноразмерной самоорганизующейся структуры внутри капель масла;
- модуляция цвета, сильного потемнения, увеличенного выхода продуктов химической реакции или реакции Майяра в ходе тепловой обработки или микроволнового воздействия благодаря образованию наноразмерной самоорганизующейся структуры внутри капель масла;
- контроль выхода продуктов химической реакции или контроль выхода продуктов реакции Майяра благодаря образованию наноразмерной самоорганизующейся структуры внутри капель масла;
- контроль выхода продуктов химической реакции или контроль выхода продуктов реакции Майяра в процессе тепловой обработки или микроволнового воздействия благодаря образованию наноразмерной самоорганизующейся структуры внутри капель масла;
- экстракция активных элементов из любого вида сырья или продуктов с целью обогащения активных элементов в эмульсии масло-в-воде благодаря образованию наноразмерной самоорганизующейся структуры внутри капель масла;
- экстракция активных элементов из сырья или продуктов в ротовой полости в процессе потребления, жевания или переваривания с целью контроля их высвобождения для полезного воздействия на здоровье или сенсорные показатели благодаря образованию наноразмерной самоорганизующейся структуры внутри капель масла;
- придание любого вида функциональности, основанной на комбинации вышеописанных функциональностей, благодаря образованию наноразмерной самоорганизующейся структуры внутри капель масла;
- придание любого вида функциональности или комбинации вышеописанных функциональностей, достигаемое за счет изменения внутренней структуры капель масла в эмульсии масло-в-воде или изменения структуры всей эмульсии масло-в-воде в целом в процессе тепловой обработки, охлаждения, технологической обработки, жевания, потребления или переваривания либо в ротовой полости благодаря образованию наноразмерной самоорганизующейся структуры внутри капель масла.
10
12
Присутствие активного элемента в эмульсии масло-в-воде настоящего изобретения придает новую или улучшенную функциональность продукту. Примерами активных элементов являются вкусоароматические вещества, предшественники вкусоароматических веществ, ароматы, предшественники ароматов, усилители вкуса, соли, сахара, аминокислоты, полисахариды, ферменты, пептиды, белки или углеводы, биологически активные добавки, пищевые добавки, гормоны, бактерии, растительные экстракты, медицинские средства, лекарственные средства, нутриенты, химические соединения для применения в агрохимической или косметической отраслях промышленности, каротиноиды, витамины, антиоксиданты или нутрицевтики, выбранные из группы, состоящей из лютеина, сложных эфиров лютеина, β-каротина, токоферола, токоферола ацетата, токотриенола, ликопина, Co-Q, льняного масла, рыбьего жира, масел, богатых омега-3 жирными кислотами, масел, богатых омега-6 жирными кислотами, масел, богатых докозагексаеновой кислотой, эйкозапентаеновой кислотой, арахидоновой кислотой, длинноцепочечных полиненасыщенных жирных кислот (ДЦ ПНЖК), ментолового, мятного масла, липоевой кислоты, витаминов, полифенолов и их гликозидов, конъюгатов сложных эфиров и/или сульфатов, изофлавонов, флавонолов, флаванонов и их гликозидов, таких как гесперидин, флаван-3-олов, включающих мономеры катехина и их сложные эфиры с галлатом, такие как эпигаллокатехин-галлат, и их процианидиновых олигомеров, витамина С, витамина С пальмитата, витамина А, витамина В, витамина D, α- и/или γ-полиненасыщенных жирных кислот, фитостеринов, этерифицированных фитостеринов, свободных неэтерифицированных фитостеринов, зеаксантина, кофеина, и комбинации перечисленного.
Активный элемент может быть маслом, LPA, растворимым в воде, нерастворимым в воде, растворимым в масле или нерастворимым в масле.
Активный элемент может добавляться прямо в эмульсию для придания продукту новой или улучшенной функциональности. Такие активные элементы могут быть, например, лекарственными средствами, нутриентами, ароматами или вкусоароматическими веществами. Активный элемент может также косвенным путем придавать новые или улучшенные функциональности продукту. Например, добавление липофильной добавки, такой как моноглицерид или фосфолипид, изменяет внутреннюю наноструктуру капель масла. Изменение внутренней наноструктуры капель масла делает возможным придание продукту новых или улучшенных функциональностей, таких как улучшенное вкусовое ощущение во рту, покрытие ротовой полости, улучшенные текстура или стабильность.
Примером приданной косвенным путем функциональности продукту является физическая стабильность эмульсии масло-в-воде по настоящему изобретению к расслоению, коалесценции или флокуляции. Добавление LPA к диспергированным каплям масла значительно улучшает физическую стабильность эмульсии к расслоению отстоя и коалесценции по сравнению с композициями простых эмульсий (без добавления LPA в фазу масляных капель; контрольная эмульсия). Добавление LPA к каплям масла, т.е. генерирование гидрофильных доменов внутри капель масла (содержащих некоторое количество воды), увеличивает удельную массу капель эмульсии и, следовательно, снижает скорость расслоения или даже приостанавливает расслоение капель и предупреждает образование «кольца» сверху эмульсии. Образование кольца является типичным результатом экстенсивного расслоения.
Эмульсионные системы по настоящему изобретению четко отличаются от эмульсий, традиционно известных как двойные эмульсии вода-в-масле-в-воде (W/O/W). W/O/W двойные эмульсии (вода/масло/вода) представляют собой эмульсии масло-в-воде, в которых капли масла содержат капли воды микронного размера (Garti, N.; Bisperink, С.; Curr. Opinion in Colloid & Interface Science (1998), 3, 657-667). Капли воды внутри диспергированных капель масла двойной эмульсии образуются (диспергируются) при подводе механической энергии, например, при гомогенизации и, как следствие, являются термодинамически нестабильными и не самоорганизующимися. Диаметр внутренних капель воды в W/O/W двойной эмульсии превышает 300 нм. Эмульсии по настоящему изобретению можно легко отличить от обычных W/O/W двойных эмульсий, поскольку образование наноразмерной самоорганизующейся структуры внутри капель масла эмульсии по настоящему изобретению происходит спонтанно и вызывается термодинамическим механизмом, а средний диаметр капель воды или канальцев составляет менее 200 нм.
Таким образом, изобретение направлено на капли масла, которые содержат наноразмерную самоорганизующуюся структуру с гидрофильными доменами в диапазоне от 0,5 нм до 200 нм, а капли масла или эмульсия масло-в-воде по настоящему изобретению содержат активный элемент. Количество активного элемента составляет более 0,00001% общей композиции. Предпочтительно оно составляет более 0,00003%, более предпочтительно - более 0,0001%. Еще более предпочтительно количество активного элемента превышает 0,001% общей композиции. Количество активного элемента составляет от 0,00001% до 79%. Возможно также, чтобы количество активного элемента составляло от 0,00001% до 50%. Количество активного элемента может также составлять от 0,001 до 10%. Количество активного элемента составляет менее 79%. Предпочтительно количество активного элемента составляет менее 50% общей композиции. Любая комбинация нижнего и верхнего пределов охватывается притязаниями настоящего изобретения. Количество активного элемента может выражаться в мас.% или мол.%.
Понятие «самосборка» или «самоорганизация» относится к спонтанному образованию агрегатов (ассоциатов) или наноструктур отдельными молекулами. Молекулы в самоорганизующихся структурах занимают соответствующее местоположение, обусловленное исключительно их структурными и химическими свойствами, под действием межмолекулярных сил, таких как гидрофобные, гидратационные или электростатические силы (Evans, D.F.; Wennerström, H. (Eds.); "The Colloidal Domain", Wiley-VCH, New York, (1999)). Результат самоорганизации не зависит от самого процесса приготовления и соответствует минимальному энергетическому (стабильное равновесие) состоянию системы.
JP 2004 008837 раскрывает эмульсию масло-в-воде, которая содержит растворимые в воде твердые частицы, присутствующие в каплях масла. Частицы имеют размер от 20 нм до 10 мкм. Частицы образуются в эмульсии вода-в-масле (W/O) в результате дегидратации (т.е. это не спонтанный процесс) еще до диспергирования суспензии "целые частицы/масло" (S/O) в водной фазе с применением способа эмульгирования с пористой мембраной.
WO 02/076441 раскрывает применение микроэмульсии спирта-во-фтороуглероде в качестве предшественника для приготовления твердых наночастиц. Наночастицы имеют диаметр менее 200-300 нанометров. Образование наночастиц происходит не спонтанно, а инициируется охлаждением микроэмульсии-предшественника до температуры ниже примерно 35°С или выпариванием спирта в микроэмульсии-предшественнике либо разбавлением микроэмульсии подходящим полярным растворителем.
US 2004/022861 раскрывает двойную эмульсию W/O/W, в которой капли масла содержат жидкую микроскопическую водную фазу, включающую белок или другой гидрофильный агент. Вся двойная эмульсия в целом распыляется, например, в жидкий азот через капиллярное сопло для получения нагруженных белком микрочастиц.
Во всех этих примерах описывается не спонтанное образование твердых гидрофильных (нано)частиц с использованием W/O микроэмульсий либо W/O или W/O/W двойных эмульсий, поэтому необходим внешний пусковой механизм для отверждения гидрофильных доменов внутри капель масла. На образовавшиеся (нано)частицы такие факторы окружающей среды, как температура, pH, или свойства жидкости, окружающей частицы, не оказывают значительного влияния. Следует напомнить, что на простые W/O микроэмульсии, в которых капли воды не отверждены, а являются жидкими, вышеуказанные факторы окружающей среды оказывают сильно выраженное влияние.
oil
12
4
Многочисленные научные исследования показали, что тип эмульсии (O/W или W/O), приготовляемой путем гомогенизации соответствующей Winsor системы (Winsor I (O/W микроэмульсия плюс избыток масла) или Winsor II (O/W микроэмульсия плюс избыток воды)), один и тот же, поскольку ее формирование происходит в микроэмульсионной фазе, которая находится в равновесии с избыточной непрерывной фазой. Например, эмульгирование W/O микроэмульсии плюс избыток воды (система Winsor II) дает при достаточно высоких концентрациях поверхностно-активного вещества, т.е. превышающих критическую концентрацию поверхностно-активного вещества в масляной фазе сµc, W/O-эмульсию, непрерывная фаза которой сама является W/O-микроэмульсией (В.Р.Binks, Langmuir (1993) 9, 25-28). Это означает, что когда простая W/O-микроэмульсия разбавляется водной фазой, то образование W/O-эмульсии будет превалировать над образованием O/W-эмульсии. Binks et al. (В.Р.Binks, Langmuir (1993) 9, 25-28) объясняют такое поведение распределением поверхностно-активного вещества между водной и масляной фазами согласно правилу Банкрофта (Bancroft's rule) (W.D.Bancroft, J. Phys. Chem. (1913) 17, 501): если поверхностно-активное вещество аккумулировано в масляной фазе, т.е. лучше растворяется в масле, чем в водной фазе, то образующаяся эмульсия всегда будет типа W/O, а не типа O/W. Для приготовления O/W-эмульсии из W/O-микроэмульсии, или системы Winsor II (W/O-микроэмульсия плюс избыток воды), необходимо, чтобы поверхностно-активное вещество претерпело фазовую инверсию, т.е. чтобы его растворимость перешла из маслорастворимой (образование W/O-эмульсии) формы в водорастворимую (образование O/W-эмульсии) (Р.Izquierdo et al., Langmuir (2002) 18, 26-30). При использовании неионогенных поверхностно-активных веществ, таких как алкилэтоксилаты, например CEO, это может достигаться охлаждением системы с 40-50°С (PIT температура) до ниже 25°С. Это полностью отличается от настоящего изобретения, которое коррелирует фазовое поведение липофильной добавки (LPA; образует W/O-микроэмульсию при комнатной температуре в масляной фазе) с образованием O/W-эмульсии, в которой капли масла, содержащие гидрофильные домены или LPA, стабилизируются обычным водорастворимым эмульгатором. В этом случае гидрофильные домены являются жидкими, а не твердыми. W/O-микроэмульсия или маслосодержащие гидрофильные домены могут разбавляться (диспергироваться) в водной фазе без претерпевания фазовой инверсии и высвобождения гидрофильных доменов внутри дисперсных капель масла и без необходимости отверждения внутренних гидрофильных доменов в каплях масла перед стадией диспергирования.
