Gebrauchsfertige, stabile Suspension teilamorpher Carotinoidpartikel

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine gebrauchsfertige, stabile Suspension teilamorpher Carotinoidpartikel, ein Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ihre Verwendung als Zusatz zu Tierfuttermitteln, Lebensmitteln und Nahrungsergänzungsmitteln sowie kosmetischen und pharmazeutischen Mitteln.

Die Stoffklasse der Carotinoide klassifiziert man in zwei Hauptgruppen, die Carotine und die Xanthophylle. Im Unterschied zu den Carotinen, bei denen es sich um reine Polyen-Kohlenwasserstoffe handelt, wie beispielsweise ß-Carotin oder Lycopin, kommen in den Xanthophyllen noch Sauerstoff-Funktionen wie Hydroxy-, Epoxy- und/oder Carbonylgruppen vor. Typische Vertreter dieser Gruppe sind u. a. Astaxanthin, Cantha- xanthin, Lutein und Zeaxanthin.

Diese sowohl synthetisch zugänglichen als auch aus natürlichen Quellen isolierbaren Polyene stellen für die Lebens- und Futtermittelindustrie sowie für den pharmazeutischen Bereich wichtige Färb- und Wirkstoffe dar und sind z. B. wegen ihrer Provitamin- A Aktivität von Interesse.

Sowohl Carotine als auch Xanthophylle sind in Wasser unlöslich, während in Fetten und Ölen eine ebenfalls nur geringe Löslichkeit gefunden wird. Diese begrenzte Löslichkeit sowie die hohe Oxidationsempfindlichkeit stehen einer direkten Anwendung der durch chemische Synthese erhaltenen, relativ grobkörnigen Produkte in der Einfärbung von Lebens- und Futtermitteln entgegen, da die Substanzen in grobkristalliner Form nicht lagerstabil sind und nur schlechte Färbungsergebnisse liefern. Diese für die praktische Verwendung der Carotinoide nachteiligen Effekte wirken sich insbesondere im wässrigen Medium aus, da sie darin gänzlich unlöslich sind.

Nur durch gezielt hergestellte Formulierungen, in denen die Carotinoide in fein verteilter Form und gegebenenfalls durch Schutzkolloide oxidationsgeschützt vorliegen, lassen sich bei der Einfärbung von Lebensmitteln verbesserte Farbausbeuten erzielen. Außerdem führen diese in Futtermitteln verwendeten Formulierungen zu einer höheren Bioverfügbarkeit der Carotinoide, das heißt der Carotine oder Xanthophylle, und damit indirekt zu besseren Färbungseffekten z. B. bei der Eidotter- oder Fischpigmentierung.

Zur Verbesserung der Farbausbeuten und zur Erhöhung der Resorbierbarkeit bzw. Bioverfügbarkeit sind verschiedene Verfahren beschrieben worden, die alle das Ziel haben, die Kristallitgröße der Wirkstoffe zu verkleinern und auf einen Teilchengrößenbereich von kleiner 10 μm zu bringen. Zahlreiche Methoden, u. a. beschrieben in Chimia 21 , 329 (1967), WO 91/06292 sowie in WO 94/1941 1 , bedienen sich dabei der Vermahlung von Carotinoiden mittels einer Kolloidmühle und erzielen damit zum Teil Partikelgrößen von weniger als 2 μm.

In WO 2007/003543 wird beispielsweise ein Mahlverfahren beschrieben, bei dem ß-Carotin als Suspension durch Mahlen in Gegenwart von Saccharose oder Glucose und modifizierter Stärke auf eine Partikelgröße von etwa 0,6 μm zerkleinert wird und die Carotinoid-haltige Suspension anschließend in ein Trockenpulver überführt wird.

Neben den Mahlverfahren existieren eine Reihe von kombinierten Emulgier-/Sprürn trocknungsverfahren, wie sie z. B. in DE-A-12 11 911 oder in EP-A-O 410 236 beschrieben sind.

Gemäß der europäischen Patentschrift EP-B-O 065 193 erfolgt die Herstellung von feinverteilten, pulverförmigen Carotinoidpräparaten dadurch, dass man ein Carotinoid in einem flüchtigen, mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel bei erhöhten Temperaturen, gegebenenfalls unter erhöhtem Druck löst, das Carotinoid durch Mischen mit einer wässrigen Lösung eines Schutzkolloids ausfällt und anschließend sprühtrocknet.

Ein analoges Verfahren zur Herstellung von feinverteilten, pulverförmigen Carotinoidpräparaten wird in EP-A-O 937 412 unter Verwendung von mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmitteln beschrieben.

In der Getränkeindustrie werden Zusatzstoffe in der Regel in Form von flüssigen Konzentraten den Getränken zugesetzt. Es werden sowohl flüssige Formulierungen von Farbstoffen, wie Carotinoiden, angeboten als auch entsprechende wasserlösliche, pul- verförmige Formulierungen, aus denen im Produktionsprozess bei den Getränkeherstellern zunächst eine wässrige Dispersionen des Farbstoffes hergestellt wird.

In EP 0 239 086 werden Emulsionen eines in Öl gelösten Carotinoids beschrieben, wobei zur Stabilisierung der Öltröpfchen eine Mischung aus einem Ester einer langket- tigen Fettsäure mit Ascorbinsäure und einem kaltwasserlöslichen Stärkeprodukt, wie beispielsweise Stärkeoctenylsuccinat, eingesetzt wird. Die Carotinoidkonzentration liegt in diesen Emulsionen zwischen 0,1 und 2 %.

