通过喷雾干燥生产具有交联的聚集蛋白质基质类型的微粒的方法技术

一种通过喷雾干燥生产微粒的方法，包括以下步骤：提供包含水、挥发性二价金属盐、弱酸、5‑15％乳蛋白质或植物蛋白质(w/v)和1‑20％活性剂(w/v)的喷雾干燥原料溶液。调节原料溶液的pH，在该pH下，挥发性二价金属盐基本不溶。然后，在高温下将原料溶液喷雾干燥形成雾化液滴，从而挥发性二价金属盐在高温下离解，释放出二价金属离子，该二价金属离子交联并聚集雾化液滴中的蛋白质，以生产具有交联的聚集蛋白质基质和分散在整个基质中的活性剂的微粒。

A method for the production of particles with crosslinked aggregated protein matrix type by spray drying

A method of producing microparticles by spray drying, which comprises the following steps: providing containing water, volatile two valent metal salt, weak acid, 5 15% milk protein or vegetable protein (w/v) and 1 20% surfactant (w/v) spray drying raw material solution. The pH of the raw material solution is adjusted. Under this pH, the volatile two valence metal salt is insoluble. Then, in the high temperature of the raw material solution spray drying to form droplets, thus the volatile two valent metal salt dissociation at high temperature, the release of two valence metal ions, the two divalent metal ions crosslinking and aggregation of atomized droplets of protein particles to produce with surfactant protein aggregation matrix and dispersed throughout the matrix the cross.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过喷雾干燥生产具有交联的聚集蛋白质基质类型的微粒的方法
本专利技术涉及通过喷雾干燥生产微粒的方法，特别是具有交联和聚集的蛋白质基质类型的微粒，其中所述蛋白质是乳蛋白或植物蛋白。
技术介绍
由于以下两个原因，将液体雾化为小液滴是人们长期研究的重要领域：(1)将液体应用于某些单元操作(特别是干燥、冷却或冷冻)及2)生产具有某种优点(如稳定、易给药/处置及具有特殊加工表面特点)的颗粒/胶囊材料。显然，液体雾化为液滴属于微胶囊化领域，其中将核心(即生物活性)材料插入或包埋到基质中(例如，WO2010119041)，以改善生物活性保护、产品收率，同时还方便后续生产工艺。这些微胶囊化方法的实例包括乳化、流化床包衣、层流射流破碎(laminarjetbreakup)、凝聚、微脂囊、络合、结晶和喷雾干燥。这些方法中的大多数方法需要将液体雾化，雾化可以采用许多技术实现，例如，采用压力喷嘴加压雾化、通常以空气或蒸汽作雾化液的双-流体气体雾化。层流射流破碎(即生产微粒)和喷雾干燥(即转盘雾化)是食品和饲料工业最具前景的加工技术，因为它们的条件温和，没有明显的阻断/堵塞问题，工艺连续且具有商业利益。例如，(采用层流射流破碎)生产具有乳蛋白质基质的微粒的方法是公知的，并且在，例如WO2010119041(Teagasc)中进行了描述。通常，这类微粒是这样生产的：提供变性蛋白质(如乳清蛋白质)和活性剂的悬浮液，采用振动喷嘴处理悬浮液，得到微液滴，然后，立即将这些微液滴浸到酸化浴内，使这些微液滴胶化和固化。虽然这种方法能够得到通过胃时保持完好的球状的大小均匀的微液滴，但是，这种方法需要使用专门的振动喷嘴设备，额外增加了食品公司的费用。因此，食品/饲料生产商，特别是乳制品生产商需要一种采用传统食品加工设备，如喷雾干燥器(参见图1示意图)生产这些微粒的方法。此外，这种方法还需要一个制备变性蛋白质的预热步骤。