改性阿拉伯树胶的制作方法

专利名称：改性阿拉伯树胶的制作方法
技术领域：
本发明涉及改性阿拉伯树胶。特别地，本发明涉及与天然阿拉伯树胶相比在诸如乳化性、乳液稳定性、密封能力、粘合性、保护性胶体性质(protective colloid property)和成膜能力之类的性质上有所改进或提高的改性阿拉伯树胶。具体而言，本发明涉及由属于阿拉伯胶树(Acacia senegal)种的阿拉伯树胶获得的改性阿拉伯树胶，该阿拉伯树胶含有具有特定分子量的组分并且其蛋白质分布适于均匀地地提供优越乳化性。
背景技术：
阿拉伯树胶是来自属于豆科(Leguminasae family)金合欢属(尤其是阿拉伯胶树和Acacia seyal的植物树干和树枝的天然渗出物。阿拉伯树胶高度可溶于水，而且其水溶液即使在低浓度下也能提供高乳化性、乳液稳定性、密封能力、粘合性、保护性胶体性质和成膜能力，因此其已经被广泛用作乳化剂、增稠剂、稳定剂、粘合剂和涂覆剂。
阿拉伯树胶产自非洲撒哈拉地区的多个国家，而且由于原产地的土壤和气候以及原树木年龄的不同，阿拉伯树胶的分子量和组分组成差别很大。因此，从产地运来的原始状态的阿拉伯树胶的功能是不一致的，因此使用阿拉伯树胶的制品性质不能始终如一(Williams，P.A.和Phillips，G.O.，(2000)，Handbook of Hydrocolloids(水胶体手册)，pp.155-168，编辑Williams，P.A.和Phillips.G.O.，Woodhead，London andNew York)。在本说明书中，这种阿拉伯树胶仅指“阿拉伯树胶”或“天然阿拉伯树胶”或者“未改性的阿拉伯树胶”，以区别于本发明的“改性阿拉伯树胶”。
如上所述，乳化性是阿拉伯树胶在多种产品中表现出的有用性质之一。已经提出和研究了一些方法以尽可能降低因天然阿拉伯树胶的性质变化而产生的样品间的乳化性变化并且提高乳化性。例如，一种方法包括从阿拉伯树胶中去除金属离子以获得阿拉伯酸并对其进行热改性以提高其乳化性(日本未审专利公开1990-49001号)，而另一种方法包括将阿拉伯树胶在60-140℃下加热不少于30分钟以对干燥损失(loss-on-drying)不超过50wt％的阿拉伯树胶进行改进，从而提高其乳化性(日本未审专利公开2000-166489号)。
然而，这些方法不能令人满意地对阿拉伯树胶进行改进以获得预期的乳化性。因此，仍然需要制造具有均匀质量和改进的乳化性的改性阿拉伯树胶的有效方法。此外，必须开发一种制造下述改性阿拉伯树胶的方法——该树胶具有改进的性质，例如乳液稳定性、密封能力、粘合性、保护性胶体性质或成膜能力，以及上述乳化性，而且由于天然阿拉伯树胶样品之间的变化减少，该树胶具有均匀的质量。
除了前述文献，涉及阿拉伯树胶的文献还包括下列文献1-4，文献1Mikio Nakamura，Pharmaceutics(制药学)，Vol.42，No.1(1982)pp.25-29。
文献2Carbohydrate Research(碳水化合物研究)，246(1993)pp.303-318。
文献3WO02/072862。
文献4日本未审专利公开第1983-18370号。
附图简要说明

图1(A)和(B)表示实验例1中制得的样品1和样品1/36在进行实验例1中所述的GPC-MALLS时获得的色谱图。图1(A)表示样品1(未处理的天然阿拉伯树胶)的色谱图。图1(B)表示样品1/36(热处理改性阿拉伯树胶)的色谱图。
图2表示来自A.seyal种的阿拉伯树胶样品(未处理的天然阿拉伯树胶)在进行实验例1中所述的GPC-MALLS时获得的色谱图。
图3表示实验例2中制得的样品2、2/24和2/48在GPC-MALLS的基础上获得的紫外线吸收图(波长214纳米)，这指明其蛋白质分布。
图4表示实验例2中制得的样品2、2/24和2/48在GPC-MALLS的基础上获得的分子量分布。
图5表示通过对实验例8中的样品3、样品3/24和样品3/48使用可计量抗体(SYCC7)进行间接竞争ELISA获得的免疫抑制率(％)。

发明内容
本发明的第一个目的是提供具有高乳化性的改性阿拉伯树胶，尤其是在乳化性方面具有基本均匀质量的改性阿拉伯树胶。此外，本发明旨在提供一种使用这种改性阿拉伯树胶的乳化剂。
本发明的第二个目的是提供与天然(未改性的)阿拉伯树胶相比在诸如乳化性、乳液稳定性、密封能力、粘合性、保护性胶体性质和成膜能力之类的任意一种或多种性质上有所改进或提高的改性阿拉伯树胶。
本发明的第三个目的是为他人提供表现出与天然(未改性)阿拉伯树胶相同或类似的免疫反应性的安全的改性阿拉伯树胶。
本发明的发明人为实现上述目的进行了大量研究，并且发现通过在特定的条件下加热天然阿拉伯树胶(阿拉伯胶树或Acacia seyal)而使乳化性改进，并且这种具有提高的乳化性的改性阿拉伯树胶的重均分子量和/或蛋白质分布与天然阿拉伯树胶迷宫农闲不同。基于上述发现完全了本发明，而且本发明包括下列方面。
第1项.通过加热来自阿拉伯胶树的阿拉伯树胶获得的重均分子量不低于90万的水溶性改性阿拉伯树胶。
第2项.通过加热来自阿拉伯胶树的阿拉伯树胶获得的重均分子量不低于150万的水溶性改性阿拉伯树胶。
第3项.通过加热来自阿拉伯胶树的阿拉伯树胶获得的重均分子量不低于2百万的水溶性改性阿拉伯树胶。
第4项.通过加热来自阿拉伯胶树的阿拉伯树胶获得的阿拉伯半乳聚糖蛋白质含量不低于17wt％的水溶性改性阿拉伯树胶。
第5项.通过加热来自阿拉伯胶树的阿拉伯树胶获得的重均分子量不低于90万且阿拉伯半乳聚糖蛋白质含量不低于10wt％的水溶性改性阿拉伯树胶。
第6项.项目1至5的水溶性改性阿拉伯树胶，其中水溶性改性阿拉伯树胶和来自阿拉伯胶树的未改性阿拉伯树胶之间通过使用阿拉伯树胶的可计量抗体进行的间接竞争ELISA测得的免疫抑制度之差在±10％以内。
第7项.通过加热来自Acacia seyal的阿拉伯树胶获得的重均分子量不低于250万的水溶性改性阿拉伯树胶。
第8项.通过加热来自Acacia seyal的阿拉伯树胶获得的含蛋白质的高分子量组分的含量不低于25wt％的水溶性改性阿拉伯树胶。
第9项.通过加热来自Acacia seyal的阿拉伯树胶获得的重均分子量不低于150万且含蛋白质的高分子量组分的含量不低于22wt％的水溶性改性阿拉伯树胶。
第10项.根据项目7至9任何一项的水溶性改性阿拉伯树胶，其中该水溶性改性阿拉伯树胶和来自Acacia seyal的未改性阿拉伯树胶之间通过使用阿拉伯树胶的可计量抗体进行的间接竞争ELISA测得的免疫抑制度之差在±10％以内。
第11项.根据项目1至6任何一项的水溶性改性阿拉伯树胶，其是通过将来自阿拉伯胶树的阿拉伯树胶在110℃下加热不少于10小时或者在能够获得基本相同效果的条件下加热获得的。
第12项.根据项目7至10任何一项的水溶性改性阿拉伯树胶，其是通过将来自Acacia seyal的阿拉伯树胶在110℃下加热不少于10小时或者在能够获得基本相同效果的条件下加热获得的。
第13项.一种制造根据项目1至6任何一项的改性阿拉伯树胶的方法，包括将来自阿拉伯胶树的阿拉伯树胶在110℃下加热不少于10小时或者在能够获得基本相同效果的条件下加热的步骤。
第14项.一种制造根据项目7至10任何一项的改性阿拉伯树胶的方法，包括将来自Acacia seyal的阿拉伯树胶在110℃下加热不少于10小时或者在能够获得基本相同效果的条件下加热的步骤。
第15项.一种含有项目1至10的任何一项的改性阿拉伯树胶作为活性组分的乳化剂。
第16项.根据第15项的乳化剂，含有权利要求1和4的任何一项的改性阿拉伯树胶作为活性组分。
第17项.一种新型乳化剂，含有蛋白质分布与来自阿拉伯胶树或Acacia seyal的天然阿拉伯树胶不同并且其阿拉伯半乳聚糖蛋白质含量比来自阿拉伯胶树或Acacia seyal的天然阿拉伯树胶更高的改性阿拉伯树胶作为活性组分。
第18项.一种通过使用项目15或16的乳化剂使疏水物质在亲水溶剂中分散或稳定的方法获得的乳状液，第19项.根据第18项的乳状液，其是O/W乳状液或W/O/W乳状液。
第20项.根据第18项的乳状液，其中疏水物质是一种可食用疏水物质。