In EP 0 551 638 werden stabile flüssige Emulsionen von fettlöslichen Vitaminen oder Carotinoiden hergestellt, wobei die äußere Phase Glycerin oder ein Glycerin-Wasser- Gemisch ist und als Emulgator und Stabilisator ein Ester der Ascorbinsäure mit lang- kettigen Fettsäuren eingesetzt wird. Im Falle von ß-Carotin zeichnen sich die Präparate durch einen strahlenden Gelbton aus. Die WO 93/04598 beschreibt die Herstellung einer Carotinoidzusammensetzung, enthaltend ein Carotinoid in einem Öl, eine Dispersion eines wasserdispergierbaren Matrixbildners, beispielsweise ein Zucker, und eines Stabilisators, beispielsweise Gelatine oder Casein und einen Emulgator sowie gegebenenfalls ein nicht-öliges Lösungsmittel, wie Glycerin.

Die WO 97/26802 beschreibt gebrauchsfertige wasserdispergierbare Pigmentzusammensetzungen, in denen ein hydrophobes Pigment natürlichen Ursprungs ohne Zusatz von Tensiden in einer wässrigen Phase, die ein Hydrokolloid enthält, dispergiert vor- liegt.

In EP 0 795 585 werden wässrige feinteilige Carotinoidsuspensionen beschrieben, die kein Schutzkolloid sondern mindestens einen speziellen Emulgator enthalten. Der Farbton der erhalten Suspensionen variiert aufgrund der unterschiedlichen Teilchen- große.

In EP 0 832 569 wird die Herstellung Carotinoid-haltiger, kaltwasserdispergierbarer Trockenpulver beschrieben, wobei eine Dispersion eines feinteiligen Carotinoids thermisch behandelt wird, um einen gewünschten Farbton einzustellen.

Die WO 2008/087140 beschreibt flüssige Formulierungen, enthaltend wenigstens ein Carotinoid, wenigstens ein hydrophiles Schutzkolloid und wenigstens einen mit Wasser mischbaren Alkohol.

Kommerziell erhältliche pulverförmige Formulierungen von Carotinoiden weisen eine gute Lagerstabilität auf und zeigen gute Färbeeigenschaften in den verschiedenen Getränkeanwendungen, wie beispielsweise Fruchtsäften, Limonaden, Sportlergetränken, Milchgetränken oder Vitamingetränken. Für die Anwendung in mineralienreichen Sportlergetränken oder bei Verwendung von Trinkwasser mit einem hohen Gehalt an Calci- um- oder Magnesiumionen dürfen die in Flaschen abgefüllten Getränke keine Ringbildung (Aufrahmung), sowie keine Abscheidung der Carotinoidkomponente an der Flaschenwand zeigen.

Nachteilig bei der Verwendung von pulverförmigen Formulierungen von Carotinoiden sind die Gefahr einer Staubentwicklung und damit verbunden eine Verunreinigung der Umgebung, die Gefahr der elektrostatischen Aufladung der Pulver bei Umfüllprozessen sowie die Gefahr der Schaum- oder Klumpenbildung beim Auflösen der Pulver in Wasser. Ebenfalls ist es nachteilig, dass die pulverförmigen Formulierungen von Carotinoiden üblicherweise als wässrige Stammlösungen mit einem Carotinoidgehalt von ca. 0,1 Gew.-% eingesetzt werden, wodurch immer auch merkliche Wassermengen dem zu färbendem Lebensmittel zugeführt werden. Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine gebrauchsfertige, stabile Formulierung von Carotinoiden zur Verfügung zu stellen, die die wünschenswerten Eigenschaften der kommerziell erhältlichen pulverförmigen Formulierungen aufweist, wie beispielsweise eine gute Lagerstabilität im Hinblick auf mikrobiologischen Befall, Farbtonkonstanz während der Lagerung, eine gute thermische Stabilität und Unempfindlichkeit im Einsatz in Calcium- oder Magnesium-haltigen Getränken oder bei Verwendung von Trinkwasser mit einem hohen Gehalt an Calcium- oder Magnesiumionen, jedoch nicht die verarbeitungstechnischen Nachteile einer pulverförmigen Formulierung zeigt. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung lag in der Bereitstellung einer Formulierung von Carotinoiden mit den oben genannten Eigenschaften, wobei die

Formulierung zur Erzeugung eines orange gefärbten und mit Provitamin A angereicherten Lebensmittels, insbesondere eines Getränkes eingesetzt werden kann, und wobei der Farbton von gelborange über orange bis rotorange reichen sollte.

Diese Aufgabe wird durch eine gebrauchsfertige, stabile Suspension teilamorpher Carotinoidpartikel, enthaltend:

1 bis 20 Gew.-% mindestens eines Carotinoids,

0,2 bis 20 Gew.-% eines essbaren Öles, 3 bis 60 Gew.-% eines hydrophilen Schutzkolloids,

5 bis 60 Gew.-% eines physiologisch verträglichen Polyalkohols und

5 bis 60 Gew.-% Wasser,

wobei sich die Gew.-%-Angaben auf die gebrauchsfertige, stabile Suspension bezie- hen, die Summe der Anteile des Carotinoids, des essbaren Öles, des Schutzkolloides, des physiologisch verträglichen Polyalkohols und des Wassers zusammen mindestens 80 Gew.-% beträgt, und das Gewichtsverhältnis zwischen Carotinoid und essbarem Öl von 1 : 0,01 bis 1 : 2 reicht,

gelöst.

Unter dem Merkmal „gebrauchsfertig" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Eigenschaft verstanden, dass die erfindungsgemäße Suspension direkt für ihre Zwecke vom Verwender eingesetzt werden kann, sie also direkt dosierbar ist, beispielswei- se in der Lebensmittelindustrie zum Anfärben von Lebensmitteln oder zur Anreicherung von Lebensmitteln mit Provitamin A (ß-Carotin), wobei sich im Falle von ß-Carotin ein Farbton von gelborange bis rotorange erzeugen lässt.