这种预变性步骤实际上可以合并到高附加值产品的工业操作中；但是，日用品/低值产品生产商仍然需要寻找实用和直接的方法来稳定市场低值产品。此外，采用WO2010119041中的方法制备微粒时，由于微粒尺寸相对较大，会破坏喷雾干燥的雾化过程，不容易进行干燥。为了防止湿润粘稠的微粒沉积在干燥器壁上(参见图2)，微粒在与干燥室的内壁接触之前必须是完全干燥的。因此，要实现正确干燥，微粒的轨迹必须尽可能长时间远离干燥室壁；但是，对于工业喷雾干燥情况来说，这是不切实际的。喷雾干燥是由以下三个基本步骤组成的悬浮颗粒干燥器技术：i)雾化，形成液滴；ii)干燥气体与液滴接触，液体进料转化为液滴；及最后iii)粉末回收，干燥颗粒与干燥气流分离。采用喷雾干燥器生产生物活性稳定的微粒将需要重新设计微粒生产工艺(WO2010119041)，因为喷雾干燥颗粒在干燥室内经过了脱水和雾化，不可能或不合适采用酸化浴。干燥的主要目的包括确保液体达到盘旋速度(discspeed)，并在雾化液体中实现均匀的液滴粒径分布。但是，一旦液滴在空气中，液体内剪切应力的重新调整是有利于液滴/微粒进一步雾化的另一个因素。这是采用喷雾干燥微粒技术的又一个局限。到目前为止，基本没有关于从状态良好的转盘收集交联和聚集的颗粒所需的区域的记录或出版物。与冷冻干燥法相比，当蒸发能力相同时，从安装、投资和操作方面来说，喷雾干燥通常更灵活，更高效，而且更经济。例如，常规规格的药物喷雾干燥器的蒸发能力与5-7台大型冷冻干燥器的蒸发能力相当。但是，在许多情况下，这两种技术相互补充。对于以小瓶形式提供的小批量难干燥的粉末来说，冷冻干燥具有优势，如果需要自由流动的粉末，则喷雾干燥具有优势。因此，采用喷雾干燥来稳定生物活性材料是人们非常感兴趣的一个领域。总之，蛋白质原料溶液喷雾干燥得到非常小的颗粒，由于太小而无法包住活性剂，如益生菌细胞(参见图5和图6)。这个难题的一个可能的解决方案是用振动喷嘴代替喷雾干燥器的雾化器喷嘴，但是，这种方法会导致液滴较大，粘在干燥器壁上(图2)。另一种可能的解决方案是向液体原料中加入交联剂，以制备由交联蛋白质组成的更大的喷雾干燥颗粒，但是，这会使原料液体中的蛋白质在雾化之前交联，导致粘度增加，以及在大多数情况下导致原料液体胶化而无法将原料溶液雾化。US2014/348815公开了一种通过喷雾干燥生产微粒的方法，采用海藻酸钠作为制备微粒基质的聚合物，并采用包含挥发性碱的原料，如氢氧化铵或其它挥发性胺(如肼、甲胺、三甲胺或乙胺)。使用这些挥发性碱将防止微粒分类为食品级产品。此外，由于藻酸盐是非常强的胶凝剂，其在喷雾干燥原料中的使用量非常低，意味着合成的微粒的总固含量非常低，导致基质聚合低，结果得到的基质更弱且更不稳定，降低了干燥期间活性剂(产品)的收率，粒径控制不好。本专利技术的目的是克服这些难题。本专利技术的具体目的是提供一种采用传统的喷雾干燥生产食品级的含有活性成分的微粒的方法，与现有技术相比，该方法的收率更高。
技术实现思路
申请人以无活性的前体形式提供包含蛋白质、酸和交联剂的液体原料溶液，这种无活性前体在干燥室的高温条件下被活化，释放出二价金属交联剂，在雾化液滴阶段，二价金属交联剂交联和聚集蛋白质，从而克服了上面提到的问题。前体交联剂是一种挥发性二价金属盐，这种二价金属盐在原料中不溶，在干燥器的高温条件下离解，释放出作为活性交联剂的二价金属离子。原料包含一种弱酸，该弱酸将原料的pH保持在挥发性二价金属盐溶解的pH之上，消除了对挥发性碱的需求。采用乳蛋白质或植物蛋白质作为基质形成剂(与藻酸盐截然相反)，可以配制总固含量更高的喷雾干燥原料，因此，基质聚合水平更高，改善了微粒的稳定性和收率。特别是，采用本专利技术的方法，能够生产活性剂收率为微粒的50％至80％(w/w)以上的微粒，与现有技术的方法活性剂(产品)收率大约为11％-13％相比，改善非常明显。因此，本专利技术的第一个方面是提供一种通过喷雾干燥生产微粒的方法，该方法包括以下步骤：提供包含水、挥发性二价金属盐、弱酸、蛋白质(例如5-15％w/v)和活性剂(例如1-20％w/v)的喷雾干燥原料溶液，原料溶液具有一pH，在该pH下，挥发性二价金属盐基本不溶；在高温下将原料溶液喷雾干燥，形成雾化液滴，从而挥发性二价金属盐在高温下离解，释放出二价金属离子，该二价金属离子交联，随后聚集雾化液滴中的蛋白质，得到具有交联的聚集蛋白质基质和分散在整个基质中的活性剂的微粒。在一个实施例中，原料包括水胶体。这样可以形成基质蛋白质-水胶体聚合交联基质，已经证实其提供了一种更强大的基质并因此改善了活性剂的稳定性。本专利技术还提供一种适合喷雾干燥的液体原料，包括水、挥发性二价金属盐、弱酸、蛋白质(例如5-15％w/v)，和活性剂(例如1-20％w/v)，原料溶液具有一pH，在该pH下，挥发性二价金属盐基本不溶。