Согласно изобретению спонтанное образование наноразмерной, самоорганизующейся структуры внутри капель масла эмульсии масло-в-воде по настоящему изобретению может реализовываться различными путями. Одним из них является добавление липофильной добавки (LPA), которая способствует спонтанному формированию наноразмерной самоорганизующейся структуры в масляной фазе еще до стадии гомогенизации. Другой путь предусматривает добавление липофильной добавки (LPA) к эмульсионному продукту после стадии гомогенизации. В этом случае липофильная добавка будет растворяться в каплях масла и приведет к спонтанному формированию наноразмерной самоорганизующейся структуры внутри капель масла. Для гомогенизации можно использовать обычный промышленный или лабораторный гомогенизатор, такой как поршневой гомогенизатор Rannie, роторно-статорный смеситель Kinematica, коллоидная мельница, смеситель Stephan, ячейка Couette, работающая с высоким усилием сдвига, или устройство для мембранного эмульгирования. Более того, для приготовления эмульсии, описываемой в настоящем изобретении, пригодны также ультразвуковой смеситель, смеситель с инжекцией пара или домашний миксер. Спонтанное формирование наноразмерной самоорганизующейся структуры внутри капель масла не зависит от потребления энергии, используемой для приготовления эмульсии, и последовательности добавления LPA. Это означает, что для получения эмульсии по настоящему изобретению можно применять также технику нано- и микрофлюидизации.
Тепловая обработка может также облегчить процесс диспергирования, поскольку внутренняя структура при высоких температурах может быть менее вязкой, а процесс диспергирования может потребовать меньше усилий сдвига при повышенных температурах, чем при пониженных температурах.
Следующим путем приготовления эмульсии по настоящему изобретению является применение гидротропных агентов или агентов, разрушающих водные структуры, либо спонтанного эмульгирования, в основе которого может лежать химический или термодинамический механизм (Evans, D.F.; Wennerström, H. (Eds.); 'The Colloidal Domain', Wiley-VCH, New York, (1999)).
Еще один путь приготовления эмульсии по настоящему изобретению - это комбинирование спонтанного формирования наноразмерной самоорганизующейся структуры внутри капель масла со спонтанным образованием капель масла, т.е. всей эмульсии по настоящему изобретению, за счет добавления биополимеров типа диблок-сополимеров или апопротеина, таких как конъюгаты или коацерваты белок-полисахарид, или гибриды белок-полисахарид, белок-белок или полисахарид-полисахарид, либо смесей полимеров или биополимеров, или гидрофильных низкомолекулярных поверхностно-активных веществ.
Другой путь приготовления эмульсии по настоящему изобретению предусматривает применение диализа. В одном случае липофильная добавка (LPA) смешивается с масляной фазой и гидрофильным эмульгатором, который используется для стабилизации капель масла в эмульсии. Смесь, состоящая из LPA, масляной фазы и гидрофильного эмульгатора, смешивается с водой таким образом, чтобы образовалась мицеллярная или ламеллярная (слоистая), или какая-либо другая фаза. Применение диализной мембраны позволяет удалить избыток гидрофильного эмульгатора из общей водной фазы и сформировать эмульсию масло-в-воде настоящего изобретения.
Еще один путь приготовления эмульсии по настоящему изобретению предусматривает использование контролирующего действия «гостевой» молекулы для модификации внутренней структуры капель масла настоящего изобретения таким образом, чтобы фаза капель масла стала менее вязкой, а потребность в энергии для ее диспергирования в водной фазе снизилась, по сравнению с фазой капель, состоящей из масла-LPA-воды и не содержащей «гостевую» молекулу. Диспергирование концентрированной смеси (масло-LPA-«гостевая» молекула-вода) значительно облегчится, поскольку структура масляной фазы станет менее вязкой. Внутренняя структура капель масла эмульсии изменится при разбавлении, так как «гостевые» молекулы высвободятся из капель масла и растворятся в непрерывной водной фазе в процессе гомогенизации и разбавления. Для такого случая «гостевая» молекула предпочтительно должна быть гидрофильной и осмотически активной.
Композиция эмульсии
Настоящее изобретение касается эмульсии масло-в-воде, в которой капли масла (имеющие диаметр от 5 нм до сотен микрометров) проявляют наноразмерную структуризацию с гидрофильными доменами в диапазоне от 0,5 нм до 200 нм, формируемыми липофильной добавкой (LPA), а эмульсия масло-в-воде содержит активный элемент. Количество активного элемента составляет более 0,00001% общей композиции. Предпочтительно оно составляет более 0,00003%, более предпочтительно - более 0,0001%, еще более предпочтительно - более 0,001% общей композиции. Количество активного элемента составляет от 0,00001% до 79%. Возможно также, чтобы количество активного элемента составляло от 0,00001% до 50%. Количество активного элемента составляет менее 79%. Предпочтительно количество активного элемента составляет менее 50% общей композиции. Любая комбинация нижнего и верхнего пределов охватывается притязаниями настоящего изобретения. Количество активного элемента может выражаться в мас.% или в мол.%.
LPA может добавляться как таковая или приготовленной in situ химическими, биохимическими, ферментативными или биологическими средствами. Количество капель масла, присутствующее в эмульсии настоящего изобретения (объемная доля капель масла), соответствует их количеству, обычно используемому в продуктах на основе простой эмульсии масло-в-воде. Оно может варьировать от 0,00001 мас.% до 80 мас.% Эмульсия масло-в-воде по настоящему изобретению может представлять собой либо эмульсию масло-в-воде (более крупные капли масла), мини-эмульсию масло-в-воде, наноэмульсию масло-в-воде, либо микроэмульсию масло-в-воде в зависимости от размера капель масла.
Если говорить более точно, то настоящее изобретение направлено на эмульсии масло-в-воде, включающие дисперсные капли масла, имеющие наноразмерное самоорганизующееся структурированное содержимое, содержащее:
(i) масло, выбранное из группы, состоящей из минеральных масел, углеводородов, растительных масел, восков, спиртов, жирных кислот, моно-, ди- или триацилглицеринов, эфирных масел, ароматизирующих масел, липофильных витаминов, сложных эфиров, нутрицевтиков, терпинов, терпенов и смесей перечисленного,
(ii) липофильную добавку (LPA) или смеси липофильной и гидрофильной добавок, имеющие конечное значение показателя гидрофильно-липофильного баланса ниже примерно 10, предпочтительно ниже 8,
(iii) гидрофильные домены в форме капель, столбиков или канальцев, содержащие воду или неводную полярную жидкость, такую как полиол, и
непрерывную водную фазу, которая содержит гидрофильные эмульгаторы.
В контексте описания «липофильная добавка» (обозначаемая также аббревиатурой «LPA») относится к липофильному амфифильному агенту, который спонтанно образует стабильные наноразмерные самоорганизующиеся структуры в дисперсной масляной фазе. Липофильная добавка (смесь) выбирается из группы, состоящей из жирных кислот, сложных эфиров сорбитана, моно- или диэфиров пропиленгликоля, пегилированных жирных кислот, моноглицеридов, производных моноглицеридов, диглицеридов, растительных масел, обогащенных пегилированными жирными кислотами, сложных эфиров полиоксиэтилен-сорбитана, фосфолипидов, кефалинов, липидов, сложных эфиров сахаров, простых эфиров сахаров, сложных эфиров сахарозы, полиглицериловых сложных эфиров и смесей перечисленного.
2
2
Согласно первому варианту воплощения изобретения эмульсия масло-в-воде демонстрирует капли масла, имеющие внутреннюю структуру, взятую из группы, состоящей из структуры L или комбинации L со структурой масла (микроэмульсия или капли изотропной жидкости) в диапазоне температур от 0°С до 100°С.
2
Согласно второму варианту воплощения изобретения эмульсия масло-в-воде демонстрирует капли масла, имеющие структуру L (микроэмульсия или капли изотропной жидкости) в диапазоне температур от 0°С до 100°С.
2
Согласно третьему варианту воплощения изобретения эмульсия масло-в-воде демонстрирует капли масла, имеющие внутреннюю структуру, взятую из группы, состоящей из структуры L (микроэмульсия или капли изотропной жидкости) или жидкокристаллической (LC) структуры (например, обратимой мицеллярно-кубической, обратимой двухмерно-непрерывной кубической или обратимой шестигранной) и их комбинации, в диапазоне температур от 0°С до 100°С.
Согласно четвертому варианту воплощения изобретения эмульсия масло-в-воде демонстрирует капли масла, имеющие внутреннюю структуру LC в диапазоне температур от 0°С до 100°С.
Согласно пятому варианту воплощения изобретения эмульсия масло-в-воде демонстрирует капли масла, имеющие внутреннюю структуру, взятую из группы, состоящей из структуры L3, комбинации структур L2 и L3, комбинации ламеллярно-жидкокристаллической структуры (Lα) со структурой L2 и комбинации ламеллярно-кристаллической структуры со структурой L2 в диапазоне температур от 0°С до 100°С.
Согласно шестому варианту воплощения изобретения эмульсия масло-в-воде демонстрирует капли масла, имеющие внутреннюю структуру, которая представляет собой комбинацию ранее описанных структур в диапазоне температур от 0°С до 100°С.
Все вышеупомянутые внутренние структуры могут, вне всякого сомнения, определяться SAXS-анализом (малоугловое рассеяние рентгеновских лучей) и крио-ТЕМ (криогенная трансмиссионная электронная микроскопия) (Qiu et al. Biomaterials (2000) 21, 223-234, Seddon. Biochimica et Biophysica Acta (1990) 1031, 1-69, Delacroix et al. J. Mol. Biol. (1996) 258, 88-103, Gustafsson et al. Langmuir (1997) 13, 6964-6971, Portes. J. Phys.: Condens. Matter (1992) 4, 8649-8670) с быстрым Фурье-преобразованием (FFT) крио-ТЕМ изображений.