Unter dem Merkmal „stabil" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung die die mikro- bielle, kolloidale und chemische Stabilität verstanden. Bei der mikrobiellen Stabilität handelt sich um einen bakteriostatischen Effekt. Die kolloidale Stabilität bezieht sich auf eine nicht einsetzende Phasentrennung und Änderung der Farbcharakteristik. Die chemische Stabilität bezieht sich auf eine stabile Farbcharakteristik und den Caroti- noidgehalt.

Die erfindungsgemäße gebrauchsfertige, stabile Suspension enthält 1 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 3 bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 bis 10 Gew.-% eines Carotinoids.

Als Carotinoide können in der erfindungsgemäßen gebrauchsfertigen, stabilen Suspension die bekannten, aus natürlichen Quellen oder synthetisch zugänglichen Vertreter eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind ß-Carotin, Lycopin, Lutein, Astaxanthin, Zeaxanthin, Cryptoxanthin, Citranaxanthin, Canthaxanthin, Echinenon, Bixin, ß-Apo-4- carotinal, ß -Apo-8-carotinal, ß -Apo-4-carotinsäureester, einzeln oder als Mischung. Bevorzugt werden synthetisch hergestellte und aufgereinigte Carotinoide eingesetzt Besonders bevorzugt ist das in der erfindungsgemäßen gebrauchsfertigen, stabilen Suspension enthaltende Carotinoid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus ß-Carotin, Astaxanthin, Canthaxanthin, Citranaxanthin, Lycopin und Lutein. Ganz besonders bevorzugt ist das in der erfindungsgemäßen gebrauchsfertigen, stabilen Suspension enthaltende Carotinoid ß-Carotin, welches insbesondere synthetisch hergestellt wurde.

Die erfindungsgemäße gebrauchsfertige, stabile Suspension enthält 0,2 bis 20 Gew.- %, bevorzugt 0,5 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 5 Gew.-% eines essbaren Öles.

Als essbare Öle kommen prinzipiell physiologisch verträgliche Öle synthetischer, mine- ralischer, pflanzlicher oder tierischer Herkunft in Frage. Beispiele sind Sesamöl, Mais- keimöl, Baumwollsaatöl, Sojabohnenöl, Erdnussöl, Ester mittel-kettiger pflanzlicher Fettsäuren, Oleostearin, Paraffinöl, Glycerylstearat, Isopropylmyristat, Diisopropyladi- pat, 2-Ethylhexansäurecetylstearylester, hydriertes Polyisobuten, Caprylsäu- re/Caprinsäure-Triglyceride, Palmöl, Palmkernöl, Lanolin und PUFAs (polyunsaturated fatty acids, wie Eicosapentaensäure (EPA), Docosahexaensäure (DHA) und alpha- Linolensäure.

Bevorzugt ist das essbare Öl in der erfindungsgemäßen gebrauchsfertigen, stabilen Suspension pflanzlicher oder tierischer Herkunft, wobei es bei 30 ⁰ C flüssig ist, wie Sonnenblumenöl, Palmöl, Palmkernöl, Sesamöl, Maiskeimöl, Baumwollsaatöl, Sojabohnenöl, Erdnussöl, Ester mittelkettiger Triglyceride (sogenannte MCT Öle), Fischöle, wie Makrelen-, Sprotten- oder Lachsöl.

Besonders bevorzugt ist das essbare Öl in der erfindungsgemäßen gebrauchsfertigen, stabilen Suspension ein Pflanzenöl. Ganz besonders bevorzugt ist das essbare Öl ein mittelkettiges Triglycerid (MCT-ÖI). Mittelkettige Triglyceride enthalten weitestgehend nur gesättigte Fettsäuren wie sie beispielsweise in Palmkernöl oder Kokosöl enthalten sind.

In der erfindungsgemäßen gebrauchsfertigen, stabilen Suspension reicht das Ge- Wichtsverhältnis zwischen Carotinoid und essbarem Öl von 1 : 0,01 bis 1 : 2, bevorzugt von 1 : 0,05 bis 1 : 1 ,5, besonders bevorzugt von 1 . 0,2 bis 1 : 1 , insbesondere von 1 : 0,3 bis 1 : 0,7. Bei den beschriebenen Gewichtsverhältnissen von Carotinoid zu essbarem Öl liegen üblicherweise mehr als 50 % des eingesetzten Carotinoids als Feststoff vor und ein geringerer Anteil, das heißt weniger als 50 %, des eingesetzten Carotinoids ist im vorhandenen essbaren Öl gelöst.

Das Carotinoid und das essbare Öl bilden den Hauptbestandteil der hydrophoben Phase der erfindungsgemäßen Suspension, wobei nach jetzigem Kenntnisstand ein Teil des Öls mit den festen Carotinoidpartikeln zusammenhängt, und ein Teil des Öls in Tröpfchenform vorliegt, wobei diese Öltröpfchen nur molekular gelöstes Carotinoid und keinen Carotinoidpartikel enthalten.

Die festen Carotinoidpartikel sind nicht vollständig kristallin, sondern sie sind teilamorph. In der vorliegenden Erfindung wird unter teilamorph ein Kristallinitätsgrad von weniger als 95% verstanden, bevorzugt ein Kristallinitätsgrad von weniger als 70%. Der kristalline bzw. der amorphe Anteil in den Carotinoidteilchen kann beispielsweise durch Röntgenbeugungsmessungen bestimmt werden. Der röntgenamorphe Anteil in den Carotinoidteilchen der erfindungsgemäßen Suspension liegt bevorzugt zwischen 50 und 100 %, insbesondere zwischen 60 und 100 %.