应该理解的是，弱酸、盐和蛋白质的含量可以变化，但是，蛋白质的含量通常采用5-15％(w/v)，弱酸和盐的浓度可以调节，以确保盐在原料悬浮液中不溶，在干燥室内时有足够的盐用于交联和聚集雾化液滴中的蛋白质。一般说来，原料中采用0.2至2.2M弱酸水溶液。一般说来，原料中采用0.1至2.0M挥发性二价金属盐悬浮液。一般说来，pH呈酸性，通常采用在酸性pH下不溶的盐。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过喷雾干燥生产微粒的方法，所述方法包括以下步骤：提供包含水、挥发性二价金属盐、弱酸、5‑15％(w/v)乳蛋白质或植物蛋白质和活性剂(w/v)的食品级喷雾干燥原料溶液，所述原料溶液具有一pH，在该pH下，所述挥发性二价金属盐基本不溶；在高温下将原料溶液喷雾干燥，形成雾化液滴，从而挥发性二价金属盐在高温下离解，释放出二价金属离子，该二价金属离子交联和聚集雾化液滴中的蛋白质，以生产具有交联的聚集蛋白质基质和分散在整个基质中的活性剂的微粒。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.21 GB 1508745.51.一种通过喷雾干燥生产微粒的方法，所述方法包括以下步骤：提供包含水、挥发性二价金属盐、弱酸、5-15％(w/v)乳蛋白质或植物蛋白质和活性剂(w/v)的食品级喷雾干燥原料溶液，所述原料溶液具有一pH，在该pH下，所述挥发性二价金属盐基本不溶；在高温下将原料溶液喷雾干燥，形成雾化液滴，从而挥发性二价金属盐在高温下离解，释放出二价金属离子，该二价金属离子交联和聚集雾化液滴中的蛋白质，以生产具有交联的聚集蛋白质基质和分散在整个基质中的活性剂的微粒。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述喷雾干燥原料包含1-10％(w/v)水胶体。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述喷雾干燥原料包含1-3％(w/v)水胶体。4.根据权利要求2或3所述的方法，其中所述水胶体选自FOS、GOS、角叉菜胶和瓜尔豆胶。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述喷雾干燥原料包含1-3％(w/v)FOS。6.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述活性剂是细胞，且其中喷雾干燥原料包含1-20％活性剂(w/v)。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述原料的固含量是40-70％。8.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述活性剂是化合物，其其中喷雾干燥原料包含30-60％活性剂(w/v)。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述原料的固含量是50-80％。10.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述挥发性二价金属盐选自二价金属离子碳酸盐、二价金属离子氯化物、二价金属离子磷酸盐、二价金属离子柠檬酸盐、二价金属离子抗坏血酸盐、二价金属离子HMB或它们的混合物。11.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述弱酸选自抗坏血酸或琥珀酸或它们的混合物。12.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述蛋白质是乳蛋白质，选自UHT奶、牛奶蛋白、脱脂奶粉或它们的混合物。13.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述植物蛋白质选自豌豆蛋白质、大米蛋白质、小麦蛋白质或它们的混合物。14.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中喷雾干燥原料溶液通过以下步骤制备：配制弱酸水溶液；配制挥发性二价金属盐的水分散体；将所述溶液与分散体混合，以提供弱酸/挥发性二价金属盐分散体，调节pH，使得所述挥发性二价金属盐在所述分散体中基本上不溶；配制蛋白质水分散体；将活性剂与蛋白质水分散体...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·布莱尔，M·L·佩雷斯·戈麦斯·德卡迪纳诺斯，R·肯特，
申请(专利权)人：安纳生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：爱尔兰,IE