В некоторых сферах использования возможно также применение температур выше 100°С (например, температура автоклавирования, или температура слияния в результате плавки кристаллических молекул, или температура слияния в результате плавки кристаллических молекул в среде, содержащей масло и/или LPA), и эти температуры включены в притязания настоящего изобретения.
Липофильная добавка (LPA) может смешиваться также с гидрофильной добавкой (имеющей ГЛБ выше 10) в таком количестве, чтобы ГЛБ общей смеси не превышал 10 или предпочтительно 8. Добавка (смесь) может также приготовляться in situ химическими, биохимическими, ферментными или биологическими средствами.
Количество вносимой липофильной добавки определяется как α. α определяется как отношение LPA/(LPA + масло)·100. α предпочтительно составляет выше 0,1. Более предпочтительно α составляет выше 0,5. Еще более предпочтительно α составляет выше 1. Даже более предпочтительно α составляет выше 3. Даже еще более предпочтительно α составляет выше 10. Наиболее предпочтительно α составляет выше 15.
Отношение α=LPA/(LPA + масло)·100 предпочтительно составляет менее 99,9. Более предпочтительно α составляет менее 99,5. Даже более предпочтительно α составляет менее 99,0. Еще более предпочтительно α составляет менее 95. Даже еще более предпочтительно α составляет менее 84. Наиболее предпочтительно α составляет менее 80 и самое предпочтительное - менее 70. Любая комбинация нижнего и верхнего пределов включена в притязания настоящего изобретения, α может выражаться в мас.% или в мол.%. Нижний и верхний пределы α зависят от свойств выбранных масла и LPA, таких как полярность, молекулярная масса, диэлектрическая постоянная и др., или физических характеристик, таких как критическая концентрация агрегации (сас) или критическая мицеллярная концентрация (cmc) LPA в фазе капель масла.
Эмульсия стабилизируется гидрофильным эмульгатором, пригодным для стабилизации капель простой эмульсии масло-в-воде. Гидрофильный эмульгатор может называться также "вторичным эмульгатором" или "стабилизатором". Эмульсия может агрегироваться (флоккулировать) или не зависеть от используемого гидрофильного эмульгатора. Гидрофильный эмульгатор выбирается из группы, состоящей из низкомолекулярных гидрофильных поверхностно-активных веществ, имеющих ГЛБ>8, желатина, белков, например белков молока (изолят белка молочной сыворотки, казеинат) или сои, блок-сополимеров, поверхностно-активных гидроколлоидов, таких как гуммиарабик; биополимеров типа диблок-сополимера или апопротеина, таких как конъюгаты или коацерваты белок-полисахарид, или гибриды белок-полисахарид, белок-белок или полисахарид-полисахарид, конъюгатов или коацерватов либо смесей полимеров и биополимеров. Частицы (нано- или микро-) также могут использоваться для стабилизации эмульсии масло-в-воде по настоящему изобретению.
Основной проблемой для специалистов в области технологии эмульсий является выбор поверхностно-активных ингредиентов, называемых также поверхностно-активными веществами или эмульгаторами, которые показывают хорошие поверхностные свойства (или активность), т.е. эффективную адсорбцию на границе раздела фаз, формирующейся вокруг капель масла, и способность эффективно и в достаточной мере снижать поверхностное натяжение. Чем ниже поверхностное натяжение между водной и масляной фазами, тем меньше энергии требуется для увеличения межфазной зоны вода-масло, т.е. тем легче получить более мелкие капли масла и более стабильные эмульсии.
Добавление LPA в эмульгируемую масляную фазу снижает поверхностное натяжение между масляной фазой и чистой водой. Этот факт значительно облегчает разрушение масляной фазы настоящего изобретения (которая содержит определенное количество липофильной добавки) до мелких капель. Вследствие этого процесс разрушения при приготовлении эмульсии масло-в-воде по настоящему изобретению не требует применения эффективных, с высокой поверхностной активностью или быстро адсорбирующихся эмульгаторов. Качество (стабильность, гомогенность) приготовляемой эмульсии масло-в-воде настоящего изобретения не зависит от применения эффективных и поверхностно-активных гидрофильных эмульгаторов, какие требуются для стабилизации простых эмульсий. «Плохо» адсорбирующиеся или произвольные смеси неэффективных эмульгаторов, т.е. смеси дешевых эмульгаторов, вполне пригодны для производства стабильных эмульсий по настоящему изобретению. Это означает, что роль гидрофильного эмульгатора в приготовлении эмульсии масло-в-воде по настоящему изобретению сводится, главным образом, к его адсорбции и обволакиванию уже разрушенных капель масла и к стабилизации их от коалесценции. Поэтому для стабилизации эмульсии масло-вводе настоящего изобретения могут также использоваться гидроколлоиды или другие относительно неэффективно адсорбирующиеся, слабо амфифильные полимеры, такие как карбоксиметилцеллюлоза, каррагинан, геллановая камедь, ксантановая камедь, галактоманнаны, белковые гидролизаты, пептиды, модифицированный крахмал и др., либо концентраты белка молочной сыворотки.
Частицы (нано- или микро-) либо часть снаружи капель масла, формирующих эмульсию масло-в-воде по настоящему изобретению, могут иметь любую внутреннюю структуру, например, аморфную, кристаллическую, ламеллярно-кристаллическую, ламеллярно-жидкокристаллическую, жидкокристаллическую (LC), L3, L2 или их комбинацию.
Гидрофильный эмульгатор может также смешиваться с LPA или с маслом либо и с LPA, и с маслом. Это означает, что гидрофильный эмульгатор может частично присутствовать также внутри капель масла и оказывать влияние на внутреннюю наноразмерную самоорганизующуюся структуру.
Отношение β = гидрофильный эмульгатор/(LPA + масло)·100 описывает количество гидрофильного эмульгатора, используемого для стабилизации капель масла по отношению к содержанию масла плюс LPA. β предпочтительно составляет выше 0,1. Более предпочтительно β составляет выше 0,5. Еще более предпочтительно β составляет выше 1 и наиболее предпочтительно - выше 2. Отношение β = гидрофильный эмульгатор/(LPA + масло)·100 предпочтительно составляет ниже 90. Более предпочтительно β составляет ниже 75. Еще более предпочтительно β составляет ниже 50. Притязания настоящего изобретения охватывает любую комбинацию нижнего и верхнего пределов. β может выражаться в мас.% или в мол.%. В некоторых случаях гидрофильный эмульгатор добавляется в композицию. В других случаях гидрофильный эмульгатор может присутствовать в самом продукте, таком как пищевой продукт, крем и др., и в таких случаях нет необходимости вводить его в композицию. Примером является молоко, в котором уже присутствующие белки могут использоваться в качестве гидрофильного эмульгатора эмульсии масло-в-воде по настоящему изобретению.
10
12
Различные активные элементы могут солюбилизироваться в наноразмерном самоорганизующемся структурированном содержимом капель масла. Они могут быть растворимыми в масле, нерастворимыми в масле, растворимыми в воде или кристаллическими компонентами, выбранными из группы, состоящей из вкусоароматических веществ, предшественников вкусоароматических веществ, ароматов, предшественников ароматов, усилителей вкуса, солей, сахаров, аминокислот, полисахаридов, ферментов, пептидов, белков или углеводов, биологически активных добавок к пище, пищевых добавок, гормонов, бактерий, растительных экстрактов, медицинских средств, лекарственных средств, нутриентов, химических веществ для применения в агрохимической промышленности или в производстве косметических изделий, каротиноидов, витаминов, антиоксидантов или нутрицевтиков, выбранных из группы, включающей лютеин, сложные эфиры лютеина, β-каротин, токоферол, токоферола ацетат, токотриенол, ликопин, Co-Q, льняное масло, рыбий жир, масла с омега-3 жирными кислотами, масла с омега-6 жирными кислотами, масла, обогащенные докозагексаеновой (ДГК), эйкозапентаеновой (ЭПК), арахидоновой (АК) кислотой, ментол, мятное масло, липоевую кислоту, витамины, полифенолы и их глюкозиды, конъюгаты сложного эфира и/или сульфата, изофлавоны, флавонолы, флаваноны и их гликозиды, такие как гесперидин, флаван-3-олы, включающие мономеры катехина и их сложные эфиры с галлатами, такие как эпигаллокатехин-галлат, и их процианидиновые олигомеры, витамин С, витамина С пальмитат, витамин А, витамин B, витамин D, α- и γ-полиненасыщенные жирные кислоты, фитостерины, этерифицированный фитостерин, неэтерифицированный фитостерин, зеаксантин, кофеин и комбинация перечисленного.
6
20
6
20
В эмульсии масло-в-воде согласно изобретению LPA выбирается из группы, состоящей из миристиновой кислоты, олеиновой кислоты, лауриновой кислоты, стеариновой кислоты, пальмитиновой кислоты, PEG (полиэтиленгликоль)-1-4-стеарата, PEG-2-4-олеата, PEG-4-дилаурата, PEG-4-диолеата, PEG-4-дистеарата, PEG-6-диолеата, PEG-6-дистеарата, PEG-8-диолеата, PEG-3-16-касторового масла, PEG-5-10-гидрогенизированного касторового масла, PEG-6-20-кукурузного масла, PEG-6-20-миндального масла, PEG-6-оливкового масла, PEG-6-арахисового масла, PEG-6-пальмоядрового масла, PEG-6-гидрогенизированного пальмоядрового масла, PEG-4-капринового/каприлового триглицерида, моно-, ди-, три-, тетраэфиров растительного масла и сорбита, пентаэритритил-ди-, -тетрастеарата, -изостеарата, -олеата, -каприлата или -капрата, полиглицерил-3-диолеата, -стеарата или -изостеарата, полиглицерил-4-10-пентаолеата, полиглицерил-2-4-олеата, -стеарата или -изостеарата, полиглицерил-6-диолеата, полиглицерил-10-триолеата, полиглицерил-3-дистеарата, моно- или диэфиров пропиленгликоля и жирной кислоты С-C, моноглицеридов жирной кислоты С-C, молочнокислых производных моноглицеридов, молочнокислых производных диглицеридов, сложного эфира диацетилвинной кислоты и моноглицеридов, триглицерол-моностеарат-холестерина, фитостерина, РЕG-5-20-соевого стерина, PEG-6-сорбитан-тетра-, -гексастеарата, PEG-6-сорбитан-тетраолеата, сорбитан-монолаурата, сорбитан-монопальмитата, сорбитан-монотриолеата, сорбитан-моно- и -тристеарата, сорбитан-моноизостеарата, сорбитан-сесквиолеата, сорбитан-сесквистеарата, PEG-2-5-олеилового эфира, PEG-2-4-лаурилового эфира, PEG-2-цетилового эфира, PEG-2-стеарилового эфира, дистеарата сахарозы, дипальмитата сахарозы, этил-олеата, изопропил-миристата, изопропил-пальмитата, этил-линолеата, изопропил-линолеата, полоксамеров, фосфолипидов, лецитинов, кефалинов, липидов овса и липофильных амфифильных липидов других растений; и смесей перечисленного.