Die erfindungsgemäße gebrauchsfertige, stabile Suspension enthält 3 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 40 Gew.-%, insbesondere 7 bis 30 Gew.-% eines hydrophilen Schutzkolloids.

Als hydrophiles Schutzkolloid kommen in Wasser lösliche oder quellbare Kolloide in Betracht. Vorzugsweise handelt es sich um Schutzkolloide auf Proteinbasis, modifizierte Stärkederivate und modifizierte Cellulosederivate. Schutzkolloide auf Proteinbasis sind insbesondere Casein, Caseinat, Rinder-, Schweine-, oder Fischgelatine, insbesondere sauer oder basisch abgebaute Gelatine mit Bloom-Zahlen im Bereich von 0 bis 250 sowie Gemische davon. Bei den modifizierten Stärkederivaten und Cellulose- derivaten handelt es sich insbesondere um die Ester, beispielsweise Stärke- Octenylsuccinat. Entsprechende Produkte sind im Handel unter der Bezeichnung Puri- ty Gum 2000 von National Starch oder Clear Gum CO 01 von Roquette, Hi Cap 100 oder Capsul von National Starch erhältlich.

Bevorzugt enthält die erfindungsgemäße gebrauchsfertige, stabile Suspension als hydrophiles Schutzkolloid eine chemisch modifizierte Stärke. Unter chemisch modifizierter Stärke sind chemisch und/oder enzymatisch hergestellte Umwandlungsprodukte der Stärke zu verstehen. Dabei kann es sich um Stärkeether, Stärkeester oder Stärkephosphate handeln. Bevorzugte Vertreter aus dieser Gruppe sind Stärkeester, insbesondere Octenyl-Succinat Stärke wie beispielsweise Capsul ^® (Natriumoctenylsuccinat Stärke) von der Fa. National Starch, Cleargum CO 01 von Roquette oder Purity ^® Gum 2000 (Natriumoctenylsuccinat Stärke) von der Fa. National Starch, insbesondere eine Natriumoctenylsuccinat Stärke wie Purity ^® Gum 2000.

Besonders bevorzugt enthält die erfindungsgemäße gebrauchsfertige, stabile Suspension Octenyl-Succinat Stärke als hydrophiles Schutzkolloid.

Die erfindungsgemäße gebrauchsfertige, stabile Suspension enthält 5 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt 25 bis 45 Gew.-%, insbesondere 30 bis 40 Gew.-% eines physiologisch verträglichen Polyalkohols.

Der in der erfindungsgemäßen Suspension vorhandene physiologisch verträgliche Po- lyalkohol weist üblicherweise einen Siedepunkt von mehr als 150 ⁰ C, bevorzugt von mehr als 180 ⁰ C, insbesondere von mehr als 200 ⁰ C bei Normaldruck auf.

Bei dem physiologisch verträglichen Polyalkohol handelt es sich bevorzugt um Glyce- rin, Monoester des Glycerins mit d-Cs-Monocarbonsäuren, Monoether des Glycerin, Propylenglycol oder Sorbitol. Besonders bevorzugt wird Glycerin als physiologisch verträglicher Polyalkohol.

Die erfindungsgemäße gebrauchsfertige, stabile Suspension enthält 5 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt 25 bis 45 Gew.-%, insbesondere 30 bis 40 Gew.-% Wasser.

In der erfindungsgemäßen gebrauchsfertigen, stabilen Suspension beträgt die Summe der Anteile des Carotinoids, des essbaren Öles, des Schutzkolloides, des physiologisch verträglichen Polyalkohols und des Wassers zusammen mindestens 80 Gew.-%, bevorzugt mindestens 90 Gew.-%, insbesondere mindestens 95 Gew.-%.

In der erfindungsgemäßen, gebrauchsfertigen, stabilen Suspension ist der Gehalt einer weiteren Substanz mit emulgierender Wirkung aus der Klasse der Tenside (niedermolekulare Verbindungen) neben dem hydrophilen Schutzkolloid (hochmolekulare Verbindung oder Polymer) üblicherweise kleiner als 2 Gew.-%, bevorzugt kleiner als 1 Gew.-%. Tenside als Substanzen mit emulgierender Wirkung sind beispielsweise Ascorbylpalmitat, Polyglycerin-Fettsäureester, wie Polyglycerin-3-polyricinoleat

(PGPR 90), Sorbitan-Fettsäureester, wie Sorbitanmonostearat (Span 60), PEG(20)- Sorbitolmonooleat, Propylenglykol-Fettsäureester, Saccharoseester von langkettigen Fettsäuren, wie beispielsweise Saccharosemonopalmitat, oder Phospholipide, wie Le- cithin.

Handelt es sich bei der weiteren Substanz mit emulgierender Wirkung um Ascorbyl- palmitat, so ist der Gehalt an Ascorbylpalmitat bevorzugt geringer als 0,5 Gew.-%, besonders bevorzugt geringer als 0,25 Gew.-%, insbesondere geringer als 0,1 Gew.-%, wobei die Gew.-%-Angaben sich auf das Gesamtgewicht der Suspension beziehen.

Zur Erhöhung der Stabilität des Carotinoid in der erfindungsgemäßen, gebrauchsferti- gen, stabilen Suspension gegen oxidativen Abbau ist es vorteilhaft, Stabilisatoren wie d,l-alpha-Tocopherol, t-Butylhydroxytoluol, t-Butylhydroxyanisol, Ascorbinsäure, Salze der Ascorbinsäure oder Ethoxyquin als Antioxidationsmittel zuzusetzen.