第21项.根据项目18至20任何一项的乳状液，其中疏水物质是精油、含油树脂、净油、油基香料、油基色料、油溶性维生素、C18-C22多元不饱和脂肪酸、动物或植物脂肪和油、SAIB和C6-C12脂肪酸甘油三酸酯中的至少一种。
第22项.一种制备乳状液的方法，包括使用项目15的任何乳化剂使疏水物质分散在亲水溶剂中的步骤。
第23项.含有根据项目1至10任何一项的改性阿拉伯树胶作为活性组分的增稠剂、涂覆剂、粘合剂和胶囊用材料(material for capsules)。
第24项.根据项目1至10任何一项的改性阿拉伯树胶用于制备乳化剂的用途。
第25项.根据项目1至10任何一项的改性阿拉伯树胶用于制备乳状液的用途。
第26项.根据权利要求1至10的任何一项的改性阿拉伯树胶用于制备增稠剂、涂覆剂、粘合剂和胶囊材料的用途。
如上所述，本发明提供了一种由阿拉伯胶树种或Acacia seyal种得到的改性阿拉伯树胶，其是分别通过对由阿拉伯胶种或Acacia seyal种得到的天然阿拉伯树胶进行处理而获得。由这些种得到的天然阿拉伯树胶由于其结构的差异而具有不同的分子量、不同的蛋白质分布并具有不同的性质。例如，来自A.senegal的天然阿拉伯树胶是左旋的而且具有大约-30°的比旋度。另一方面，来自A.seyal的天然阿拉伯树胶是右旋的而且具有大约+50°的比旋度。此外，已知与来自A.senegal的阿拉伯树胶相比，来自A.seyal的阿拉伯树胶具有较低的蛋白质氮含量(氮含量)、较低的粘度和不同的糖组成。
具体实施例方式
(1)源自A.senegal的改性阿拉伯树胶(1-1)本发明提供了通过加热来自阿拉伯胶树的阿拉伯树胶而获得的水溶性改性阿拉伯树胶，其重均分子量不低于90万，优选不低于150万，更优选不低于2百万。
使用凝胶渗透色谱法测量重均分子量，其中三个检测器，也就是多角度激光散射(MALLS)检测器、折射率(RI)检测器和紫外线(UV)检测器在线连接。在本说明书中，这种凝胶渗透色谱技术被称作“GPC-MALLS”。根据GPC-MALLS，通过MALLS检测器测量分子量，通过RI检测器测量每种组分的重量(组成比)，并通过紫外线检测器测量蛋白质含量。因此，不用参照分子量已知的标准阿拉伯树胶就可以获得所分析组分的分子量和组成。对于GPC-MALLS的具体原理和特征，参看Idris，O.H.M.，Williams，P.A.Phillips，G.O.；FoodHydrocolloids(食品水胶体)，12，(1998)pp.375-388。
本发明中所用的GPC-MALLS的条件如下·柱Superose(6HR)10/30(Pharmacia(法玛西亚)生物科技公司，瑞典)·流速0.5毫升/分钟·洗脱溶剂0.2M NaCl·样品的制备用洗脱溶剂(0.2M NaCl)稀释待分析的样品。
·样品浓度0.4％(重量/体积)·样品注射量100微升·dn/dc0.141·温度室温·检测器1.MALLS(多角度激光散射)检测器DAWN DSP(美国的Wyatt(怀雅特)技术公司制造)，2.RI检测器，3.紫外线检测器(在214纳米吸收)使用软件，即4.5版ASTRA(Wyatt(怀雅特)技术公司)处理通过在上述条件下进行GPC-MALLS而获得的数据，可以获得阿拉伯树胶组分的各个参数，例如重均分子量、回收率(质量-％)、多分散性数值(P)和回转的均方根半径(Rg)。当将使用RI检测器获得的色谱图上的全部峰都视为一个峰来处理数据时，所得的分子量被看成是本发明的重均分子量(Mwt)(尤其是，“作为一个峰处理的Mwt”)。当RI图开始从色谱图的基线上升时的点被界定为“起点”，RI图下降并与基线相交时的点被界定为“终点”，前述色谱图上的一个峰是指从起点到终点的区域。
对于本发明的改性阿拉伯树胶的重均分子量没有任何限定，只要其不低于90万，但是优选不低于120万，更优选不低于150万，进一步优选不低于2百万。该重均分子量没有特别的上限，只要改性阿拉伯树胶可溶于水；然而，优选为250万或更低。
此外，本发明的改性阿拉伯树胶的特征在于其具有上述重均分子量而且是水溶性的。“水溶性”在本说明书中是指样品几乎完全溶于过量的水，无论水的类型(例如离子交换水或含离子水)或水的温度如何，只要阿拉伯树胶可溶。
即使加入大量的水或加热，水凝胶状阿拉伯树胶也不能溶于水，因此，术语“水溶性”在本说明书中用来区分本发明的改性阿拉伯树胶和不溶于水的水凝胶状阿拉伯树胶。换言之，本发明的改性阿拉伯树胶不包括不溶于水的改性聚合阿拉伯树胶，例如水凝胶，等等。
此外，优选本发明的改性阿拉伯树胶具有前述重均分子量、是水溶性的、而且在免疫反应性方面与未改性的阿拉伯树胶相同或相似。短语“在免疫反应性方面与未改性的阿拉伯树胶相同或相似”是指改性阿拉伯树胶和来自阿拉伯胶树的未改性阿拉伯树胶的免疫抑制度之差在±10％以内，这是通过使用例如“SYCC7”的阿拉伯树胶的可计量抗体进行间接竞争ELISA来测量的[Thurston，M.I.等，Detection ofgum from Acacia seyal and species of combretum in mixtures with A.senegal using monoclonal antibodies(使用单克隆抗体，对来自Acaciaseyal和风车子与阿拉伯胶树的混种的树胶的检测)，Food & AgricImmunol.，10237-241(1998)；Thurston，M.I.等，Effct of heat and pHon carbohydrate epitopes from Acacia senegal by specific monoclonalantibodies(通过特定的单克隆抗体，热和pH在由阿拉伯胶树得到的碳水化合物表体上的效果)，Food & Agric，Immunol.，11145-153(1999)]。
本发明的改性阿拉伯树胶的形态不限，可以是包括块状、珠状、粗粉、颗粒、丸粒和粉末在内的任何形态。
可以通过使用恒温箱或加热器(例如烘箱)将来自阿拉伯胶树的阿拉伯树胶在110℃下加热不少于10小时来制备本发明的改性阿拉伯树胶。
在此
具体实施例方式
中用作原材料的未改性阿拉伯树胶(A.Senegal)是从金合欢属豆科的阿拉伯胶树或任何其它属于该属的树木的树干和树枝中获得的天然渗出物。也可以使用已经处理过(例如提纯处理、脱盐处理、粉碎、或喷雾干燥等等)的未改性阿拉伯树胶。
从埃塞俄比亚到塞内加尔的北非和西非国家(埃塞俄比亚、苏丹、塞内加尔、尼日利亚、尼日尔和加纳)、东非国家(例如肯尼亚和乌干达)、非洲撒哈拉区域以及尼罗河支流流域均出产未改性阿拉伯树胶(A.senegal)。无论其来源，本发明中可以使用上述任何区域出产的未改性阿拉伯树胶(A.senegal)。
此外，对未改性阿拉伯树胶(A.senegal)的水含量没有特别限定。市售的未改性阿拉伯树胶(A.senegal)在105℃下加热干燥6小时后水含量的降低(干燥损耗)通常不超过40wt％，优选不超过30wt％，更优选不超过20wt％。在本发明中，具有这种水含量或表现出水含量降低(干燥损耗)的未改性阿拉伯树胶(A.senegal)可以不受限制地使用。
未改性阿拉伯树胶(A.senegal)通常可以块状、珠状、粗粉、颗粒、丸粒和粉末(包括喷雾干燥粉末)的形态进行销售。然而，在本发明中，可以没有限制地使用任何形态的未改性阿拉伯树胶(A.senegal)作为待加工的原材料。可以使用平均粒径为几十微米至几百微米的喷雾干燥阿拉伯树胶粉末。对于平均粒径没有特别的上限，但是从改性效率的角度考虑，优选平均粒径不超过100毫米。优选平均粒径为1毫米至100毫米，更优选为2毫米至50毫米。
加热未改性阿拉伯树胶(A.senegal)的方法的例子包括如上所述使用烘箱(恒温箱)将未改性阿拉伯树胶在110℃下加热10小时以上。优选的热处理是将未改性阿拉伯树胶(A.senegal)在110℃下加热不少于15小时，更优选不少于24小时，进一步优选不少于48小时。根据进行热处理的未改性阿拉伯树胶(A.senegal)的类型，在110℃下加热时加热持续时间的上限可以是大约72小时。只要可以获得具有本说明书中指定分子量并且可溶于水的改性阿拉伯树胶，加热方法不限于上述例子，而且可以任意选择加热温度、加热持续时间、加热工具、和加热条件(相对湿度、开放或封闭系统)。通过在上述条件下进行热处理获得的本发明的效果也可以通过下述方法获得其中在低于110℃的温度下将未改性阿拉伯树胶加热10小时以上或者在高于110℃的温度下加热较短的时间。具体而言，可以将未改性阿拉伯树胶在80℃下加热3天至1星期或更长时间的方法作为前述情况的一个例子。当使用微波辐射而非烘箱加热未改性阿拉伯树胶时，可以在较短的时间内获得相同的效果。此外，在无氧情况下，例如在氮取代条件下进行的热处理是合乎需要的，因为这可以防止阿拉伯树胶变色。