Эмульсия масло-в-воде согласно изобретению обычно имеет жидкую или полужидкую форму. Согласно другому варианту воплощения изобретения эмульсия подвергается сушке и имеет форму порошка. Анализ с применением малоуглового рассеяния рентгеновских лучей и крио-ТЕМ показывает, что внутренняя наноструктура капель масла, присутствующих в эмульсии масло-в-воде по настоящему изобретению, восстанавливается при восстановлении сухой эмульсии добавлением воды.
Эмульсия масло-в-воде согласно изобретению может представлять собой либо готовый продукт, либо добавку. Количество добавки в готовом продукте не является критическим и может варьировать.
Эмульсия для переноса функциональности, описанная в настоящем изобретении, является эмульсией нового типа, которая названа авторами настоящей заявки «ISAMULSION» с тем, чтобы подчеркнуть специфическую природу капель масла, содержащих Internally Self-Assembled (ISA) (самоорганизующуюся внутри них) структуру, и с тем, чтобы разграничить эмульсию настоящего изобретения от обычных эмульсий масло-в-воде или двойных эмульсий W/O/W, включая нано- и микроэмульсии, в которых капли масла не имеют наноразмерной самоорганизующейся структуры с гидрофильными доменами. Капли ISAMULSION состоят, в основном, из капель масла, которые имеют наноразмерную самоорганизующуюся структуру с гидрофильными доменами. Эта структура может быть ламеллярно-жидкокристаллической или ламеллярно-кристаллической либо обратимой природы, включающей L2, микроэмульсию, изотропную жидкую фазу, шестигранную, мицеллярно-кубическую или двумерно-непрерывную кубическую фазу. Структуры в масляной фазе могут появляться как единичная наноструктура или как комбинация различных наноструктур.
Из настоящего изобретения исключены композиции, содержащие активный элемент:
- 2 мас.% R+ лимонена, 2,6% глицерил-монолинолеата и 0,4 мас.% Pluronic F127,
- 10 мас.% мальтодекстрина, 2 мас.% альфа-токоферил-ацетата, 2,5 мас.% Dimodan U, 0,5 мас.% аскорбиновой кислоты и 0,375 мас.% Pluronic F127,
- 0,51 мас.% соевого масла, 2,49 мас.% Dimodan U, 0,01 мас.% L-лейцина и 0,2 мас.% Tween 80,
- 0,02 мас.% соевого масла, 2,98 мас.% Dimodan U, 0,02 мас.% ксилозы и 0,2 мас.% Tween 80,
- 0,51 мас.% соевого масла, 2,49 мас.% Dimodan U, 0,03 мас.% Lyc-O-Mato (препарат ликопина) и 0,2 мас.% Tween 80,
- 1,1 мас.% соевого масла, 0,3 мас.% свободного фитостерина, 1,7 мас.% Dimodan U и 0,2 мас.% Tween 80.
Таким образом, целью настоящего изобретения является обеспечение новой композиции эмульсии масло-в-воде, которая может использоваться для солюбилизации активных элементов с последующим переносом определенного числа функциональностей.
Настоящее изобретение касается эмульсии масло-в-воде по изобретению для применения в целях повышения растворимости и/или диспергируемости нерастворимых в воде, нерастворимых в масле активных элементов или кристаллических активных элементов, которые выкристаллизовываются при температуре применения или хранения из обычных эмульсий масло-в-воде.
Изобретение касается также эмульсии масло-в-воде по изобретению для применения в целях повышения стабильности, защиты активных элементов от химического распада или окисления в эмульсии масло-в-воде.
Изобретение касается также эмульсии масло-в-воде по изобретению для применения в целях повышения биоактивности, биодоступности, биоиспользуемости или абсорбции активных элементов в процессе переваривания.
Изобретение касается также эмульсии масло-в-воде по изобретению для применения в целях контролирования высвобождения, мгновенного высвобождения или долговременного высвобождения, активных элементов в процессе потребления или переваривания для создания или улучшения функциональности, оказывающей полезное воздействие на здоровье.
Изобретение касается также эмульсии масло-в-воде по изобретению для применения в целях повышения эффективности активного элемента, долговременной эффективности активного элемента или мгновенного высвобождения активного элемента для придания функциональности, оказывающей полезное воздействие на здоровье.
Изобретение касается также эмульсии масло-в-воде по изобретению для применения в целях контролирования высвобождения вкусоароматических веществ или аромата либо вкуса, мгновенного высвобождения аромата или вкусоароматических веществ либо долговременного высвобождения аромата или вкусоароматических веществ для придания новых или улучшенных сенсорных свойств, при этом аромат или вкусоароматические вещества являются активными элементами.
Изобретение касается также эмульсии масло-в-воде по изобретению для применения в целях придания различного вкуса, различной текстуры, восприятия в ротовой полости, покрытия ротовой полости или ощущения сливочной консистенции. В этом случае активным элементом является LPA.
Изобретение касается также эмульсии масло-в-воде по изобретению для применения в целях маскирования вкуса или посторонних привкусов активного элемента, маскирования запаха или побочных запахов активного элемента, структуры, модуляции вкуса или аромата активного элемента. В этом случае сама LPA может быть активным элементом.
Изобретение касается также эмульсии масло-в-воде по изобретению для применения в целях модуляции цвета, сильного потемнения в результате реакции Майяра, повышенного выхода продуктов химической реакции или реакции Майяра в процессе тепловой обработки или микроволнового воздействия, контроля выхода продуктов химической реакции или контроля выхода продуктов реакции Майяра и контроля выхода продуктов химической реакции или контроля выхода продуктов реакции Майяра в ходе тепловой обработки или микроволнового воздействия. И снова активным элементом может служить LPA.
Изобретение касается также эмульсии масло-в-воде по изобретению для применения в целях экстракции активных элементов из любого вида сырья или продуктов для обогащения активных элементов в ISAMULSION, экстракции активных элементов из сырья или продуктов, в полости рта, в процессе потребления, жевания или переваривания с тем, чтобы контролировать их высвобождение для полезного воздействия на здоровье или сенсорное качество. И вновь активным элементом может служить сама LPA.
Изобретение касается также любого вида функциональности, которая базируется на одной из вышеописанных функциональностей или их комбинации, и любого вида функциональности или комбинации вышеописанных функциональностей, которая достигается в результате изменения внутренней структуры капель эмульсии масло-в-воде или изменения структуры всей эмульсии масло-в-воде в целом в процессе тепловой обработки, охлаждения, технологической обработки, жевания, потребления или переваривания во рту.
Настоящее изобретение может использоваться не только для придания функциональности пищевым продуктам, но и продуктам, производимым в других отраслях промышленности, таких как производство кормов для домашних животных, нутрицевтиков, функциональных пищевых продуктов, моющих средств, нутри-косметических средств, косметических изделий, фармацевтических, лекарственных препаратов, красок, продуктов медицинской или агрохимической отраслей промышленности, взрывчатых веществ, текстиля, разработки полезных ископаемых, бурения нефтяных скважин, бумажной промышленности, производства полимеров.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 показывает структуру, обнаруженную внутри капель масла ISAMULSION как функцию α=100·LPA/(LPA + масло).
Фиг.2 показывает крио-ТЕМ микрофотографию типичной ISAMULSION, содержащей капли масла, которые имеют самоорганизующуюся структуру без периодичности.
Фиг.3 показывает диаграмму малоуглового рассеяния рентгеновских лучей (SAXS) в эмульсии ISAMULSION, общей масляной фазе (наноструктурированной добавлением LPA), которая использовалась для приготовления ISAMULSION, и в соответствующей обычной эмульсии (без LPA, без наноструктуры).
Фиг.4 показывает диаграмму малоуглового рассеяния рентгеновских лучей (SAXS) в эмульсиях ISAMULSION, содержащих различные количества LPA, т.е. с различными значениями α (α=100·LPA/(LPA + масло)).
Фиг.5 показывает крио-ТЕМ изображения эмульсий ISAMULSION, в которых внутренняя структура капель масла является мицеллярно-кубической, а пространственной группой является Fd3m.
Фиг.6 показывает крио-ТЕМ изображение капель масла ISAMULSION без периодичной структуры (в присутствии LPA, с наноструктурой): (а) по сравнению с каплями соответствующей обычной эмульсии (в отсутствие LPA, без наноструктуры) (b). Обратите внимание на то, что внутренняя структура, которую можно видеть внутри капель ISAMULSION (фиг.6,а), не видна в каплях масла обычной эмульсии (фиг.6,b).
Фиг.7 (а) показывает диаграмму малоуглового рассеяния рентгеновских лучей (SAXS) в эмульсии ISAMULSION (с LPA, с наноструктурой) и (d) в соответствующей обычной эмульсии (без LPA, без наноструктуры). (b) и (с) соответствуют эмульсиям ISAMULSION с высоким содержанием масла и низким содержанием LPA.
Фиг.8 показывает диаграмму псевдо-бинарной фазы смеси насыщенных и ненасыщенных моноглицеридов в присутствии 20% воды.
Фиг.9 показывает схематическое изображение капли масла ISAMULSION, которая содержит гидрофильные домены. Обратите внимание на то, что гидрофильные домены могут быть сферическими или несферическими, т.е. в виде столбиков, дисков или канальцев. Показаны примеры возможной локализации активных молекул.
Фиг.10 показывает диаграмму малоуглового рассеяния рентгеновских лучей (SAXS) в эмульсии ISAMULSION, содержащей капли масла, которые имеют перевернутую мицеллярно-кубическую структуру.
Фиг.11 показывает диаграмму малоуглового рассеяния рентгеновских лучей (SAXS) в эмульсиях ISAMULSION, приготовленных с маслом и смесью из монолинолеина (MLO) и диглицерил-моноолеата (DGMO) в качестве LPA.
Фиг.12 показывает диаграммы малоуглового рассеяния рентгеновских лучей (SAXS) в эмульсиях ISAMULSION, приготовленных с маслом и смесью из фосфолипидов (фосфатидилхолин (PC)) и монолинолеина (MLO) в качестве LPA.
Фиг.13 показывает изображения, полученные оптической микроскопией в поляризованном свете, на которых: (а) видны кристаллы фитостеринов, когда свободные фитостерины присутствуют в масле и формируется обычная эмульсия; (b) кристаллы фитостерина не видны, когда свободный фитостерин солюбилизирован в каплях ISAMULSION.
Фиг.14: спустя двое суток хранения обнаружено присутствие высвободившихся ароматических веществ (N-метил-пирол (N-MP) и ацетальдегид (АС)) в случае введения ароматических веществ в воду и в ISAMULSION. Обратите внимание на то, что спустя двое суток хранения ароматические вещества остались стабильными в ISAMULSION, в то время как в воде они претерпели распад. Фиг.14 показывает остаточное процентное содержание ароматических веществ, определение которого проводилось измерением летучих веществ в свободном пространстве над поверхностью образца спустя двое суток хранения как функции структуры капель масла, присутствующих в дисперсии (см. композицию в примере 18).
Фиг.15 - результаты измерения ароматических веществ в свободном пространстве над поверхностью образца с помощью реакции переноса протонов - масс-спектрометрии (PTR-MS, Ionicon Analytik, Innsbruck, Austria) для ISAMULSION и обычной эмульсии. Высвобождение ароматических веществ (сумма масс-концентраций, обнаруженных с помощью PTR-MS) представлено как функция времени.