Bevorzugt enthält die gebrauchsfertige, stabile Suspension teilamorpher Carotinoidpar- tikel zusätzlich 0,1 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,2 bis 4 Gew.-% mindestens eines Anti- oxidationsmittels, wobei sich die Gew.-%-Angaben auf die gebrauchsfertige, stabile Suspension beziehen. Besonders bevorzugt wird der erfindungsgemäßen, gebrauchsfertigen, stabilen Suspension 0,5 bis 2,0 Gew.-% d,l-alpha-Tocopherol als Antioxidati- onsmittels zugesetzt.

Besonders bevorzugt ist eine erfindungsgemäße, gebrauchsfertige, stabile Suspension enthaltend,

3 bis 10 Gew.-% ß-Carotin als Carotinoid, 1 bis 5 Gew.-% mittelkettiges Triglycerid als essbares Öl,

0,5 bis 2,0 Gew.-% d,l-alpha-Toccopherol

10 bis 24 Gew.-% Octenyl-Succinat Stärke als hydrophiles Schutzkolloid, 30 bis 40 Gew.-% Glycerin als physiologisch verträglichen Polyalkohol und 30 bis 40 Gew.-% Wasser,

wobei die Summe der Anteile von ß-Carotin, mittelkettigem Triglycerid, d,l-alpha-Toccopherol, Octenyl-Succinat Stärke, Glycerin und Wasser zusammen mindestens 95 Gew.-% beträgt, und das Gewichtsverhältnis zwischen ß-Carotin und mittelkettigem Triglycerid von 1 : 0,3 bis 1 : 0,7 reicht.

In der erfindungsgemäßen, gebrauchsfertigen, stabilen Suspension teilamorpher Carotinoidpartikel liegen die teilamorphen Carotinoidpartikel bevorzugt als nanopartikuläre Teilchen vor.

Als nanopartikuläre Teilchen sind solche Teilchen zu verstehen, die eine über Fraunhofer Beugung ermittelte mittlere Teilchengröße D[4,3] von 0,02 bis 100 μm, bevorzugt 0,05 bis 50 μm, besonders bevorzugt 0,05 bis 20 μm, ganz besonders bevorzugt 0,05 bis 5 μm, insbesondere 0,05 bis 1 ,0 μm aufweisen. Der Begriff D[4,3] bezeichnet den volumengewichteten mittleren Durchmesser (siehe Handbuch zu Malvern Mastersizer S, Malvern Instruments Ltd., UK), welcher mittels Fraunhofer Beugung bestimmt werden kann.

Bevorzugt weisen die Carotinoidteilchen in der erfindungsgemäßen Suspension eine mittlere Teilchengröße D[4,3] von 0,05 bis 0,8 μm, bevorzugt 0,1 bis 0,7 μm, insbesondere 0,4 bis 0,6 μm auf.

Besonders bevorzugt aufweisen die Carotinoidpartikel in der erfindungsgemäßen gebrauchsfertigen, stabilen Suspension eine mittlere Teilchengröße von 0,05 bis 0,8 μm, bevorzugt 0,1 bis 0,7 μm, insbesondere 0,4 bis 0,6 μm und durchschnittlich einen röntgenamorphen Anteil zwischen 50 und 100 %, bevorzugt zwischen 60 und 100 % auf.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung einer gebrauchsfertigen, stabilen Suspension teilamorpher Carotinoidpartikel enthaltend:

1 bis 20 Gew.-% mindestens eines Carotinoids, 0,2 bis 20 Gew.-% eines essbaren Öles,

3 bis 60 Gew.-% eines hydrophilen Schutzkolloids,

5 bis 60 Gew.-% eines physiologisch verträglichen Polyalkohols und

5 bis 60 Gew.-% Wasser,

wobei sich die Gew.-%-Angaben auf die gebrauchsfertige, stabile Suspension beziehen, die Summe der Anteile des Carotinoids, des essbaren Öles, des Schutzkolloides, des physiologisch verträglichen Polyalkohols und des Wassers zusammen mindestens 80 Gew.-% beträgt, und das Gewichtsverhältnis zwi-schen Carotinoid und essbarem Öl von 1 : 0,01 bis 1 : 2 reicht,

umfassend die Schritte

a-i) Lösen der Carotinoide zusammen mit dem essbaren Öl in einem mit Wasser mischbaren, organischen Lösungsmittel oder in einer Mischung aus Wasser und einem mit Wasser mischbaren, organischen Lösungs-mittel bei Temperaturen größer als 30 ⁰ C, oder

a2) Lösen der Carotinoide zusammen mit dem essbaren Öl in einem mit Wasser nicht mischbaren, organischen Lösungsmittel,

b) Mischen der nach a-i) oder a2) erhaltenen Lösung mit einer molekular-dispersen oder kolloiddispersen Lösung des Schutzkolloids in einem Gemisch aus Wasser und dem physiologisch verträglichen Polyalkohol, wobei die Carotinoid-haltige hydrophobe Phase als nanodisperse Phase entsteht,

c) Entfernung der in a-i) oder 82) verwendeten organischen Lösungsmittel und Auf- konzentration der gebildeten Suspension auf den gewünschten Gehalt an Carotinoid.

Bevorzugte Ausführungsformen hinsichtlich der Komponenten Carotinoid, essbares Öl, hydrophiles Schutzkolloid, physiologisch verträglicher Polyalkohol und Wasser sowie ihren Einsatzmengen finden sich in den bereits eingangs gemachten Erläuterungen.