(1-2)本发明还提供了通过加热来自阿拉伯胶树(Acacia senegal)的阿拉伯树胶而获得的含有至少17wt％阿拉伯半乳聚糖蛋白质的水溶性改性阿拉伯树胶。
阿拉伯半乳聚糖蛋白质(下文简称为“AGP”)和阿拉伯半乳聚糖(AG)以及糖蛋白(GP)一样是阿拉伯树胶所含的三种主要组分之一。未改性阿拉伯树胶(A.senegal)通常含有5-15wt％的AGP。
可以通过上述GPC-MALLS测定阿拉伯树胶(未改性阿拉伯树胶和改性阿拉伯树胶)中AGP的含量。具体而言，当使用RI检测器获得的色谱图的RI图被分成两部分，也就是描记第一洗脱部分的峰1(高分子量部分)和描记后一洗脱部分的峰2(低分子量部分)，然后用4.5版ASTRA(Wyatt(怀雅特)技术公司)软件处理数据时，所得峰1的回收率(质量-％)相当于阿拉伯树胶的AGP含量(wt％)。参照色谱图(图1(A))对其进行详细描述，该色谱图显示了使用GPC-MALLS分析未改性阿拉伯树胶(A.senegal)的结果。在该RI色谱图中，RI图开始从色谱图的基线上升时的点被界定为“起点”，而RI图下降并与基线相交时的点被界定为“终点”。在起点和终点之间，RI值呈现最小时的点被界定为边界，起点和边界之间的区域被界定为峰1，边界和终点之间的区域被界定为峰2。
没有特别限定本发明的改性阿拉伯树胶中的AGP含量，只要其不低于17wt％，但是优选不低于20wt％。没有特别限定其上限，只要该改性阿拉伯树胶可溶于水，但是通常为大约30wt％。
通过本发明获得的改性阿拉伯树胶的特征在于其AGP含量在上述范围内而且可溶于水。此外，优选本发明的改性阿拉伯树胶含有上述比率的AGB、是水溶性的，而且在免疫反应性方面具有与未改性阿拉伯树胶相同或类似的性能。此处所述的“水溶性”和“在免疫反应性方面与未改性阿拉伯树胶相同或类似的性能”具有与(1-1)中所述相同的含义。
没有特别限定本发明的改性阿拉伯树胶的形态，其可以是包括块状、珠状、粗粉、颗粒、丸粒和粉末(包括喷雾干燥粉末)在内的任何形态。
如上所述，可以通过使用恒温箱或加热器，例如烘箱将阿拉伯树胶(A.senegal)在110℃下加热不少于10小时来制备本发明的改性阿拉伯树胶。作为待加工原材料的未改性阿拉伯树胶(A.senegal)，可以使用例如前述的阿拉伯树胶，而且也可以使用上述方法作为具体加热方法。
(1-3)本发明提供了通过加热来自阿拉伯胶树的未改性阿拉伯树胶获得的重均分子量不低于9.0×105(90万)且AGP比率为不少于10wt％的水溶性改性阿拉伯树胶。
重均分子量优选为不少于10.0×105(1百万)，更优选为不少于12.0×105(120万)，进一步优选为不少于15.0×105(150万)，更进一步优选为不少于20.0×105(2百万)。没有特别限定其上限，只要该改性阿拉伯树胶可溶于水，但是优选为大约25.0×105(250万)或更低。
优选改性阿拉伯树胶中的AGP含量为不少于15wt％，更优选不少于17wt％，进一步优选不少于20wt％。没有特别限定其上限，只要该改性阿拉伯树胶可溶于水，但是优选为大约30wt％或更低。
本发明所提供的改性阿拉伯树胶的特征在于其具有上述性质并且可溶于水。此外，优选的是，本发明的改性阿拉伯树胶具有上述重均分子量和AGP含量、是水溶性的、而且在免疫反应性方面具有与未改性阿拉伯树胶相同或类似的性能。此处所述的“水溶性”和“在免疫反应性方面与未改性阿拉伯树胶相同或类似的性能”具有与(1-1)中所述相同的含义。
没有特别限定本发明的改性阿拉伯树胶的形态，其可以是包括块状、珠状、粗粉、颗粒、丸粒和粉末(包括喷雾干燥粉末)在内的任何形态。
如上所述，可以通过使用恒温箱或加热器，例如烘箱将阿拉伯树胶(A.senegal)在例如110℃下加热不少于10小时来制备本发明的改性阿拉伯树胶。作为待加工原材料的未改性阿拉伯树胶(A.senegal)，可以使用例如前述的阿拉伯树胶，而且也可以使用上述方法作为具体加热方法。
(2)源自Acacia seyal的改性阿拉伯树胶(2-1)本发明提供了通过加热来自Acacia seyal的阿拉伯树胶获得的重均分子量不低于25.0×105(250万)的水溶性改性阿拉伯树胶。
在本发明中，没有特别限定该改性树胶的重均分子量，只要其落在上述范围内，而且优选不低于26.0×105(260万)，更优选不低于30.0×105(300万)。没有限定其重均分子量的上限，只要该改性阿拉伯树胶可溶于水，但是优选为大约40.0×105(400万)。
通过本发明获得的改性阿拉伯树胶的特征在于其具有上述重均分子量而且可溶于水。此外，优选本发明的改性阿拉伯树胶具有上述重均分子量、是水溶性的，而且在免疫反应性方面具有与未改性阿拉伯树胶相同或类似的性能。此处所述的“水溶性”和“在免疫反应性方面与未改性阿拉伯树胶相同或类似的性能”具有与(1-1)中所述相同的含义。
没有特别限定本发明的改性阿拉伯树胶的形态，其可以是包括块状、珠状、粗粉、颗粒、丸粒和粉末(包括喷雾干燥粉末)在内的任何形态。
可以通过使用恒温箱或加热器(例如烘箱)将阿拉伯树胶(A.senegal)例如在110℃下加热不少于10小时来制备本发明的改性阿拉伯树胶。
在此
具体实施例方式
中用作原材料的未改性阿拉伯树胶(A.seyal)是从金合欢属豆科的Acacia seyal或任何其它属于该属的树木的树干和树枝中获得的天然渗出物。也可以使用已经处理过(例如提纯处理、脱盐处理、粉碎、或喷雾干燥等等)的未改性阿拉伯树胶。
从埃塞俄比亚到塞内加尔的北非和西非国家(埃塞俄比亚、苏丹、塞内加尔、尼日利亚、尼日尔和加纳)、东非国家(例如肯尼亚和乌干达)、非洲撒哈拉区域和尼罗河支流流域均出产未改性阿拉伯树胶(A.seyal)。无论其来源，本发明中可以使用上述任何区域出产的未改性阿拉伯树胶(A.seyal)。
此外，对未改性阿拉伯树胶(A.seyal)的水含量没有特别限定。无论其水含量如何，任何市售的未改性阿拉伯树胶(A.seyal)都可以使用。
未改性阿拉伯树胶(A.seyal)通常可以块状、珠状、粗粉、颗粒、丸粒和粉末(包括喷雾干燥粉末)的形态进行销售。可以没有限制地使用任何形态的未改性阿拉伯树胶(A.seyal)作为将要进行本发明的热处理的原材料。可以使用平均粒径为几十微米至几百微米的喷雾干燥阿拉伯树胶。对于平均粒径没有特别的上限，但是从改性效率的角度考虑，优选平均粒径不超过100毫米。优选平均粒径为1毫米至100毫米，更优选为2毫米至50毫米。
未改性阿拉伯树胶(A.seyal)的加热方法的例子包括如上所述使用恒温箱或加热器将未改性阿拉伯树胶在110℃下加热不少于10小时。优选的热处理是将未改性阿拉伯树胶(A.seyal)在110℃加热不少于15小时，更优选不少于24小时，进一步优选不少于48小时。根据进行热处理的未改性阿拉伯树胶(A.seyal)的类型，在110℃下加热时加热持续时间的上限可以是例如大约72小时。只要可以获得具有本说明书中指定的具体分子量并且可溶于水的改性阿拉伯树胶，加热方法不限于上述例子，而且可以任意选择加热温度、加热持续时间、加热工具、和加热条件(相对湿度、开放或封闭系统)。通过在上述条件下进行热处理获得的本发明的效果也可以通过下述方法获得其中在低于110℃的温度下将未改性阿拉伯树胶加热10小时以上或者在高于110℃的温度下加热较短的时间。具体而言，可以将未改性阿拉伯树胶在80℃加热3天至1星期或更长时间的方法作为前述情况的一个例子。当使用微波辐射而非烘箱加热未改性阿拉伯树胶时，可以在较短的时间内获得相同的效果。此外，在无氧情况下，例如在氮取代条件下进行的热处理是合意的，因为这可以防止阿拉伯树胶变色。
(2-2)本发明还提供了通过加热来自Acacia seyal的阿拉伯树胶而获得的含有超过25wt％的含蛋白质的高分子量组分的水溶性改性阿拉伯树胶。