Фиг.1 представляет типичную последовательность структур, обнаруженных внутри дисперсных капель масла в эмульсии ISAMULSION, как функцию содержания липофильной добавки в % (% LPA=α=100·LPA/(LPA + масло)) и температуры. L2 обозначает обратимую структуру типа микроэмульсии; LC указывает на наличие жидкокристаллической фазы или смеси различных жидкокристаллических фаз. Как показывает фиг.1, специфическая наноразмерная самоорганизующаяся структура формируется при заданной температуре и определенном количестве вводимой липофильной добавки (величина α) внутри капель масла (более подробное описание упомянутых структур см. Evans, D.F.; Wennerström, H. (Eds.); 'The Colloidal Domain', Wiley-VCH, New York (1999)). Количество вводимой LPA позволяет точно контролировать тип самоорганизующейся структуры, количество воды, присутствующее в гидрофильных доменах, количество внутреннего фазоразделяющего слоя и его размер, размер самоорганизующейся наноструктуры, образующейся внутри капель ISAMULSION. В зависимости от вида масла и вида липофильной добавки (LPA) минимальное количество LPA (α), необходимое для инициирования спонтанного образования самоорганизующейся внутренней структуры капель, составляет от 0,1 до 5 мас.% в пересчете на масляную фазу.
Внутреннюю наноразмерную самоорганизующуюся структуру капель масла в эмульсии можно обнаружить с помощью трансмиссионной электронной крио-микроскопии (крио-ТЕМ) или малоуглового рассеяния рентгеновских лучей (SAXS).
Крио-ТЕМ изображение на фиг.2 получено с использованием стандартной методики по Adrian et al. (Adrian et al. Nature, (1984) 308, 32-36). Для замораживания образцов использовались домашние гильотинные ножницы. Капля образца дисперсии (3 мкл) помещалась на медную сетку, покрытую угольной пленкой с отверстиями диаметром примерно 2 мкм. К поверхности сетки со стороны жидкости прижималась фильтровальная бумага (блоттинг) для удаления избытка раствора образца. Сразу после удаления жидкости сетка, удерживаемая пинцетом, приводилась в движение в жидком этане. Замороженные сетки хранились в жидком азоте и переносились в крио-выдерживатель, в котором поддерживалась температура -180°С. Анализ образцов выполнялся в Philips CM12 ТЕМ при напряжении 80 кВ. В целях минимизации потерь электронного пучка процедуры проводились с малыми дозами. В некоторых случаях использовалась камера кустарного изготовления с поддержанием условий окружающей среды, аналогичная описанной Egelhaaf et al. (Egelhaaf et al. J. Microsc. (2000) 200, 128-139). Температура перед разбавлением и стеклованием устанавливалась на уровне 25°С, влажность - 100%. ISAMULSION можно было идентифицировать по наличию мелких блестящих неровностей внутри капель масла. На фиг.2, 6,а представлены полученные с помощью крио-ТЕМ микрофотографии эмульсий ISAMULSION без периодичной структуры, показывающие характеристические расстояния между блестящими неровностями примерно в 7-8 нм. Следует отметить, что такого рода блестящие неровности не обнаруживаются в стандартных неструктурированных эмульсиях, равно как и не наблюдается контрастов внутри капель неструктурированных эмульсий (фиг.6,b).
α
Кривые SAXS на фиг.3 получены с помощью стандартного оборудования (Bergmann et al. J. Appl. Cryst. (2000) 33, 869-875) с использованием генератора рентгеновских лучей (Philips, PW 1730/10), работающего при 40 кВ и 50 мА, с Cu-анодом в виде запаянной трубки. Для преобразования дивергентного полихроматического пучка рентгеновских лучей в сфокусированный линейный пучок Cu К излучения (λ=0,154 нм) использовалось зеркало Гебеля (Göbel). Паттерн 2D рассеяния регистрировался детектором изображающих пластин и интегрировался в одномерную функцию рассеяния I(q) с помощью программного пакета SAXSQuant (Anton Paar, Graz, Austria), где q - длина вектора рассеяния, определяемая как q=(4π/λ)sinθ/2; λ - длина волны, θ - угол рассеяния. Широкие пики профилей рассеяния "считывались" путем приведения указанных данных в соответствие с обобщенным косвенным методом Фурье-преобразования (Bergmann et al. (2000), 33, 1212-1216). Характеристические расстояния задавались d=2π/q. Фиг.3 показывает диаграммы малоуглового рассеяния рентгеновских лучей в эмульсии ISAMULSION (такой же, какая исследовалась на фиг.2) в соответствующей не дисперсной общей масляной фазе (наноструктурированной добавлением LPA), из которой указанная эмульсия была приготовлена, и в соответствующей обычной эмульсии (без LPA, без наноструктуры). Можно видеть, что ISAMULSION показывает такое же положение пиков, что и не дисперсная общая масляная фаза, из которой она была приготовлена. Характеристическое расстояние в случае обеих составляет около 7,5 нм. Это характеристическое расстояние превышает диаметр гидрофильного домена. Следовательно, гидрофильные домены имеют размер менее 7 нм. Квалифицированному в данной области техники специалисту такой малый размер гидрофильных доменов свидетельствует о том, что внутренняя структура капли масла является термодинамически стабильной. Более того, в случае соответствующей обычной эмульсии, в которую LPA не добавлялась (без наноструктуры), пика не наблюдалось. Это является дополнительным доказательством наличия наноразмерной самоорганизующейся структуры внутри капель масла в эмульсии ISAMULSION. Она не изменяется при диспергировании в воде, что указывает на то, что внутренняя структура капель ISAMULSION находится в термодинамически равновесном состоянии.
Фиг.5 показывает крио-ТЕМ изображения с периодичной структурой внутри капель масла. Частицы изображены с разных направлений и под наклоном с целью перехода от одного направления к другому. Для более точного определения плоскостей (или отражений) использовались ускоренные Фурье-преобразования (FFT), а индексация проводилась таким же путем, каким проводилась индексация диаграмм электронной дифракции (J.W.Edington, Practical Electron Microscopy in Materials Science, Phillips, Eindhoven, 1974). Частицы наблюдались под [111] направлением (фиг.5а-с), [332] направлением (фиг.5b-d), [114] направлением (фиг.5e-g), [112] направлением (фиг.5f-h) и под [110] направлением (фиг.5i-j). Первыми четырьмя наблюдаемыми отражениями были {111}, {220}, {311} и {222}, которые идентифицировали мицеллярно-кубическую фазу (пространственная группа Fd3m) как жидкокристаллическую фазу. Такие же эксперименты были проделаны с целью идентификации частиц с другими внутренними структурами. Внутреннюю кристаллографическую структуру частиц можно определить также с помощью SAXS, как показано на фиг.10 (мицеллярно-кубическая, пространственная группа Fd3m) и на фиг.12.
Фиг.9 показывает схематическое изображение капли масла, наноструктурированной добавлением LPA. Структурная характеристика гидрофильного домена приведена на фиг.9. Гидрофильные домены включают полярную часть (головная группа) LPA (а не углеводородную хвостовую часть и не водную часть). Минимальный диаметр гидрофильного домена может составлять около 0,5 нм, что больше или меньше поперечного сечения 2 головных групп, не содержащих молекул воды. Минимальный размер полярной части липофильной добавки или эмульгатора составляет около 0,2 нм. Диаметр молекулы воды около 0,3 нм. Возможная локализация активных молекул показана на фиг.9.
Фиг.13 показывает с применением микроскопии в поляризованном свете наличие кристаллов при солюбилизации свободных (неэтерифицированных) фитостеринов в обычной эмульсии (а) и отсутствие кристаллов при солюбилизации фитостеринов в эмульсии ISAMULSION (b). Общеизвестно, что фитостерины в солюбилизированной форме являются биоусвояемыми, в то время как фитостерины в форме кристаллов являются намного менее биодоступными и биоусвояемыми.
Фиг.14 показывает результаты измерения высвободившихся ароматических веществ в свободном пространстве над поверхностью образца спустя двое суток хранения. По y-оси указано остаточное процентное содержание ароматических веществ, измеренное вышеуказанным методом спустя двое суток хранения. Если ароматические вещества солюбилизированы в эмульсии ISAMULSION, то в этом случае не наблюдается видимого распада ароматических веществ, в то время как при растворении ароматических веществ в воде заметен их интенсивный распад.
Измерения в свободном пространстве над поверхностью образца проводились следующим образом. Анализы выполнялись на газовом хроматографе (GC) HP 6890, оборудованном пламенно-ионизационным детектором (FID) (Agilent, Basel, Switzerland). GC был соединен с масс-спектрометром (5973 MSD, Agilent), работающим в режиме электронной ионизации (ЕI) при 70 эВ. Во всех анализах использовалась капиллярная колонка DB-Wax (30×0,25 мм, толщина пленки 025 микрометра, J&W Scientific, Folsom, USA). Печь поддерживалась при 20°С в течение 3 мин, далее ее температура повышалась при 6°С/мин до 100°С, а затем при 10°С/мин до 240°С. В заключение печь поддерживалась при 240°С в течение 10 мин. В качестве газа-носителя использовался гелий, расход которого составлял 1 мл/мин. После установления равновесия (2 ч) вводились с помощью шприца 2 мл образца, отобранного из свободного пространства над поверхностью образца. Каждый образец приготовлялся в трех экземплярах для GC анализа. Применялись следующие параметры введения с помощью шприца: шприц объемом 2,5 мл пробы из свободного пространства; объем образца 2 мл; температура инкубации 37°С; скорость перемешивания 300 об/мин; продолжительность перемешивания 5 сек; отключение мешалки 2 сек; температура шприца 37°С; скорость наполнения 100 микролитров/сек; задержка во времени на вытягивание шприца 60 сек; скорость введения шприцем 1 мл/сек; предваряющая введение пробы задержка во времени 500 мсек; задержка во времени после введения пробы шприцем 500 мсек; промывка шприца 1 мин. Линейность FID сигнала, зафиксированного в случае каждого ароматического вещества в диапазоне концентраций, представляющих интерес, контролировалась построением калибровочной кривой.
Фиг.15 показывает результаты измерений ароматических веществ в указанном свободном пространстве над поверхностью образца с применением реакции переноса протонов - масс-спектрометра (PTR-MS, Ionicon Analytik, Innsbruck, Austria) для эмульсии ISAMULSION и обычной эмульсии масло-в-воде. Обратите внимание на то, что в эмульсии ISAMULSION по сравнению с обычной эмульсией достигалось мгновенное высвобождение. Для изучения высвобождения ароматических веществ в режиме реального времени использовался PTR-MS. Для обычных эмульсий и для эмульсий ISAMULSION регистрировались полные масс-спектры от m/z 20 до m/z 160. Для достижения более чувствительного масс-детектирования выбор масс осуществлялся как функция хорошей репрезентативности молекулы (молекул), идентифицированной при каждой массе. Для идентификации молекул, высвободившихся из образцов, в отверстии для выхода газов (в течение 5 мин) из печной ячейки жестко закреплялся фильтр-ловушка Теnах. Летучие вещества, десорбированные из фильтра-ловушки Теnах, затем разделялись и анализировались с помощью PTR-MS и газовой хроматографии-масс-спектрометрии (GC-MS).