Die in der Stufe a-i) des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeten wassermischbaren Lösungsmittel sind vor allem wassermischbare, thermisch stabile, flüchtige, nur Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff enthaltenene Lösungsmittel wie Alkohole, E- ther, Ester, Ketone oder Acetale. Zweckmäßig verwendet man solche Lösungsmittel, die mindestens zu 10% wassermischbar sind, einen Siedepunkt unter 200 ⁰ C aufweisen und/oder weniger als 10 Kohlenstoffatome haben. Besonders bevorzugt werden Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, 1 ,2-Butandiol-1-methylether (1-Methoxy- butanol-2), 1 ,2-Propandiol-1-n-propylether (1-Propoxy-propanol-2), Tetrahydrofuran oder Aceton verwendet.

Der Begriff "ein mit Wasser nicht mischbares organisches Lösungsmittel" steht im Sinne der vorliegenden Erfindung für ein organisches Lösungsmittel mit einer Wasserlöslichkeit bei Normaldruck von weniger als 10 %. Als mögliche Lösungsmittel kommen dabei u.a. halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Methylenchlorid, Chloroform und Tetrachlorkohlenstoff, Carbonsäureester wie Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat, Propylencarbonat, Ethylformiat, Methyl-, Ethyl- oder Isopropylacetat sowie Ether wie Methyl-tert.-butylether in Frage. Bevorzugte, mit Wasser nicht mischbare organische Lösungsmittel sind die folgenden Verbindungen aus der Gruppe, be- stehend aus Dimethylcarbonat, Propylencarbonat, Ethylformiat, Ethylacetat, Isopropylacetat und Methyl-tert.-butylether.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bevorzugt Verfahrensschritt a-i) ausgeführt, wobei das Carotinoid zusammen mit dem essbaren Öl in einem mit Wasser mischba- ren, organischen Lösungsmittel oder in einer Mischung aus Wasser und einem mit Wasser mischbaren, organischen Lösungsmittel bei Temperaturen größer als 30 ⁰ C, vorzugsweise zwischen 50°C und 240 ⁰ C, insbesondere 100°C bis 200°C, besonders bevorzugt 140 ⁰ C bis 180°C, gegebenenfalls unter Druck, gelöst wird.

Da die Einwirkung hoher Temperaturen unter Umständen den gewünschten hohen all-trans Isomerenanteil des Carotinoids, insbesondere auch von ß-Carotin herabsetzen kann, löst man das/die Carotinoid(e) möglichst rasch, beispielsweise im Sekun- denbereich, z. B. in 0,1 bis 10 Sekunden, besonders bevorzugt in weniger als 1 Sekunde. Zur raschen Herstellung der molekulardispersen Lösung kann die Anwendung von erhöhtem Druck, z. B. im Bereich von 20 bar bis 80 bar, vorzugsweise 30 bis 60 bar, vorteilhaft sein.

Die so erhaltene molekulardisperse Lösung versetzt man anschließend in Verfahrensschritt b) direkt mit der gegebenenfalls gekühlten molekular-dispersen oder kolloiddispersen Lösung des Schutzkolloids in einem Gemisch aus Wasser und dem physiologisch verträglichen Polyalkohol, wobei die Lösungsmittelkomponente aus Verfah- rensschritt a-i) in die wässrige Phase überführt wird und die hydrophobe Phase der Carotinoide zusammen mit dem essbaren Öl als nanodisperse Phase entsteht. Bevorzugt stellt sich in Verfahrensschritt b) eine Mischungstemperatur von etwa 35°C bis 80 ⁰ C ein.

Hinsichtlich einer näheren Verfahrens- und Apparatebeschreibung zur oben genannten Dispergierung wird an dieser Stelle auf EP-B-O 065 193 Bezug genommen.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden in Verfahrensschritt c) die in Verfahrensschritt a-i) oder a2) verwendeten organischen Lösungsmittel entfernt und die gebil- dete Suspension durch Entfernen von überschüssigem Wasser auf den gewünschten Gehalt an Carotinoid aufkonzentriert. Der verwendete physiologisch verträgliche Polyalkohol wird auf Grund seines hohen Siedepunktes bei diesem Aufkonzentrationsschritt praktisch nicht entfernt.

Die erfindungsgemäße gebrauchsfertige, stabilen Suspension teilamorpher Carotinoidpartikel zeichnet sich dadurch aus, dass sie gegenüber den aus pulverförmigen Caroti- noidformulierungen herstellbaren wässrigen Stammlösungen im Hinblick auf den Caro- tinoidgehalt wesentlich konzentrierter ist und damit auch Getränkegrundstoffen zugesetzt werden kann, die nur geringe Wassermengen tolerieren. Die erfindungsgemäße Suspension lässt sich problemlos dosieren und zeigt keine unerwünschte Sedimentation.

Weiterhin weist die erfindungsgemäße Suspension eine gute Lagerstabilität im Hinblick auf mikrobiologischen Befall und im Hinblick auf die Farbtonkonstanz während der La- gerung auf. Die erfindungsgemäße Suspension zeigt außerdem eine gute thermische Stabilität und die geforderte Unempfindlichkeit im Einsatz in Calcium- oder Magnesium- haltigen Getränken oder bei Verwendung von Trinkwasser mit einem hohen Gehalt an Calcium- oder Magnesiumionen. Die mit der erfindungsgemäßen Suspension versetzten Getränke weisen eine gute Stabilität hinsichtlich einer unerwünschten Ringbildung (Aufrahmung) auf. Die erfindungsgemäße gebrauchsfertige, stabile Suspension teilamorpher Carotinoidpartikel eignet sich u.a. als Zusatzstoff zu Lebensmittelzubereitungen, beispielsweise zur Färbung von Lebensmitteln wie Getränken, als Mittel für die Herstellung pharmazeutischer und kosmetischer Zubereitungen sowie für die Herstellung von Nah- rungsergänzungspräparaten, beispielsweise von MultiVitaminpräparaten im Human- und Tierbereich. Bevorzugt eignet sich die erfindungsgemäße gebrauchsfertige, stabile Suspension als Zusatz zu Getränken.