可以通过上述GPC-MALLS测定来自Acacia seyal的未改性阿拉伯树胶及其改性阿拉伯树胶中的含蛋白质的高分子量组分的含量。具体而言，当使用RI检测器获得的色谱图的RI图被分成两部分，也就是描记第一洗脱部分的峰1(高分子量部分)和描记后一洗脱部分的峰2(低分子量部分)，然后用4.5版ASTRA(Wyatt(怀雅特)技术公司)软件处理数据时，所得峰1的回收率(质量-％)相当于阿拉伯树胶中含蛋白质的高分子量组分的含量(wt％)。参照色谱图(图2)对其进行详细描述，该色谱图显示了使用GPC-MALLS分析未改性阿拉伯树胶(A.seyal)的结果。在该RI色谱图中，RI图开始从色谱图的基线上升时的点被界定为“起点”，而RI图下降并与基线相交时的点被界定为“终点”。在起点和终点之间，RI值呈现最小时的点被界定为边界，起点和边界之间的区域被界定为峰1，边界和终点之间的区域被界定为峰2。
与阿拉伯胶树(Acacia senegal)中一样，含蛋白质的高分子量组分(峰1)是未改性阿拉伯树胶(A.seyal)中所含的主要组分之一。未改性阿拉伯树胶(A.seyal)通常含有10至24wt％的该组分。
没有特别限定本发明的改性阿拉伯树胶(A.seyal)中含蛋白质的高分子量组分(峰1)的含量，只要其落在上述范围内。然而，优选其不低于26wt％，更优选不低于30wt％。没有特别限定其上限，只要该改性阿拉伯树胶可溶于水；但是含蛋白质的高分子量组分的含量优选为大约45wt％或更低。
本发明中获得的改性阿拉伯树胶(A.seyal)的特征在于其含蛋白质的高分子量组分的含量在上述范围内而且可溶于水。此外，优选的是，本发明的改性阿拉伯树胶含有上述比率的含蛋白质的高分子量组分、是水溶性的，而且在免疫反应性方面具有与未改性阿拉伯树胶(A.seyal)相同或类似的性能。此处所述的“水溶性”和“在免疫反应性方面与未改性阿拉伯树胶(A.seyal)相同或类似的性能”具有与(1-1)中所述相同的含义。
没有特别限定本发明的改性阿拉伯树胶(A.seyal)的形态，其可以是包括块状、珠状、粗糙粉末、颗粒、丸粒和粉末(包括喷雾干燥粉末)在内的任何形态。
如上所述，可以通过使用恒温箱或加热器，例如烘箱将未改性阿拉伯树胶(A.seyal)例如在110℃加热不少于10小时来制备本发明的改性阿拉伯树胶。作为待改性的未改性阿拉伯树胶(A.seyal)的例子，可以使用前述阿拉伯树胶，而且也可以使用上述方法作为具体加热方法(参看(2-1))。
(1-3)本发明还提供了通过加热来自Acacia seyal的未改性阿拉伯树胶获得的重均分子量为15.0×105(150万)或更高且含蛋白质的高分子量组分的含量不低于22wt％的水溶性改性阿拉伯树胶。
优选水溶性改性阿拉伯树胶(A.seyal)的重均分子量为不少于20.0×105(200万)，更优选为不少于25.0×105(250万)。没有特别限定其上限，只要该改性阿拉伯树胶(A.seyal)可溶于水，但是通常为例如大约40.0×105(400万)或更低。
优选改性阿拉伯树胶(A.seyal)中的含蛋白质的高分子量组分(峰1)的含量为不少于25wt％，更优选不少于30wt％。没有特别限定其上限，只要该改性阿拉伯树胶可溶于水，但是通常为例如大约45wt％或更低。
通过本发明获得的改性阿拉伯树胶(A.seyal)的特征在于其具有上述性质并且可溶于水。此外，优选的是，本发明的改性阿拉伯树胶具有上述重均分子量和含蛋白质的高分子量组分含量、是水溶性的、而且在免疫反应性方面具有与未改性阿拉伯树胶相同或类似的性能。此处所述的“水溶性”和“在免疫反应性方面与未改性阿拉伯树胶(A.seyal)相同或类似的性能”具有与(1-1)中所述相同的含义。
没有特别限定本发明的改性阿拉伯树胶(A.seyal)的形态，其可以是包括块状、珠状、粗粉、颗粒、丸粒和粉末(包括喷雾干燥粉末)在内的任何形态。
如上所述，可以通过使用恒温箱或加热器(例如烘箱)将阿拉伯树胶(A.seyal)例如在110℃加热不少于10小时来制备本发明的改性阿拉伯树胶。作为待改性的未改性阿拉伯树胶(A.seyal)的例子，可以使用前述阿拉伯树胶，而且也可以使用上述方法作为具体加热方法。(参看(2-1))。
本发明的改性阿拉伯树胶，尤其是上述(1-1)至(1-3)任何一项提供的源自阿拉伯胶树(A.senegal)种的改性阿拉伯树胶，在乳化性方面与未改性阿拉伯树胶明显不同。改性阿拉伯树胶，尤其是源自阿拉伯胶树(A.senegal)种的改性阿拉伯树胶具有比未改性阿拉伯树胶更高的乳化性。
本发明的改性阿拉伯树胶，尤其是上述(2-1)至(2-3)任何一项提供的源自A.seyal种的改性阿拉伯树胶，在乳化性、乳液稳定性、密封能力、粘合性、保护性胶体性质或成膜能力方面也与未改性阿拉伯树胶明显不同。改性阿拉伯树胶相对于未改性阿拉伯树胶，具有改进的乳化性、乳液稳定性、密封能力、粘合性、保护性胶体性质或成膜能力。
当使用改性阿拉伯树胶来制备乳状液时，可以通过测量乳状液(分散相)的液滴平均粒径来评价改性阿拉伯树胶，尤其是源自阿拉伯胶树(A.senegal)种的改性阿拉伯树胶的乳化性。优选使用改性阿拉伯树胶制得的乳状液中液滴平均粒径一般不超过1微米，优选不超过0.8微米，更优选不超过0.7微米，进一步优选不超过0.6微米。可以根据实施例1(2)中描述的方法制备该评价中使用的乳状液。
此外，优选所得乳状液具有经时稳定性。可以通过分别测量刚制备完的乳状液的平均粒径[平均粒径(a)]和在60℃储存数天(2-7天)后的乳状液的平均粒径[平均粒径(b)]并获得两个值之间的差值[(b)-(a)]来评价该乳状液的经时稳定性。尽管没有限制，但是在乳状液已经在60℃储存了7天的情况下，优选该差值为1微米或更低，更优选为0.3微米或更低，进一步优选为0.1微米或更低。
(3)根据本发明的改性阿拉伯树胶，尤其是源自阿拉伯胶树(A.senegal)种的改性阿拉伯树胶，适合作为乳化剂用于制备各种乳状液，尤其是食品、药品、药物、准药品、芳香剂、化妆品和其它领域中的水包油(O/W)或W/O/W乳状液。该改性阿拉伯树胶极其适合作为制备诸如食品、药品和准药品之类的口服产品用的乳化剂。本发明提供了含有上述改性阿拉伯树胶作为活性组分的乳化剂。
更具体地说，本发明的改性阿拉伯树胶适合用作乳化剂以乳化下列物质食品或其组成部分，例如糖果点心(例如糖果、口香糖、止咳糖、糖锭、橡皮糖、枣糖、软锭、糖片、点心)、乳制品或冷藏品(例如冰激凌、冰和果汁牛奶冻、可打包牛奶和冰激凌，等等)、面包产品、饮料(例如液体饮料和粉状饮料)、甜点、加工鱼产品、加工畜牧产品、干馏食品等等；例如药片的食品或药片的涂层，等等；油基香料或化妆品、或油基色料等等。
上述改性阿拉伯树胶在形成溶液、小粒或粉末时可以在没有添加剂的情况下单独用作乳化剂；然而，如果需要，也可以根据上述领域中通常的方式通过加入其它载体和/或添加剂将其制成乳化剂。在这种情况下，可以根据待乳化的产品类型和用法，根据上述领域中使用天然阿拉伯树胶作为乳化剂的通常方式适当地选择载体和添加剂。例如，改性阿拉伯树胶可以与糊精、麦芽糖、乳糖和类似糖类或者甘油、丙二醇和类似多元醇一起加入。在该具体实施方式
中，可以使用文献1(Roy L.Whistlerand James N.BeMiller，“INDUSTRIAL GUMS-Polysaccharides and Their Derivatives(工业胶—多糖及其衍生物)”，第二版，ACADEMIC PRESS，New York and London，1973，pp，197-263)和文献2(Martin Glicksman，“Gum Technology in the Food Industry(食品工业中的胶技术)”ACADEMIC PRESS，New York and London，1969，pp，94-124)作为参考。
(4)本发明进一步提供了使用上述改性阿拉伯树胶，尤其是上述源自阿拉伯胶树(A.senegal)的改性阿拉伯树胶作为乳化剂制备乳状液的方法。可以通过使用上述改性阿拉伯树胶作为乳化剂使疏水物质(其是分散体)在亲水溶剂中分散或稳定来制备该乳状液。本发明中所示的乳状液的例子包括水包油(O/W)乳状液或W/O/W乳状液。