Примеры
Различные варианты воплощения настоящего изобретения обеспечивают эмульсию масло-в-воде, в которой дисперсные капли масла показывают наноразмерную самоорганизующуюся структуру гидрофильных доменов как следствие присутствия липофильной добавки (LPA). Нижеследующие примеры служат лишь иллюстрацией изобретения и ни в коей мере не ограничивают изобретение, масштаб которого регламентирован описанием и прилагаемой формулой изобретения.
Пример 1. Характерные примеры эмульсии ISAMULSION, полученной путем гомогенизации и содержащей минеральное масло. Настоящий пример приводится с целью показать, как можно охарактеризовать эмульсию ISAMULSION и отличить ее от обычных эмульсий масло-в-воде.
В типичных случаях от 1% до 5 мас.% минерального масла, такого как тетрадекан, добавлялись к 95 мас.% воды, уже содержащей 0,375 мас.% гидрофильного эмульгатора (Tween 80 от Merck или Pluronic F 127 от BASF). Затем к смеси добавлялись от 0,5% до 4 мас.% LPA (глицерил-монолинолеат, эмульгатор TS-PH 039 от Danisco, Норвегия). Общее количество липофильных молекул (минеральное масло + LPA) составило 4,625 мас.%
После этого проводилась обработка ультразвуком в течение 20 минут. ISAMULSION-й характер эмульсий был подтвержден полученными крио-ТЕМ изображениями и кривыми SAXS, представленными на фиг.2 и фиг.3-4. Фиг.2 и фиг.3 были получены на основании таких же характерных примеров с композицией из 2,4 мас.% минерального масла (тетрадекан), 2,2 мас.% LPA, 0,375 мас.% гидрофильного эмульгатора (Pluronic F127) и 95 мас.% воды. В дополнение к этому, были приготовлены и подвергнуты анализу соответствующие общие образцы (не диспергированные образцы, содержащие масло, LPA, избыток воды, но без гидрофильного эмульгатора). Массовое отношение масло (тетрадекан):LPA (глицерил-монолинолеат) составляло 1,1:1,0. Смесь (масло + LPA + вода) нагревалась и перемешивалась с помощью Vortex до получения гомогенного образца. После добавления 0, 5 или 10 мас.% воды к смеси масла с LPA образец стал прозрачным, что указывает на то, что вода полностью солюбилизировала смесь масла с LPA и что сформировалась микроэмульсия W/O. После добавления повышенных количеств воды образец показал разделение на фазы. Отмечено, что образцы, содержащие 15% и 20 мас.% воды, дали такие же кривые SAXS, что и образец соответствующей ISAMULSION (2,4 мас.% минерального масла, 2,2 мас.% LPA, 0,375 мас.% гидрофильного эмульгатора). Это указывает на то, что капли ISAMULSION показывают такое же характеристическое расстояние в 7,5 нм, какое наблюдалось в соответствующих общих фазах (см. фиг.3). Более того, фиг.4 показывает, что эмульсии ISAMULSION начинают формироваться (например, можно наблюдать пик на кривой SAXS) уже при относительно низком содержании LPA и высоком содержании масла (например, 3,9 мас.% минерального масла (тетрадекан) и 0,725 мас.% LPA (глицерил-монолинолеат), 0,375 мас.% гидрофильного эмульгатора (Pluronic F127) и 95% воды). Однако в отсутствие LPA эмульсия ISAMULSION не образуется, как показано на фиг.3 (композиция из 4,625 мас.% масла (тетрадекана), 0,375 мас.% Pluronic F127, 95 мас.% воды). ISAMULSION образуется также и при более высоких количествах LPA (величина α) (пример композиции: 1,32 мас.% тетрадекана, 3,3 мас.% LPA, 0,375 мас.% Pluronic F127). Структура является более упорядоченной, чем при более низком значении α (содержание LPA), и показывает перевернутое мицеллярно-кубическое строение гидрофильных доменов, как показано кривыми SAXS и изображениями крио-ТЕМ (фиг.5 и 10).
Активные элементы могут солюбилизироваться или диспергироваться в эмульсиях ISAMULSION, как описано в примере 1, с целью придания новой или улучшенной функциональности продукту.
Пример 2. Эмульсии ISAMULSION с использованием обогащенного триглицеридами масла. Настоящий пример приводится с целью показать, как можно охарактеризовать ISAMULSION настоящего изобретения.
От 0,5% до 4,5 мас.% соевого масла смешивались с 0,5%-4 мас.% LPA (Dimodan U/J, Danisco, Denmark). Эта смесь добавлялась к 95% воды, содержащей 0,375% гидрофильного эмульгатора (Pluronic F127). Общее количество липофильных молекул (масло + LPA) составило 4,625 мас.% Смесь подвергалась воздействию усилия сдвига в Polytron (Kinematica, Switzerland) в течение пяти минут.
ISAMULSION-й характер эмульсий был подтвержден полученными крио-ТЕМ изображениями (фиг.6,а), SAXS (фиг.7,а) и оценкой соответствующих общих образцов (как это делалось для примера 1). Фиг.6,а-7,а были получены на основании характерных примеров с композицией из 1,525 мас.% обогащенного триглицеридами масла, 3,1 мас.% LPA, 0,375 мас.% гидрофильного эмульгатора (Pluronic F127) и 95 мас.% воды. Никакой внутренней структуры не наблюдалось внутри капель соевого масла в обычной эмульсии, например, в отсутствие LPA (фиг.6,b-7,d). Активные элементы могут солюбилизироваться или диспергироваться в ISAMULSION, описанной в примере 2, для придания новой или улучшенной функциональности продукту.
Пример 3. Эмульсии ISAMULSION, содержащие смеси нескольких LPA. Настоящий пример приводится с целью показать, как можно охарактеризовать эмульсию ISAMULSION.
ISAMULSION, содержащая смесь насыщенных и ненасыщенных моноглицеридов:
от 0 до 1,8 мас.% минерального масла (тетрадекан) добавлялись к 0,2%-2% LPA. LPA представляла собой смесь насыщенных моноглицеридов (Dimodan HR, насыщенные моноглицериды, содержащие 90% глицерил-моностеарата), Danisco, Дания) и ненасыщенных моноглицеридов (Dimodan U/J, Danisco, Дания). Общее количество липофильных молекул (масло + LPA) составило 3%. Смесь добавлялась к 96,7% воды, содержащей 0,3% Tween 80 в качестве гидрофильного эмульгатора. Обработка ультразвуком проводилась в течение 2 минут. Как показано диаграммой псевдобинарной фазы смеси насыщенного моноглицерида (Dimodan HR) с ненасыщенным моноглицеридом (Dimodan U/J), полученной при 20% воды (фиг.8), образование стабильной L2 фазы может быть достигнуто при высоких температурах после добавления насыщенного моноглицерида к ненасыщенному моноглицериду, что указывает на то, что эмульсии ISAMULSION на основе L2 способны формироваться при высоких температурах. Например, в композициях из 1% тетрадекана, 1% насыщенных моноглицеридов, 1% ненасыщенных моноглицеридов, 0,3% Tween 80 и 1% тетрадекана эмульсии ISAMULSION присутствуют и являются стабильными при температурах выше 60°С.
Смеси, содержащие минеральное масло (тетрадекан), глицерил-монолинолеат и диглицерил-моноолеат:
тетрадекан, монолинолеин (MLO), диглицерил-моноолеат (DGMO) добавлялись к 95,375 мас.% воды, уже содержащей 0,375 мас.% гидрофильного эмульгатора (Pluronic F127). Затем проводилась обработка ультразвуком в течение 20 минут. SAXS выявил ISAMULSION-й характер смесей (фиг.11). По сравнению с эмульсиями ISAMULSION, приготовленными только с глицерил-моноолеатом и без DGMO (фиг.11), пики SAXS сдвинулись в направлении увеличенных расстояний, а когда DGMO использовался в комбинации с ненасыщенными моноглицеридами, то гидрофильные домены становились крупнее и внутри капель могло солюбилизироваться большее количество воды. Настоящий пример показывает, что смеси различных LPA можно использовать для формирования характеристической структуры капель масла ISAMULSION.
Эмульсии ISAMULSION, приготовленные с маслом и смесью моноглицерида с фосфолипидом:
минеральное масло (тетрадекан), фосфатидилхолин из соевого масла (PC) и диглицерил-моноолеат (DGMO) добавлялись к 95,375 мас.% воды, уже содержащей 0,375 мас.% гидрофильного эмульгатора (Pluronic F127). Затем проводилась обработка ультразвуком в течение 20 минут.
SAXS выявил ISAMULSION-й характер смесей (фиг.12). Точная композиция приводится на фиг.12. Настоящий пример показывает, что фосфолипиды можно использовать для формирования характеристической структуры капель масла ISAMULSION.
Эмульсия ISAMULSION с использованием масла и смесей эмульгаторов, включающих фосфолипиды в качестве LPA и смесь различных масел:
2,2 мас.% фосфатидилхолина яичного желтка - соевых бобов (Lucas Meyer) смешивались с 2,2 мас.% диолеина и 0,6 мас.% тетрадекана. Полученная смесь добавлялась к 94,625 мас.% воды, содержащей 0,375 мас.% гидрофильного эмульгатора (Pluronic F127). Далее проводилась обработка ультразвуком в течение 40 минут. Сформировалась эмульсия, имеющая типичные признаки ISAMULSION. PC можно также смешать с фосфатидилэтаноламином (РЕ) или другим фосфолипидом для обеспечения типичных признаков ISAMULSION. Можно использовать любую комбинацию различных фосфолипидов и масел и получать типичные эмульсии ISAMULSION, описанные в настоящем изобретении.
Эмульсия ISAMULSION с использованием фосфоэтаноламина (РЕ) в качестве LPA и масла:
2,2 мас.% 1,2-диолеил-sn-глицеро-3-фосфоэтаноламина (AvantiPolar Lipids) смешивались с 0,8 мас.% соевого масла. Полученная смесь добавлялась к 96,7 мас.% воды, содержащей 0,3 мас.% гидрофильного эмульгатора (Pluronic F127). Далее проводилась обработка ультразвуком в течение 40 минут. Сформировалась эмульсия, имеющая типичные признаки ISAMULSION.
Активные элементы могут солюбилизироваться или диспергироваться в ISAMULSION, описанной в примере 3, с целью придания новой или улучшенной функциональности продукту.
Пример 4. ISAMULSION, содержащая ароматизирующее масло для контролирования восприятия аромата
2,3 мас.% эфирного масла (R + лимонен) вводились в 95 мас.% воды, уже содержащей 0,4 мас.% гидрофильного эмульгатора (Pluronic F127). К смеси добавлялись 2,3 мас.% LPA (глицерил-монолинолеат). Далее проводилась обработка ультразвуком в течение 20 минут. Образовалась дисперсия. Как и в случае примера 1, SAXS-анализ выявил ISAMULSION-й характер эмульсии. Образование ISAMULSION происходило спонтанно в ходе стадии ультразвуковой обработки. Настоящий пример показывает, что ароматизирующие масла, такие как лимонен, можно использовать в качестве масляной фазы для образования структуры ISAMULSION.