Die erfindungsgemäße Suspension weist im Falle des Carotinoids ß-Carotin einen o- rangen Farbton auf und eignet sich zum Färben von Lebensmitteln in dem Farbbereich gelborange bis rotorange. Die ß-Carotin-haltige Suspension dient außerdem zur Anreicherung von Lebensmitteln mit Provitamin A.

Ein weiter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher auch die Verwendung der oben beschriebenen, erfindungsgemäßen gebrauchsfertigen, stabilen Suspension teilamorpher Carotinoidpartikel als Zusatz zu Tierfuttermitteln, Lebensmitteln, Nahrungs- ergänzungsmitteln sowie kosmetischen und pharmazeutischen Mitteln, insbesondere auch als Zusatz bei der Herstellung von Getränken, wobei bevorzugt die erfindungsgemäße Suspension direkt dem Getränk zugesetzt wird.

Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Tierfuttermittel, Lebensmittel und Nahrungsergänzungsmittel, insbesondere ein Getränk, welche die erfindungsgemäße, gebrauchsfertige, stabile Suspension teilamorpher Carotinoidpartikel enthält.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der oben beschriebenen gebrauchsfertigen, stabilen Suspension, wobei das Carotinoid ß-Carotin ist, zum Anreichern von Tierfuttermitteln, Lebensmitteln und Nahrungsergänzungsmit- teln sowie kosmetischen und pharmazeutischen Mitteln mit Provitamin A

Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Anreicherung von Tierfuttermitteln, Lebensmitteln und Nahrungsergänzungsmitteln sowie kosmetischen und pharmazeutischen Mitteln, insbesondere von Getränken, mit Provitamin A durch Zugabe der erfindungsgemäßen, gebrauchsfertigen, stabilen Suspension teilamorpher Carotinoidpartikel, wobei das Carotinoid ß-Carotin ist, zu denselben. Die Erfindung wird durch folgende, die Erfindung jedoch nicht einschränkende Beispiele erläutert:

Beispiele

Beispiel 1 : Herstellung einer ß-Carotin-Suspension

In einer beheizbaren Vorlage wurden bei einer Temperatur von 30 ⁰ C 57 g kristallines ß-Carotin, 27 g MCT-ÖI und 8,4 g α-Tocopherol in 315 g eines azeotropen Isopropa- nol/Wasser-Gemischs suspendiert. Die Wirkstoffsuspension wurde dann auf 73 ⁰ C erwärmt und bei einer Flussrate von 3,4 kg/h kontinuierlich mit weiterem Isopropa- nol/Wasser-Azeotrop der Temperatur 235 ⁰ C und einer Flussrate von 4,8 kg/h in einer Mischkammer vermischt, wobei sich das ß -Carotin bei einer sich einstellenden Mischungstemperatur von 171 ⁰ C bei einem Druck von 65 bar löste. Diese Wirkstofflö- sung wurde unmittelbar in einer zweiten Mischkammer mit einer wässrigen Lösung von 227 g Purity Gum 2000, 286 g Glycerin in 6646 g destilliertem Wasser bei einer Flussrate von 60 kg/h vermischt.

Die bei der Mischung entstandenen Wirkstoffteilchen wiesen im Isopropanol/Wasser- Gemisch eine Teilchengröße von 438 nm auf, bei einem E1/1-Wert von 115 (E1/1 : Ex- tinktion einer 1 gew.-%igen Suspension in einer 1 cm Küvette).

Anschliessend wurde die Wirkstoff-Suspension am Dünnfilmverdampfer auf eine Konzentration von ca. 6,2 Gew.-% Wirkstoffgehalt aufkonzentriert.

Die in Beispiel 1 hergestellte Suspension, die einen ß-Carotin-Gehalt von ca. 6,2 % Gew.-% aufwies, wurde in den nachfolgenden, anwendungstechnischen Untersuchungen mit der Bezeichnung OL gekennzeichnet.

Beispiel 2: Sportgetränk ohne Fruchtsaft (15 ppm ß-Carotin)

Zutaten eingesetzte Menge in g/L

Ascorbinsäure 0,150

Calciumhydrogenphosphat 0,215

Carboxymethylcellulose 2,000

Kaliumdihydrogenphosphat 0,350

Tri-Natriumcitrat 0,486

Natriumbenzoat 0,150

Kaliumsorbat 0,200

Zitronensäure (wasserfrei) 2,500

Saccharose 61 ,000

H ₂ O ad 1000

OL berechnet als ß-Carotin 0,015 Nach dem Ausmischen der Inhaltstoffe wurde das Getränk bei 90 ⁰ C für 60 s pasteurisiert.

Vergleichsbeispiel 2b

Analog wie in Beispiel 2 beschrieben wurde ein Sportgetränk zubereitet, wobei anstelle von der erfindungsgemäßen Suspension OL aus Beispiel 1 eine Stammlösung mit ei- nem ß-Carotin-Gehalt von 0,1 Gew.-%, zubereitet aus dem pulverförmigen kommerziell erhältlichen Produkt Lucarotin ^® 10 CWD/O (10 Gew.-% ß-Carotin), als ß-Carotin-Quelle eingesetzt wurde.

Ergebnis: Es wurde festgestellt, dass die chemische Stabilität ( Beta-Carotin Gehalt, Farbe) des in Beispiel 2 hergestellten Sportgetränkes keinen Nachteil gegenüber dem in Vergleichsbeispiel 2b hergestellten Sportgetränkes aufweist.