对本发明中待乳化的疏水物质没有特别限定，只要其是通常可以形成乳状液或者必须被加工成乳状液的物质；然而，优选在食品、药品、准药品或香料和化妆品领域中使用的疏水物质，而且特别优选可以口服的疏水物质，也就是可食用疏水物质。
具体例子包括源自例如柑桔类植物(例如桔子、酸橙、柠檬、葡萄柚等等)之类植物源的精油；源自胡椒、肉桂、生姜之类植物源的含油树脂；源自茉莉、玫瑰之类植物源的净油；油基香料，例如油基合成香料和油基掺合香料等等；油基色料，例如β胡萝卜素、红辣椒色、番茄红素、棕榈油胡萝卜素、Donalliella胡萝卜素、胡萝卜胡萝卜素等等；油溶性维生素，例如维生素A、D、E和K；多元不饱和脂肪酸，例如C18-C22多元不饱和脂肪酸，包括n-6型多元不饱和脂肪酸(亚油酸、γ-亚油酸和花生四烯酸等等)和n-3型多元不饱和脂肪酸(α-亚油酸、二十二碳六烯酸和二十碳五烯酸等等)；动物或植物脂肪和油(例如大豆油、菜籽油、玉米油和鱼油；SAIB(蔗糖醋酸异丁酸酯)、食品加工油(例如C6-C12中链甘油三酸酯)，和这些可食用油基物质的任选混合物。
没有特别限定使用上述改性阿拉伯树胶制备乳状液的方法，其可以包括下述步骤根据制备水包油(O/W)乳状液或W/O/W乳状液的标准方法，在存在改性阿拉伯树胶的条件下混合疏水物质和亲水溶剂，优选通过机械搅拌，例如使用均化器或高压注射系统进行混合。特别地，可以将下述方法作为例子。
首先，将改性阿拉伯树胶溶于水之类的亲水溶剂，如果需要，通过适当的固-液分离法(例如用压滤机或类似装置离心或过滤)去除杂质，产生阿拉伯树胶水溶液。使用搅拌器将目标疏水物质(例如，油或脂肪或将香料或色料溶于这样的油或脂肪所得的混合物)与得到的阿拉伯树胶水溶液混合以初步乳化。在此过程中，使用SAIB之类的比重控制剂调节其比重。然后使用乳化设备将由此获得的初步乳状液乳化。
可用的疏水物质的例子包括上述物质。然而，当要使用油基香料或色料制备乳化香料或乳化色料时，优选使用预先将油基香料或色料溶于油或脂肪的溶液混合物作为疏水物质。这样可以使乳状液稳定并防止组分蒸发。没有特别限定溶解有这种油基香料或色料的油和脂肪，但是通常可以使用中链甘油三酸酯(C6-C12脂肪酸甘油三酸酯)和植物油，例如玉米油、红花油和大豆油。
对于所用乳化设备没有任何限定，可以根据目标乳状液的液滴尺寸和材料粘度来适当地选择。例如，可以使用均化器、加压均化器和其它乳化设备，例如分散式研磨机、胶体磨等等。
可以如下进行乳化将疏水物质加入亲水溶剂同时搅拌，进行初步乳化以制备粒径为2-5微米的乳状液，并用均化器之类的乳化设备处理该乳状液以得到含有细微并且均匀的粒子(例如平均粒径不超过1微米)的乳状液。
包括β-胡萝卜素在内的许多色料以晶体悬浮液的形式存在。因此，为了将这些色料加工成乳状液(乳化色料)，优选预先在升高的温度下将色料晶体与合适的油或脂肪混合并溶于其中，然后将制成的溶液加入到亲水溶剂中。
与使用天然(未改性)阿拉伯树胶制得的乳状液相比，使用本发明的改性阿拉伯树胶制得的乳状液具有均匀的粒径而且非常稳定，因此可以极大地防止因剧烈处理或在加热、长期储存之类的严酷条件下引起的乳化粒子凝结或结成一体。
(5)本发明的改性阿拉伯树胶，尤其是源自A.seyal种的改性阿拉伯树胶，由于其改进和提高的乳化性、乳液稳定性、密封能力、粘合性、保护性胶体性质和成膜能力，因此适合在食品、药品、准药品、香料/化妆品、墨水、油漆、粘合剂、平版印刷、织物工业中用作增稠剂、粘合剂、涂覆剂、悬浮剂、上浆和整理剂、胶囊用材料(胶囊密封材料)和其它。因此，本发明提供了含有前述改性阿拉伯树胶，尤其是改性树胶(A.seyal)作为活性组分的增稠剂、粘合剂、涂覆剂和胶囊用材料(胶囊密封材料)。除了使用本发明的改性阿拉伯树胶作为活性组分外，根据该领域的通常方法制备增稠剂、粘合剂、涂覆剂或胶囊用材料(胶囊密封材料)。
在该
具体实施例方式
中，可以使用文献1(Roy L.Whistlerand James N.BeMiller，“INDUSTRIAL GUMS-Polysaccharides and Their Derivatives(工业胶—多糖及其衍生物)”，第二版，ACADEMIC PRESS，NewYork and London，1973，pp，197-263)和文献2(Martin Glicksman，“GumTechnology in the Food Industry(食品工业中的胶技术)”ACADEMICPRESS，New York and London，1969，pp，94-124)作为参考。
实施例下面将参照下列实施例详细说明本发明，但是本发明并不限于这些实施例。在每个实施例中，除非另外说明，“份数”是指“重量份数”，“％”是指“wt％”。在各配方中，标有“*”的物质是指San-Ei Gen F.F.I.Inc的产品。
实验例1阿拉伯树胶的改性和所得改性阿拉伯树胶的评价将70千克破碎的阿拉伯树胶(A.senegal样品1)(5毫米粒度)加入100升体积的不锈钢鼓中，然后在110℃加热36小时以得到‘样品1/36’。在下列条件下对这些阿拉伯树胶样品(样品1和样品1/36)进行GPC-MALLS以获得色谱图。
<GPC-MALLS的条件>
·柱Superose(6HR)10/30(Pharmacia(法玛西亚)生物科技公司)·流速0.5毫升/分钟·洗脱溶剂0.2M NaCl·样品制备将分析用样品溶于洗脱溶剂(0.2M NaCl)·样品浓度0.4％(重量/体积)·样品加入量100微升·dn/dc0.141·温度室温·检测器(1)MALLS(多角度激光散射)检测器DAWN DSP(Wyatt(怀雅特)技术公司)，(2)RI(折射率)检测器，(3)紫外线检测器(在214纳米吸收)图1(A)和(B)分别表示获自样品1和样品1/36的色谱图。横坐标对应的“体积(毫升)”表示经过柱的洗脱溶剂的累积体积，纵坐标对应的“AUX，90°检测器”表示各检测器(MALLS检测器、RI检测器、和紫外线检测器)的相对强度。通过MALLS检测器获得的色谱图(MALLS图)表明在90°的光散射强度，这与分子量分布有关。用RI检测器获得的RI色谱图(RI图)表明折射率强度，这与各洗出液中所含的组分的重量有关。紫外线色谱图(紫外线图)表明在214纳米处的紫外线吸收，这与蛋白质分布有关。
基于用RI检测器获得的RI图，洗脱组分可以分成两部分；首先洗脱出来的高分子量组分的洗脱部分(图1中的峰1区域)和随后洗脱出来的低分子量组分的洗脱部分(图1中的峰2区域)。更具体地，RI图(RI曲线)开始从色谱图的基线上升时的点被界定为“起点”，RI图(RI曲线)下降并与基线相交时的点被界定为“终点”。在起点和终点之间RI强度呈现最小值时的点被界定为边界。起点和边界之间的峰区域是前述高分子量组分的洗脱部分(峰1区域)，边界和终点之间的峰区域是前述低分子量组分的洗脱部分(峰2区域)。
高分子量组分的洗脱部分(峰1区域)是蛋白质含量最高的部分，而且其回收率(质量-％)对应于阿拉伯树胶的阿拉伯半乳聚糖蛋白质(AGP)含量。比较显示阿拉伯树胶(A.senegal)(样品1)的洗脱率的图1(A)和显示加热过的阿拉伯树胶(A.senegal)(样品1/36)的洗脱率的图1(B)，显示出下列情况。
样品1(未改性阿拉伯树胶)中分子量最高的蛋白质组分(AGP)的洗脱部分(峰1区域)表现出低的由光散射检测器(MALLS检测器)在90°处监控得到的测量值(峰高大约1.3)、低的RI测量值(少量)和加宽的紫外线吸收。相反，样品1/36(加热过的阿拉伯树胶)中分子量最高的蛋白质组分(AGP)的洗脱部分(峰1区域)表现出高的由MALLS检测器得到的测量值(峰高大约8)、高的RI强度(大量)和尖锐的紫外线吸收峰。
使用4.5版ASTRA(Wyatt(怀雅特)技术公司)软件处理在上述条件下获得的数据，由此获得重均分子量、回收率(质量-％)、多分散性值(P)和回转的均方根(RMS)半径。