Пример 5. ISAMULSION, содержащая сложный эфир фитостерина и ликопин с улучшенной растворимостью и/или диспергируемостью и биодоступностью
Смесь из 1,08 мас.% сложного эфира фитостерина (ADM), 1,62 мас.% Dimodan U/J (LPA0) и 0,0015 мас.% Lyc-O-Mato от Lycored (содержит 10 мас.% ликопина) сначала нагревалась, а затем перемешивалась с помощью мешалки Vortex до образования гомогенного прозрачного раствора. Этот раствор добавлялся к 97,1 мас.% воды, в которой растворены 0,2 мас.% Tween 80. Полученная смесь обрабатывалась ультразвуком в течение 2 минут при 80°С. Сформировалась ISAMULSION, содержащая ликопин, солюбилизированный внутри наноструктуры капель масла. Настоящий пример показывает, что липофильные кристаллические антиоксиданты могут солюбилизироваться внутри структуры капель масла в ISAMULSION, что приводит к образованию эмульсии масло-в-воде.
Пример 6. ISAMULSION, содержащая свободные фитостерины с улучшенной растворимостью и/или диспергируемостью и биодоступностью
Смесь из 0,44 мас.% свободного фитостерина (ADM), 1,65 мас.% ненасыщенного моноглицерида (Dimodan U/J, Danisco) и 1,06 мас.% соевого масла сначала нагревалась до 120°С для растворения фитостерина и получения раствора. 0,2 мас.% Tween 80 диспергировались в 96,65 мас.% воды. Раствор Tween 80 нагревался до 80°С, и расплавленная смесь из фитостерина, моноглицерида и соевого масла добавлялась при 80°С к раствору Tween 80. Обработка ультразвуком проводилась при 80°С в течение 2 минут. В результате этого сформировалась ISAMULSION; полученная эмульсия не содержала кристаллов, что подтвердилось поляризованной микроскопией. Полученную ISAMULSION можно использовать для повышения биодоступности фитостеринов. Если такой же способ применить для приготовления обычной эмульсии, содержащей даже меньшее количество свободных фитостеринов (0,31 мас.% свободного фитостерина и 2,75% мас. соевого масла, 0,2 мас.% Tween 80 и 96,74 мас.% воды), то после обработки можно наблюдать образование большого числа кристаллов.
Пример 7. Молоко, содержащее свободный фитостерин в ISAMULSION для повышения растворимости и/или диспергируемости и биодоступности
Смесь из 0,45 мас.% свободного фитостерина (ADM), 1,67 мас.% ненасыщенного моноглицерида (Dimodan U/J, Danisco) и 1,07 мас.% соевого масла сначала нагревалась до 120°С для растворения фитостеринов и получения раствора. 96,81 мас.% обезжиренного молока (молоко Cremo (0% жира), Швейцария) нагревались до 80°С. Затем к молоку добавлялся раствор липидов и при 80°С проводилась обработка ультразвуком. После охлаждения молока не наблюдалось образования кристаллов, что подтвердила микроскопия в поляризованном свете (фиг.13,b). Затем молоко, содержащее свободный фитостерин, солюбилизированный в ISAMULSION, пастеризовалось при 63°С в течение 30 минут. Образования кристаллов не наблюдалось в продолжение 4 недель хранения при 4°С. Если такой же способ применить для приготовления обычной эмульсии (0,39 мас.% свободного фитостерина, 2,37% мас. соевого масла и 97,24 мас.% молока с 0% жира), то после обработки (фиг.13,а) и после пастеризации можно наблюдать образование большого числа кристаллов.
Пример 8. Молоко, содержащее свободный фитостерин и молочный жир для повышения растворимости и/или диспергируемости и биодоступности
Смесь из 0,42 мас.% свободных фитостеринов (ADM), 1,59 мас.% ненасыщенного моноглицерида (Dimodan U/J или Dimodan M090, Danisco) и 1,02 мас.% молочного жира сначала нагревалась до 120°С для растворения фитостеринов и получения раствора. Обезжиренное молоко (молоко Cremo (0% жира) от Coop, Швейцария) нагревалось до 80°С. Затем к 96,97 мас.% молока добавлялся раствор липидов и при 80°С проводилась обработка ультразвуком. После обработки и охлаждения молока до комнатной температуры не наблюдалось образования кристаллов стеринов, что подтвердила микроскопия в поляризованном свете.
Пример 9. ISAMULSION, содержащая лютеин для повышения растворимости и/или диспергируемости и биодоступности
Смесь из 0,001 г лютеина, 0,4 г соевого масла и 0,6 г Dimodan U/J нагревалась до образования гомогенного и прозрачного раствора. 0,2 г Tween 80 растворялись в 19 г воды, нагретой до 80°С. Смесь липидов, нагретая до 80°С, добавлялась к раствору Tween при 80°С. Обработка ультразвуком проводилась в течение 2 минут. Сформировалась ISAMULSION, в которой после охлаждения образца до комнатной температуры не было обнаружено кристаллов с помощью микроскопии в поляризованном свете.
Пример 10. ISAMULSION, содержащая свободные фитостерины и сложные эфиры фитостеринов в качестве масляной фазы для повышения растворимости и/или диспергируемости и биодоступности
Смесь из 0,21 мас.% свободного фитостерина (ADM), 0,79 мас.% ненасыщенного моноглицерида (Dimodan U/J или Dimodan M090, Danisco) и 0,52 мас.% сложного эфира фитостерина (Danisco) сначала нагревалась до 120°С для растворения свободного фитостерина и образования раствора. 0,2 мас.% Tween 80 диспергировались в 98,28 мас.% воды. Раствор Tween 80 нагревался до 80°С, и к раствору Tween 80 добавлялась смесь липидов при 80°С. Обработка ультразвуком проводилась при 80°С в течение 2 минут. В результате сформировалась ISAMULSION, в которой не было обнаружено кристаллов при микроскопии в поляризованном свете.
Пример 11. Молоко, содержащее свободный фитостерин и сложный эфир фитостерина в качестве масляной фазы для повышения растворимости и/или диспергируемости и биодоступности
Смесь из 0,21 мас.% свободного фитостерина (ADM), 0,79 мас.% ненасыщенного моноглицерида (Dimodan U/J или Dimodan M090, Danisco) и 0,52 мас.% сложного эфира фитостерина (Danisco) сначала нагревалась до 120°С для растворения фитостерина и образования раствора. 98,48 мас.% обезжиренного молока (молоко Cremo (0% жира), Швейцария) нагревались до 80°С. Затем к молоку добавлялся раствор липидов и при 80°С проводилась обработка ультразвуком. После обработки и охлаждения молока до комнатной температуры не наблюдалось образования кристаллов стерина, что подтвердила микроскопия в поляризованном свете.
Пример 12. ISAMULSION, содержащая аскорбилпальмитат для повышения растворимости и/или диспергируемости и биодоступности
Смешивались 0,01 мас.% аскорбилпальмитата и 0,594 мас.% Dimodan U/J, и смесь нагревалась для растворения аскорбилпальмитата. Затем в полученный гомогенный раствор добавлялись 0,3996 мас.% соевого масла. Полученный липидный раствор добавлялся при 80°С к 0,1 мас.% казеината натрия, введенного в 98,9 мас.% воды при 80°С. Обработка ультразвуком проводилась в течение 2 минут при 80°С. После обработки сформировалась ISAMULSION. При охлаждении до комнатной температуры не было обнаружено кристаллов микроскопией в поляризованном свете.
Пример 13. ISAMULSION, содержащая полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК), витамин Е и витамин С для защиты ПНЖК от окисления
2 мас.% рыбьего жира (SOFINOL SA, Manno, Швейцария) смешивались с 2,625 мас.% Dimodan U/J и 0,001 мас.% витамина E (смесь токоферолов Covi-Ox T70 от Cognis, шт.Цинциннати, США) до получения гомогенного раствора. Затем липидный раствор добавлялся к 0,375 мас.% Tween 80, введенным в 95 мас.% воды. Обработка ультразвуком проводилась в течение 2 минут. По окончании обработки сформировалась ISAMULSION. Затем в ISAMULSION добавлялся 0,001 мас.% витамина С (Fluka, Buchs, Швейцария).
Пример 14. Эмульсии ISAMULSION, содержащие аскорбилпальмитат в большом количестве
0,2% аскорбилпальмитата (Danisco, Дания) смешивались с 2% Dimodan U, и смесь нагревалась до 60°С для получения раствора. Затем в липидную смесь добавлялся 1% соевого масла, и общая смесь вводилась в 96,3% воды, содержащей 0,5% Tween 80. Обработка ультразвуком проводилась в течение 5 минут при 60°С. Сформировалась ISAMULSION, которая содержала солюбилизированный аскорбилпальмитат и в которой не было обнаружено кристаллов при микроскопии в поляризованном свете.
Пример 15. Молоко, содержащее ПНЖК, защищенные от окисления
0,05 г аскорбилпальмитата растворялись при 60°С в 5 г Dimodan U. Смесь из аскорбилпальмитата и Dimodan U растворялась в 95 г рыбьего жира с образованием липофильного раствора. 0,6 г этого липофильного раствора добавлялись к 20 г обезжиренного молока (Cremo (0% жира), Швейцария). Для получения ISAMULSION проводилась обработка ультразвуком.
Пример 16. Эмульсии ISAMULSION, которые содержат полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК), витамин Е и аскорбилпальмитат и используются для защиты ПНЖК от окисления
0,002 мас.% аскорбилпальмитата смешивались с 2,625 мас.% Dimodan U, и смесь нагревалась для растворения аскорбилпальмитата. 2 мас.% рыбьего жира (SOFINOL SA, Manno, Швейцария) смешивались с 0,001 мас.% витамина Е (смесь токоферолов Covi-Ox T70, Cognis, шт.Цинциннати, США), и эта смесь добавлялась к гомогенному раствору. 0,001 мас.% Полученный липидный раствор добавлялся к 0,375 мас.% Tween 80, введенным в 95 мас.% воды. Обработка ультразвуком проводилась в течение 2 минут. По окончании обработки сформировалась ISAMULSION, в которой рыбий жир надежно защищает от окисления.
Пример 17. ISAMULSION, которая содержит свободный фитостерин, полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК), витамин Е и аскорбилпальмитат и используется для переноса ПНЖК и предупреждения абсорбции холестерина
0,002 мас.% аскорбилпальмитата смешивались с 2,625 мас.% Dimodan U, и смесь нагревалась для растворения аскорбилпальмитата. 1,45 мас.% рыбьего жира (SOFINOL SA, Manno, Швейцария), 0,55 мас.% свободного фитостерина и 0,001 мас.% витамина Е (смесь токоферолов Covi-Ox T70, Cognis, шт.Цинциннати, США) добавлялись к гомогенному раствору. 0,001 мас.% Липидная смесь нагревалась до получения гомогенного раствора. Полученный липидный раствор добавлялся при 80°С к 0,375 мас.% Tween 80, введенным в 95 мас.% воды, предварительно нагретой до 80°С. Обработка ультразвуком проводилась в течение 2 минут. По окончании обработки сформировалась ISAMULSION, в которой не наблюдалось кристаллов при поляризованной микроскопии.