Beispiel 3: Milchgetrank (5 ppm ß-Carotin)

Zutaten eingesetzte Menge in g/L

H ₂ O ad 1000

Orangesaftkonzentrat (54 °Brix) 15,046 Fettarme Milch 0,1 % Fett 3,636

Stabilisator Pektin 3,314

Zitronensäure (wasserfrei) 6,179

Äpfelsäure 1 ,612

Calciumchlorid 1 ,075 Triatriumcitrat 1 ,881

Saccharose 107,464

Kaliumsorbat 0,445

Natriumbenzoat 0,493

OL berechnet als ß-Carotin 0,005

Nach der Ausmischung wurde das Getränk bei 200 bar hochdruckhomogenisiert und bei 90 ⁰ C für 60 s pasteurisiert. Beispiel 4: Alkopop (3,5 ppm ß-Carotin)

Zutaten eingesetzte Menge in g/L

Neutral Sprit (23,8 % Vol.) 188,810

Saccharose 49,260

Orangensaftkonzentrat (54 °Brix) 98,820

Zitronensäure 1 ,000

OL berechnet als ß-Carotin 0,0035

Ascorbinsäure 0,150

Natriumbenzoat 0,500

Kaliumsorbat 0,500

H ₂ O ad 1000

Nach der Ausmischung wurde das Getränk bei 200 bar hochdruckhomogenisiert und bei 65 ⁰ C für 60 s pasteurisiert.

Vergleichsbeispiel 4b

Analog wie in Beispiel 4 beschrieben wurde ein Alkopop zubereitet, wobei anstelle von der erfindungsgemäßen Suspension OL aus Beispiel 1 eine Stammlösung mit einem ß-Carotin-Gehalt von 0,1 Gew.-%, zubereitet aus dem pulverförmigen kommerziell erhältlichen Produkt Lucarotin ^® 10 CWD/O, als ß-Carotin-Quelle eingesetzt wurde.

Ergebnis:

Es wurde festgestellt, dass die chemische Stabilität ( Beta-Carotin Gehalt, Farbe) des in Beispiel 4 hergestellten Alkopops keinen Nachteil gegenüber dem in Vergleichsbeispiel 4b hergestellten Alkopop aufweist.

Beispiel 5: Vitamingetränk mit 30 % Fruchtsaft (15 ppm ß-Carotin)

Zutaten eingesetzte Menge in g/L

Saccharose 85,300

Pektin 0,200

Natriumbenzoat 0,200

Kaliumsorbat 0,200

Ascorbinsäure 0,300

Zitronensäure 50 Gew.-% 5,000

Calcium-Lactat-5-Hydrat 4,500

H'2O ad 1000

Orangensaftkonzentrat (54 °Brix) 64,230 OL berechnet als ß-Carotin 0,015

Vitamin E 500 BG 0,070

Nach der Ausmischung wurde das Getränk bei 200 bar hochdruckhomogenisiert und bei 90 ⁰ C für 60 s pasteurisiert.

Beispiel 6: Vitamingetränk mit 100 % Fruchtsaft (30 ppm ß-Carotin)

Zutaten eingesetzte Menge in g/L

Orangensaftkonzentrat (54 °Brix) 220,000

H ₂ O ad 1000

Natriumbenzoat 1 ,000

Ascorbinsäure 0,400 OL berechnet als ß-Carotin 0,03

Nach der Ausmischung wurde das Getränk bei 100 bar hochdruckhomogenisiert und bei 90 ⁰ C für 60 s pasteurisiert.

Beispiel 7: Orangensaftgrundstoff im Cold-Blend-Verfahren (30 pf

Zutaten eingesetzte Menge in g/L

Orangensaftkonzentrat (54 °Brix) 840,000

Natriumbenzoat 3,500

H ₂ O ad 1000

Ascorbinsäure 1 ,500

OL berechnet als ß-Carotin 0,030

Im Cold-Blend-Verfahren wurden alle Zutaten zur Herstellung des Orangensaftgrund- stoffes in -2 ⁰ C kaltes Orangensaftkonzentrat eingearbeitet. Die hohe Viskosität des Getränkemediums sowie die niedrige Temperatur stellte besondere Ansprüche an die ß-Carotin-Formulierung hinsichtlich Stabilität und Verarbeitbarkeit. Beispiel 8: Salatdressing (6,2 ppm ß-Carotin)

Zutaten eingesetzte Menge in g/L

Xanthan 30,000

Senf-Pulver 12,500

Natriumchlorid 40,000

Essig 90,000

Saccharose 1 15,000

H ₂ O ad 1000

Pflanzliches Öl 360,000

OL berechnet als ß-Carotin 0,0062

Die Zutaten wurden gemischt, mit einem Ultra-Turrax homogenisiert und erhitzt.

Beispiel 9: Pudding (2 ppm ß-Carotin)

Zutaten eingesetzte Menge in g/L Maisstärke 64,000 Saccharose 72,000 Milch 3,5 % Fett ad 1000

OL berechnet als ß-Carotin 0,002

Beispiel 10: Eiszubereitung (3 ppm ß-Carotin)

Zutaten eingesetzte Menge in g/L

Milch 3,5 % Fett ad 1000

Sahne 34 % Fett 43,103

Saccharose 196,55

Emulgator Lecithin 2,586

Magermilchpulver 41 ,379

Natriumchlorid 0,862

OL berechnet als ß-Carotin 0,003

Beispiel 11 : Joghurt (5 ppm ß-Carotin)

Zutaten eingesetzte Menge in g/L

Milch 3,5 % Fett ad 1000 Joghurt 150,000

OL berechnet als ß-Carotin 0,005