本发明中所用的“重均分子量(Mwt)”(更详细地，作为一个峰处理的Mwt)是指当用RI检测器获得的色谱图中的全部峰都被作为一个峰进行数据处理时获得的分子量。所述全部峰是指，当RI图(RI曲线)开始从色谱图的基线上升时的点被界定为“起点”，RI图(RI曲线)下降并与基线相交时的点被界定为“终点”时，在从起点到终点的区域出现过的峰。峰1区域的回收率(质量-％)表明阿拉伯树胶(天然阿拉伯树胶(A.senegal)，改性阿拉伯树胶(A.senegal))的AGP含量。回转的RMS-半径(Rg)用来作为分子大小的指标。Rg值对应着分子量，因此增大的分子量对应着增大的Rg值。多分散性(P)值是指重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn)的比率[也就是(Mw/Mn)]。当P值高时，RI色谱图的峰变宽，这表明分子量具有高度易变的多分散性(各个分子量的峰存在交杂)。当P值低时，RI色谱图中的峰变尖，这表明多分散性低。
通过两种数据处理法测定这些参数通过将用RI检测器获得的色谱图中的全部峰作为一个峰进行数据处理，和通过如图1(A)和(B)所示将图分成首先洗脱出来的高分子量组分的洗脱部分(峰1区域)和随后洗脱出来的低分子量组分的洗脱部分(峰2区域)时作为两个峰进行数据处理。结果列示在表1中。


1)阿拉伯树胶样品的重均分子量2)阿拉伯树胶样品的阿拉伯半乳聚糖蛋白质含量(wt％)这些结果表明，通过加热阿拉伯树胶，其重均分子量从大约5.36×105(样品1)提高到大约1.97×106(样品1/36)，而且其AGP从大约8.1％(样品1)提高到16.1％(样品1/36)。
(2)乳化能力的评价使用上述阿拉伯树胶样品(样品1和样品1/36)根据下述方法制备乳状液，并通过测定该乳状液的平均粒径和储存稳定性来评价各样品的乳化性。
更具体地，将各所得样品(样品1和样品1/36)溶于水，离心去除不溶物并制成7.5％、10％、15％和20％的阿拉伯树胶水溶液。在800克各水溶液中加入200克中链甘油三酸酯(辛酸/癸酸甘油三酸酯O.D.O.(商品名，Nisshin Oil Mills，Ltd.(日清制油株式会社)出品))同时进行搅拌，使用均化器(APV Gaulin制造)将该混合物乳化(在44MPa(450千克/平方厘米)的压力下均化4次)，产生乳状液。在刚乳化之后和在60℃储存2天之后使用粒度分布分析器(SALD-1100激光散射粒度分析仪，岛津公司制造)测量制成的乳状液的平均粒径。
通常，当使用乳化剂制得的乳状液的平均粒径较小而且粒径经过一定时间后保持得更稳定时，乳化剂具有优越的乳化性(“the study bythe turbidimetric assay method of O/W emulsion emulsified with gumgrabic(用阿拉伯树胶乳化的O/W乳状液的浊度检测方法的研究)”，Yakugaku Zasshi(Pharmacology Journal)，112(12)906-913，(1992))。使用各阿拉伯树胶样品(样品1和样品1/36)制得的乳状液的平均粒径和储存稳定性列示在表2中。基于乳状液在刚乳化后的平均粒径(a)和乳状液在加速测试(在60℃储存2天)后的平均粒径(b)之间的差值[(b)-(a)]测定储存稳定性。


平均乳状液粒径改变越小，该乳状液的储存稳定性就越好。参考平均乳状液粒径可以得出如下结论“优异的乳化性”当平均乳状液粒径变化低于0.1微米时；“中等良好的乳化性”当平均乳状液粒径变化为0.1微米至1微米时；和“差的乳化性”当平均乳状液粒径变化为1微米或更高时。
从表2可以看出，在乳化性方面，未改性的阿拉伯树胶(样品1)差，而加热过的阿拉伯树胶(样品1/36)由于平均粒径变化低于0.1微米而非常优异。
实验例2阿拉伯树胶的改性和所得改性阿拉伯树胶的评价将1千克属于阿拉伯树胶种的破碎阿拉伯树胶(来自A.senegal的天然阿拉伯树胶“样品2”)(5毫米粒度)置于未密封的不锈钢容器中，暴露在空气中并使用烘箱在110℃加热24小时和48小时(加热了24小时和48小时的阿拉伯树胶样品分别称作“样品2/24”和“样品2/48”)。对这些阿拉伯树胶样品(样品2、样品2/24和样品2/48)进行GPC-MALLS并根据与实验例1相同的方式获得色谱图。通过使用4.5版ASTRA(Wyatt(怀雅特)技术公司)软件处理所得数据，获得重均分子量、回收率(质量-％)、多分散性(P)值和回转的RMS-半径(Rg)。通过两种数据处理法测定这些参数通过将用RI检测器获得的色谱图中的全部峰作为一个峰进行数据处理，和通过将图分成首先洗脱出来的高分子量组分的洗脱部分(峰1区域)和随后洗脱出来的低分子量组分的洗脱部分(峰2区域)时作为两个峰进行数据处理。结果列示在表3中。


1)阿拉伯树胶样品的重均分子量2)阿拉伯树胶样品的阿拉伯半乳聚糖蛋白质含量(wt％)图3中显示了表示每个样品蛋白质分布的紫外线吸收图(波长214纳米)，而图4显示了表示每个样品的分子量分布的图。在图3中，X轴是指来自柱的洗出液的累积量(毫升)(体积(毫升))，Y轴是指在214纳米波长处的紫外线响应的相对强度(LS，AUX(volts))。
在RI曲线的最大值点(Mp/RImax)和紫外线曲线的最大值点(Mp/UVmax)的每个阿拉伯树胶样品(样品2、样品2/24和样品2/48)的分子量列示在表4中。


结果表明，通过加热阿拉伯树胶，其重均分子量从大约4.13×105(样品2)提高到大约8.62×105(样品2/24)或大约1.43×106(样品2.48)，而且其AGP含量从大约7.38％(样品2)提高到17.3％(样品2/24)或20.2％(样品2/48)。
(2)乳化能力的评价使用上述阿拉伯树胶样品(样品2、样品2/24和样品2/48)根据下述方法制备乳状液，并通过测定该乳状液的平均粒径和储存稳定性来评价各样品的乳化性。
更具体地，将1千克各所得样品(样品2、样品2/24和样品2/48)溶于4千克水，离心去除不溶物并制成20％的各阿拉伯树胶样品的水溶液。在850克各样品的20％水溶液中加入150克中链甘油三酸酯(辛酸/癸酸甘油三酸酯O.D.O.(商品名，Nisshin Oil Mills，Ltd.(日清制油株式会社)出品))同时进行搅拌，使用均化器(APV Gaulin制造)将各混合物乳化(在44MPa(450千克/平方厘米)的压力下均化4次)，产生乳状液。在刚乳化之后和在60℃储存7天之后使用粒度分布分析器(SALD-1100激光散射粒度分析仪，岛津公司制造)测量所得乳状液的平均粒径。
使用各阿拉伯树胶样品(样品2、样品2/24和样品2/48)制得的乳状液的平均粒径和储存稳定性列示在表5中。基于乳状液在刚乳化后的平均粒径(a)和乳状液在加速测试(在60℃储存7天)后的平均粒径(b)之间的差值[(b)-(a)]测定储存稳定性。


上表表明，乳状液液滴大小的变化越小，其储存稳定性就越好。基于平均粒径(乳状液液滴大小)的变化将各样品的乳化能力分为如下3组“优异的乳化性(组A)”当平均粒径的变化低于0.1微米时；“中等良好的乳化性(组B)”当平均粒径的变化为0.1微米至1微米时；和“差的乳化性(组C)”当平均粒径变化为1微米或更高时。
因此，如表5中所示，未改性阿拉伯树胶(样品2)被分入组C，表示差的乳化能力，而加热处理过的阿拉伯树胶样品，样品2/24和样品2/48都被分入组A，表示优异的乳化能力。基于表示紫外线吸收图的图3、表示分子量图的图4和表示各种参数的表3和表4，在下列(1)至(4)所列的阿拉伯树胶的性质和乳化性之间存在关联，通过组A中的加热处理过的样品2/24和2/48(优异的乳化能力)和组C中的样品2(差的乳化能力)的对比，表明了这些关系。
(1)当重均分子量增大时，乳化性有所改进。具体而言，根据乳化性，优选改性阿拉伯树胶的重均分子量为90万或更高，更优选120万或更高，进一步优选150万或更高，更进一步优选2百万或更高。
(2)当AGP含量增大时，乳化性有所改进。具体而言，根据乳化性，优选AGP含量为12％或更高，更优选为17％或更高，进一步优选为20％或更高。
(3)当RI曲线的最大值点(Mp/RImax)处的分子量和紫外线曲线的最大值点(Mp/UVmax)处的分子量增大时，乳化性有所改进。具体地，根据乳化性，优选在紫外线轨迹的最大值点(Mp/UVmax)处的分子量为4,000,000或更高。
(4)当紫外线图中的第一峰的形状变尖时，乳化性变好。
该方法(热处理)使天然阿拉伯树胶的蛋白质重新分布(换言之，该方法(热处理)可以改变阿拉伯树胶的蛋白质分布)以提高AGP含量，这增加了乳化性。