Если такой же способ применить для получения обычной эмульсии, заменив Dimodan U маслом, например, соевым маслом (готовая композиция: 0,002 мас.% аскорбилпальмитата, 2,625 мас.% соевого масла, 1,45 мас.% рыбьего жира, 0,55 мас.% свободного фитостерина, 0,001 мас.% витамина Е, 0,375 мас.% Tween 80, 95% воды) или рыбьим жиром и др., то свободный фитостерин в этом случае не будет солюбилизироваться и под микроскопом можно будет наблюдать образование большого числа крупных кристаллов.
Пример 18. ISAMULSION для предупреждения реакции между N-метил-пиролом и ацетальдегидом с целью повышения химической стабильности
3 мас.% Dimodan U/J, 2 мас.% соевого масла и 0,5 мас.% Tween 80 добавлялись к 94,5 мас.% воды. Для формирования ISAMULSION проводилась обработка ультразвуком в течение 10 минут. Далее в ISAMULSION добавлялись 200 ppm (частей на миллион частей) N-метил-пирола (N-MP) и 200 ppm ацетальдегида (АС). В другом эксперименте 200 ppm N-метил-пирола (N-MP) и 200 ppm ацетальдегида (АС) добавлялись непосредственно в воду.
Фиг.14 показывает остаточную концентрацию ароматических веществ спустя 2 суток хранения в ISAMULSION и в воде. Это наглядно показывает, что интенсивность реакции между АС и N-MP значительно снизилась в ISAMULSION по сравнению с водой.
Пример 19. ISAMULSION для предупреждения реакции между сульфитами и пропаналем с целью повышения химической стабильности
3 мас.% Dimodan U/J, 2 мас.% соевого масла и 0,5 мас.% Tween 80 добавлялись к 94,5 мас.% воды. Для формирования ISAMULSION проводилась обработка ультразвуком в течение 10 минут. Далее в ISAMULSION добавлялись 200 ppm пропаналя и 200 ppm сульфитов. В другом эксперименте 200 ppm пропаналя и 200 ppm сульфитов добавлялись непосредственно в водную фазу. Как и в примере 18, спустя двое суток хранения интенсивность реакции в ISAMULSION значительно снизилась по сравнению с ситуацией, в которой ароматические вещества присутствовали в обычной водной фазе.
Пример 20. ISAMULSION, содержащая гамма-оризанол для повышения растворимости и биодоступности
0,05 г гамма-оризанола, 0,27 г Dimodan U/J, 0,18 г соевого масла нагревались до получения гомогенного раствора и охлаждались до 80°С. 0,1 г Tween 80 растворялся в 9,4 г воды и нагревался до 80°С. Далее оба раствора смешивались вместе и проводилась обработка ультразвуком в течение 2 минут. После охлаждения образца до комнатной температуры не наблюдалось образования кристаллов при поляризационной микроскопии. Если такой же способ применить для получения обычной эмульсии (композиция: 0,5 мас.% гамма-оризанола, 4,5 мас.% соевого масла, 1 мас.% Tween 80 и 94 мас.% воды), то после охлаждения образца до комнатной температуры при микроскопии в поляризованном свете можно будет наблюдать образование большого числа кристаллов.
Пример 21. ISAMULSION для придания такой функциональности, как равномерное покрытие ротовой полости и вкусовое восприятие в ротовой полости
1,507 г подсолнечного масла нагревались и смешивались с 1 г Dimodan U/J до образования гомогенного раствора. Липидный раствор добавлялся к 47,5 г воды, содержащей 0,05 г казеината натрия. Обработка ультразвуком проводилась в течение 2 минут. Полученная ISAMULSION обеспечивала равномерное покрывание ротовой полости. Если таким же способом приготовить обычную эмульсию (композиция: 47,1 г воды, 0,4 г казеината натрия, 2,5 г подсолнечного масла), то покрывание ротовой полости будет хуже.
Пример 22. Концентрированная ISAMULSION с высокой нагрузкой витамина Е ацетатом
1 мас.% казеината натрия диспергировался в 94 мас.% воды. 3% витамин Е-ацетата смешивались с 2% Dimodan U/J до образования гомогенного раствора. Липидный раствор добавлялся к раствору казеината и проводилась обработка ультразвуком в течение 10 минут, пока не сформировалась концентрированная ISAMULSION.
Эту концентрированную ISAMULSION можно легко добавить в любой пищевой продукт или косметическое изделие для обогащения продукта витамин Е-ацетатом. Витамин Е-ацетат гомогенно распределяется в продукте.
Пример 23. ISAMULSION для солюбилизации витамина Е и аскорбилпальмитата с целью улучшения химической стабильности витамина Е и повышения биодоступности и эффективности витамина Е
0,01 мас.% аскорбилпальмитата и 0,595 мас.% Dimodan U/J смешивались и нагревались для растворения аскорбилпальмитата. Затем к образовавшемуся гомогенному раствору добавлялись 0,3986 мас., % витамина Е. Полученный липидный раствор добавлялся к 0,1 мас.% казеината натрия, введенного в 98,9 мас.% воды. Далее проводилась обработка ультразвуком в течение 2 минут. После обработки сформировалась ISAMULSION, которая защищает витамин Е от окисления и повышает, тем самым, эффективность витамина Е.
Пример 24. ISAMULSION, обогащенная натуральными активными элементами за счет экстракции
Смесь из 320 г томатного концентрата и 80 г масла, т.е. смеси соевого масла с Dimodan U/J в соотношении 35:65, нагревалась до 45°С и перемешивалась в кухонном миксере в течение 1 минуты. После центрифугирования смеси в центрифуге Sorvall в течение 1 часа при 5000 об/мин и температуре 40°С получались 60 г масляной фазы. HPLC-анализ этой масляной фазы выявил содержание ликопина порядка 4 мг/100 г экстракта. При повышении температуры экстракции до 60°С, перемешивании смеси в течение 10 минут и после ее центрифугирования содержание ликопина в масляной фазе увеличилось до 20 мг/100 г. 5 г полученной липидной фазы (содержащей Dimodan U/J, соевое масло и экстрагированные активные элементы, включающие ликопин) добавлялись в 94,5 г воды, содержащей 0,5 г Tween 80. Обработка ультразвуком проводилась в течение 5 минут. Сформировалась ISAMULSION, обогащенная биодоступными натуральными активными элементами (экстрагированными из томатного сырья), включающими ликопин.
Пример 25. Стабильный напиток, который содержит смесь липофильных витаминов
10,0 г Eficacia (CNI, Франция) добавлялись к воде Vittel (Nestlè, Франция) и растворялись с применением магнитной мешалки. 80 мг витамина D (DSM, Швейцария), 18 мг витамина К (DSM, Швейцария), 7,2 г витамина Е (DSM, Швейцария), 160 мг витамина А (DSM, Швейцария) растворялись в 3,6 г Dimodan U при 50°С.
Раствор Dimodan U/витаминов добавлялся к раствору Eficacia, и смесь пропускалась в течение 5 минут через гомогенизатор с ротором/статором (Polytron). Далее раствор гомогенизировался в гомогенизаторе Rannie. Первые 100 мл отбрасывались, а остальные 900 мл собирались в бутылку. Образовавшаяся ISAMULSION была физически стабильной (без признаков разделения на фазы, расслоения, образования кольца). Если такой же способ провести с заменой Dimodan U стандартным маслом, таким как соевое масло, то получится обычная эмульсия. Физическая стабильность этой эмульсии будет намного ниже, чем стабильность соответствующей ISAMULSION.
Концентрированная эмульсия разбавляется обычной или ароматизированной водой для получения обогащенного липофильными витаминами напитка.
Пример 26. Ароматизированный напиток
10,0 г Eficacia (CNI, Франция) добавлялись к 980 г воды Vittel (Nestlè, Франция) и растворялись с применением магнитной мешалки. 6,3 т апельсинового эфирного масла добавлялись к 3,6 г Dimodan U при 50°С.
Раствор Dimodan U/эфирного масла добавлялся к Vittel, и смесь пропускалась в течение 5 минут через гомогенизатор с ротором/статором (Polytron). Далее раствор гомогенизировался в гомогенизаторе Rannie. Первые 100 мл отбрасывались, а остальные 900 мл собирались в бутылку. Образовавшаяся ISAMULSION была физически стабильной (без признаков разделения на фазы или расслоения и кольца).
Если такой же способ провести с заменой Dimodan U стандартным маслом, таким как соевое масло (10 г Eficacia, 3,6 т Dimodan U, 3,6 г апельсинового эфирного масла), то получится обычная эмульсия, показывающая более низкую физическую стабильность (с расслоением, кольца спустя несколько дней хранения) по сравнению с физической стабильностью соответствующей ISAMULSION.
Концентрированную эмульсию можно разбавить водой для получения обогащенного липофильными витаминами напитка.
Пример 27. Освежающие напитки, содержащие мятное масло
0,13 мас.% мятного масла и 0,0032 мас.% Dimodan U смешивались и нагревались до образования гомогенного раствора. 0,13 мас.% Eficacia (CNI, Франция) добавлялись к 99,74 мас.% воды и диспергировались с применением магнитной мешалки. Липидная смесь добавлялась к раствору Eficacia. При пропускании общей смеси через гомогенизатор Polytron в течение 10 минут образуется стабильная эмульсия (без расслоения, кольца). Эмульсию можно разбавить для получения освежающего напитка.
Пример 28. Напиток, дающий долговременное освежающее ощущение
0,26 мас.% мятного масла и 0,039 мас.% Dimodan U смешивались и нагревались до образования гомогенного раствора. 0,26 мас.% Eficacia (CNI, Франция) добавлялись к 99,44 мас.% воды и диспергировались с применением магнитной мешалки. Липидная смесь добавлялась к раствору Eficacia. При пропускании общей смеси через гомогенизатор Polytron в течение 10 минут образуется стабильная эмульсия. Эмульсию можно разбавить для получения готового к употреблению напитка, который дает долговременный освежающий эффект.
Пример 29. ISAMULSION, содержащая витамин Е, защищенный от окисления
0,05% аскорбилпальмитата (Danisco, Дания) растворялись при 60°С в 0,6% Dimodan U. 0,4 мас.% d-α-токоферола (Acros Organics, шт. Нью Джерси, США) смешивались со смесью Dimodan U/аскорбилпальмитат. Полученный липидный раствор добавлялся к 98,75% воды, содержащей 0,2% казеината натрия (Emmi, Швейцария). Проводилась обработка ультразвуком в течение 2 минут для получения дисперсии витамина Е, в которой витамин Е защищен от окисления.
Эмульсии ISAMULSION, полученные в соответствии с вышеописанными примерами, можно использовать как таковые или в качестве добавки.
После ознакомления с полным описанием изобретения квалифицированным в данной области специалистам станет понятно, что его практическое воплощение может выполняться в широком и эквивалентном диапазоне условий, композиций и других параметров без ущемления масштаба изобретения или какого-либо из его вариантов.