实验例3根据与实验例2中相同的方式使用烘箱将1千克破碎阿拉伯树胶(A.senegal“样品3”)(5毫米粒度)在110℃加热24小时和48小时。加热了24小时和48小时的阿拉伯树胶样品分别被称作“样品3/24”和“样品3/48”。对这些阿拉伯树胶样品(样品3、样品3/24和样品3/48)进行GPC-MALLS并根据与实验例1中相同的方式获得色谱图。根据与实验例1相同的方式处理所得数据，从而获得各种参数(重均分子量、回收率(质量-％)、多分散性(P)值和回转的RMS-半径(Rg))。阿拉伯树胶样品(样品3、样品3/24和样品3/48)的重均分子量(作为一个峰处理的Mwt)列示在表6中。


1)阿拉伯树胶样品的重均分子量实验例4根据与实验例2中相同的方式使用烘箱将1千克喷雾干燥的阿拉伯树胶(A.senegal“样品4”)(粉末状)在110℃加热24小时(加热了24小时的阿拉伯树胶被称作“样品2/24”。对这些阿拉伯树胶样品(样品4和样品4/24)进行GPC-MALLS并根据与实验例1中相同的方式获得色谱图。根据与实验例1相同的方式处理所得数据，从而获得各种参数(重均分子量、回收率(质量-％)、多分散性(P)值和回转的RMS-半径(Rg))。结果列示在表7中。


1)阿拉伯树胶样品的重均分子量2)阿拉伯树胶样品的阿拉伯半乳聚糖蛋白质含量(wt％)实验例5根据与实验例2中相同的方式使用烘箱将1千克阿拉伯树胶球簇(A.senegal“样品5”)(簇尺寸为20毫米×30毫米或更小)在110℃加热24小时(加热了24小时的阿拉伯树胶被称作“样品5/24”。对这些阿拉伯树胶样品(样品5和样品5/24)进行GPC-MALLS并根据与实验例1中相同的方式获得色谱图。根据与实验例1相同的方式处理所得数据，从而获得各种参数(重均分子量、回收率(质量-％)、多分散性(P)值和回转的RMS-半径(Rg))。结果列示在表8中。


1)阿拉伯树胶样品的重均分子量2)阿拉伯树胶样品的阿拉伯半乳聚糖蛋白质含量(wt％)实验例6根据与实验例2中相同的方式使用烘箱将破碎的阿拉伯树胶(A.seyal“样品6”)(5毫米粒度)在110℃加热15小时(加热了15小时的阿拉伯树胶被称作“样品6/15”。对这些阿拉伯树胶样品(样品6和样品6/15)进行GPC-MALLS并根据与实验例1中相同的方式获得色谱图。根据与实验例1相同的方式处理所得数据，从而获得各种参数(重均分子量、回收率(质量-％)、多分散性(P)值和回转的RMS-半径(Rg))。结果列示在表9中。


1)阿拉伯树胶样品的重均分子量2)阿拉伯树胶样品的阿拉伯半乳聚糖蛋白质含量(wt％)
实验例7根据与实验例2中相同的方式使用烘箱将喷雾干燥的阿拉伯树胶(A.seyal“样品7”)(粉末状2毫米或更小)在110℃加热24小时(加热了24小时的阿拉伯树胶被称作“样品7/24”。对这些阿拉伯树胶样品(样品7和样品7/24)进行GPC-MALLS并根据与实验例1中相同的方式获得色谱图。根据与实验例1相同的方式处理所得数据，从而获得各种参数(重均分子量、回收率(质量-％)、多分散性(P)值和回转的RMS-半径(Rg))。结果列示在表10中。


1)阿拉伯树胶样品的重均分子量2)阿拉伯树胶样品的阿拉伯半乳聚糖蛋白质含量(wt％)实验例8改性阿拉伯树胶的免疫反应评价实验例3中制得的来自A.senegal的各阿拉伯树胶样品(样品3、样品3/24和样品3/48)的免疫反应性。更具体地，根据Thurston，M.I.等[Thurston，M.I.，等，Detection of gum from Acacia seyal and species ofcombretum in mixtures with A.senegal using monoclonal antibodies(使用单克隆抗体对来自Acacia seyal和风车子与阿拉伯胶树的混种的树胶的检测)，Food & Agric，Immunol.，10237-241(1998)；Thurston，M.I.，等，Effect of heat and pH on carbohydrate epitopes from Acacia senegal byspecific monoclonal antibodies(通过特定的单克隆抗体，热和pH在来自阿拉伯胶树的碳水化合物表位上的效果)，Food & Agric，Immunol.，11145-153(1999)]，使用由各阿拉伯树胶固定的板(浓度0.005、0.01、0.05、0.1、0.5、1、5毫克/毫升)通过间接竞争ELISA测量各阿拉伯树胶样品的免疫反应性。该ELISA方法如下所述。
制备对任何种的阿拉伯树胶都没有特异性并表现出定量交叉反应性的单克隆抗体。更具体地，在含1毫克/升来自Acasia seyal的阿拉伯树胶的食盐水中加入辅助剂以制备免疫原。以两个星期为间隔，对Balb/c小鼠进行三次免疫原腹膜内注射。取出抗体滴定度大幅提高的小鼠的脾细胞并使其在聚乙二醇中与骨髓瘤细胞融合。将所得细胞在培养板上培养10天后，根据在增生的杂交瘤细胞的上清液中产生的抗体的特异性选择杂交瘤细胞。将所选杂交瘤细胞在培养板中再培养10天，并通过相同程序选择特定的杂交瘤细胞。最终选择仅仅产生对任何种类的阿拉伯树胶都没有特异性而且表现出定量交叉反应性的SYCC7抗体的杂交瘤细胞。
三种样品(样品3、样品3/24和样品3/48的1毫克/毫升和5毫克/毫升溶液各自被稀释10倍、100倍和1000倍。将200微升每种溶液加入塑料板的孔中，并在4℃固定化1小时。将这些孔用食盐水洗涤，用含0.3％酪蛋白的食盐水阻断(blocked)，并用含0.05％Tween 20的食盐水洗涤。将制得的杂交瘤细胞的培养基上清液加入并固定化1小时。根据上述程序洗涤后，随后将这些孔用过氧化物酶标记的山羊抗小鼠抗体(SIGMA，用食盐水稀释1000倍)固定化1小时。洗涤后，向孔中加入四甲基联苯胺作为酶作用物并以450纳米的紫外线吸收(UV450纳米)测量色彩强度。通过与来自A.seyal的天然阿拉伯树胶(其是100％抑制)在450纳米处的紫外线吸收(UV450纳米)进行比较，来表示各样品在各个浓度的抑制率(％)。
结果列示在图5中。横坐标代表涂布板材用的各阿拉伯树胶样品的浓度(毫克/毫升)，纵坐标代表抑制率(％)。测试结果表明，本发明的改性阿拉伯树胶和天然阿拉伯树胶具有相同或类似的免疫反应性，因为对于受测浓度，其的免疫抑制率之差在±10％以内，因此可以忽略不计。
实施例1β-胡萝卜素乳状液(乳化色料制品)使用实验例1至6中获得的加热处理过的阿拉伯树胶样品(阿拉伯胶树)作为改性阿拉伯树胶样品，根据下列配方制备β-胡萝卜素乳状液。
<配方>
3-胡萝卜素30％悬浮液5中链甘油三酸酯 10改性阿拉伯树胶(Acacia senegal) 17水 68总计100(wt％)更具体地，将170克改性阿拉伯树胶(阿拉伯胶树)溶于680克水，并将溶液离心去除不溶物，由此得到改性阿拉伯树胶的20％水溶液。使用该阿拉伯树胶水溶液作为乳化剂，并在该溶液中加入通过将100克中链甘油三酸酯(辛酸/癸酸甘油三酸酯O.D.O.(商品名，NisshinOil Mills，Ltd.(日清制油株式会社)的产品))溶于50克β-胡萝卜素的30％悬浮液同时在150℃下加热制得的混合溶液，然后搅拌混合。使用均化器(APV Gaulin公司制造)将该混合物乳化(在44MPa(450千克/平方厘米)的压力下均化4次)，产生用作乳化色料制品的β-胡萝卜素乳状液。
实施例2橙味香料乳状液(乳化香料)使用实验例1至6中获得的加热处理过的阿拉伯树胶样品(Acaciasenegal)作为改性阿拉伯树胶样品，根据下列配方制备橙味香料乳状液。
<配方>
橙味香料 2(wt％)中链甘油三酸酯13改性阿拉伯树胶(Acacia senegal)17水68总计 100(wt％)更具体地，将170克改性阿拉伯树胶(阿拉伯胶树)溶于680克水，并将溶液离心去除不溶物，由此得到改性阿拉伯树胶的20％水溶液。使用该阿拉伯树胶水溶液作为乳化剂，并在室温下向该溶液中加入通过充分混合20克橙味香料和130克中链甘油三酸酯(辛酸/癸酸甘油三酸酯O.D.O.(商品名，Nisshin Oil Mills，Ltd.(日清制油株式会社出品))制得的混合溶液，然后搅拌混合。使用均化器(APV Gaulin制造)将该混合物乳化(在44MPa(450千克/平方厘米)的压力下均化4次)，产生用作乳化香料的橙味香料乳状液。
实施例3十二碳六烯酸(DHA)乳状液(乳化DHA制品)使用实验例1至6中获得的加热处理过的阿拉伯树胶样品(阿拉伯胶树)作为改性阿拉伯树胶样品，根据下列配方制备DHA乳状液。
<配方>
含20％DHA的鱼油 5(wt％)中链甘油三酸酯 10改性阿拉伯树胶(Acacia senegal) 17水 68总计100(wt％)更具体地，将170克改性阿拉伯树胶(Acacia senegal)溶于680克水，并将溶液离心去除不溶物，由此得到改性阿拉伯树胶的20％水溶液。使用该阿拉伯树胶水溶液作为乳化剂，并在该溶液中加入通过将50克含20％DHA的鱼油和100克中链甘油三酸酯(辛酸/癸酸甘油三酸酯O.D.O.(商品名，Nisshin Oil Mills，Ltd.(日清制油株式会社)的产品))混合并在80℃加热该混合物而制得的混合溶液，然后搅拌混合。使用均化器(APV Gaulin制造)将该混合物乳化(在44MPa(450千克/平方厘米)的压力下均化4次)，产生DHA乳状液。
实施例4柠檬粉香料使用实验例7中获得的加热处理过的阿拉伯树胶样品(Acaciaseyal)作为改性阿拉伯树胶样品，根据下列配方制备柠檬粉香料。
<配方>
柠檬油 20(wt％)改性阿拉伯树胶(Acacia seyal)20糊精60水 150总计250(wt％)更具体地，将200克改性阿拉伯树胶(Acacia seyal)和600克糊精溶于1500克水以制备改性阿拉伯树胶的水溶液。使用该阿拉伯树胶溶液作为乳化剂，并在该阿拉伯树胶溶液中加入柠檬油(200克)，然后搅拌混合。使用均化器(APV Gaulin制造)将所得混合物乳化(在19.6MPa(200千克/平方厘米)的压力下均化1次)。随后，用喷雾干燥器(Anhydro制造)(入口温度140℃，出口温度80℃)将溶液喷雾干燥，以制备柠檬粉香料(950克)。
工业应用性本发明可以提供具有改进的乳化性的改性阿拉伯树胶，尤其是来自A.senegal种的改性阿拉伯树胶。此外，本发明可以提供通过在乳化性、天然阿拉伯树胶的质量和性质变动(这种变动可归因于不同的收割区域、时间和气候)方面进行均匀地调整和标准化而表现出稳定和改进的乳化性的改性阿拉伯树胶，尤其是来自A.senegal种的改性阿拉伯树胶。本发明的这种改性阿拉伯树胶，尤其是来自A.senegal种的改性阿拉伯树胶适合用于乳化各种疏水物，例如精油、油基色料、油基香料、油溶性维生素等等。使用本发明的改性阿拉伯树胶制得的乳状液与使用天然(未改性)阿拉伯树胶制得的乳状液相比，在质量上更加稳定，因为颗粒分布均匀而且可以明显抑制由乳状液颗粒在诸如加热或长期储存之类的条件下的凝结和一体化而引起的质量劣化。
本发明可以提供一种与天然(未改性阿拉伯树胶)相比具有改进的和提高的乳化性、乳液稳定性、密封能力、粘合性、保护性胶体性质和成膜能力的改性阿拉伯树胶，尤其是来自A.seyal种的改性阿拉伯树胶。此外，本发明可以提供下述改性阿拉伯树胶，尤其是来自A.seyal种的改性阿拉伯树胶其通过在阿拉伯树胶的质量和性质，尤其是在乳化性、密封能力、粘合性、保护性胶体性质、成膜能力等等的变动(这种变动可归因于不同的收割区域、时间和气候)方面进行均匀地调整和标准化而表现出稳定的乳化性。本发明的这种改性阿拉伯树胶适合用作增稠剂、粘合剂、胶囊用材料(胶囊密封材料)、涂覆剂和乳化剂。
权利要求
1.水溶性改性阿拉伯树胶，其重均分子量不低于90万，所述水溶性改性阿拉伯树胶是通过加热来自阿拉伯胶树的阿拉伯树胶而获得的。
2.权利要求1所述的水溶性改性阿拉伯树胶，其重均分子量不低于150万。
3.权利要求1所述的水溶性改性阿拉伯树胶，其重均分子量不低于200万。
4.水溶性改性阿拉伯树胶，其阿拉伯半乳聚糖蛋白质的含量不低于17wt％，所述水溶性阿拉伯树胶是通过加热来自阿拉伯胶树的阿拉伯树胶而获得的。
5.权利要求1所述的水溶性改性阿拉伯树胶，其阿拉伯半乳聚糖蛋白质的含量不低于10wt％。
6.权利要求1或4所述的水溶性改性阿拉伯树胶，其中通过使用阿拉伯树胶的可计量抗体进行的间接竞争ELISA测得的所述水溶性改性阿拉伯树胶和来自阿拉伯胶树的未改性阿拉伯树胶之间的免疫抑制度之差在±10％以内。
7.水溶性改性阿拉伯树胶，其重均分子量不低于250万，所述水溶性改性阿拉伯树胶是通过加热来自Acacia seyal的阿拉伯树胶而获得的。
8.水溶性改性阿拉伯树胶，其含蛋白质的高分子量组分的含量不低于25wt％，所述水溶性改性阿拉伯树胶是通过加热来自Acacia seyal的阿拉伯树胶而获得的。
9.水溶性改性阿拉伯树胶，其重均分子量不低于150万并且含蛋白质的高分子量组分的含量不低于22wt％，所述水溶性改性阿拉伯树胶是通过加热来自Acacia seyal的阿拉伯树胶而获得的。
10.权利要求7至9中任何一项所述的水溶性改性阿拉伯树胶，其中通过使用阿拉伯树胶的可计量抗体进行的间接竞争ELISA测得的所述水溶性改性阿拉伯树胶和来自Acacia seyal的未改性阿拉伯树胶之间的免疫抑制度之差在±10％以内。
11.权利要求1至4中任何一项所述的水溶性改性阿拉伯树胶，其是通过将来自阿拉伯胶树的阿拉伯树胶在110℃下加热不少于10小时或者在能够获得基本相同效果的条件下加热而获得的。
12.权利要求7至10中任何一项所述的水溶性改性阿拉伯树胶，其是通过将来自Acacia seyal的阿拉伯树胶在110℃下加热不少于10小时或者在能够获得基本相同效果的条件下加热而获得的。
13.一种制造权利要求1至4中任何一项所述的改性阿拉伯树胶的方法，包括将来自阿拉伯胶树的阿拉伯树胶在110℃下加热不少于10小时或者在能够获得基本相同效果的条件下加热的步骤。
14.一种制造权利要求7至10中任何一项所述的改性阿拉伯树胶的方法，包括将来自Acacia seyal的阿拉伯树胶在110℃下加热不少于10小时或者在能够获得基本相同效果的条件下加热的步骤。
15.一种乳化剂，其含有权利要求1、4、7、8和9中任何一项所述的改性阿拉伯树胶作为活性组分。
16.权利要求15所述的乳化剂，含有权利要求1和4中任何一项所述的改性阿拉伯树胶作为活性组分。
17.一种新型乳化剂，含有蛋白质分布与来自阿拉伯胶树或Acaciaseyal的天然阿拉伯树胶不同并且阿拉伯半乳聚糖蛋白质含量比来自阿拉伯胶树或Acacia seyal的天然阿拉伯树胶更高的改性阿拉伯树胶作为活性组分。
18.一种乳化剂，其是通过使用权利要求15所述的乳化剂使疏水物质在亲水溶剂中分散或稳定而获得的乳状液，
19.权利要求18所述的乳状液，其是O/W乳状液或W/O/W乳状液。
20.权利要求18所述的乳状液，其中所述的疏水物质是一种可食用疏水物质。
21.权利要求18所述的乳状液，其中所述疏水物质是选自精油、含油树脂、净油、油基香料、油基色料、油溶性维生素、C18-C22多元不饱和脂肪酸、动物或植物脂肪和油、SAIB和C6-C12脂肪酸甘油三酸酯中的至少一种。
22.一种制备乳状液的方法，包括使用权利要求15所述的任何乳化剂使疏水物质分散在亲水溶剂中的步骤。
23.增稠剂、涂覆剂、粘合剂和胶囊用测量，其含有权利要求1、4、7、8和9中任何一项所述的改性阿拉伯树胶作为活性组分。
24.权利要求1、4、7、8和9中任何一项所述的改性阿拉伯树胶用于制备乳化剂的用途。
25.权利要求1、4、7、8和9中任何一项所述的改性阿拉伯树胶用于制备乳状液的用途。
26.权利要求1、4、7、8和9中任何一项所述的改性阿拉伯树胶用于制备增稠剂、涂饰剂、粘合剂和胶囊材料的用途。
全文摘要
本发明提供了通过加热来自阿拉伯胶树的阿拉伯树胶而获得的重均分子量不低于九十万并且阿拉伯半乳聚糖蛋白质不少于17wt％的水溶性改性阿拉伯树胶，以及重均分子量不低于二百五十万并且含蛋白质的高分子量组分不少于25wt％的改性水溶性阿拉伯树胶。此外，本发明提供了具有标准化和可预测分子性质的改性阿拉伯树胶，和提供这种具有高乳化效率和稳定性的改性阿拉伯树胶的方法以及使未改性阿拉伯树胶中的天然变体均匀化的方法。本发明改变了阿拉伯树胶的天然蛋白质分布，并提高了AGP含量。
文档编号A23L1/053GK1768080SQ20048000893
公开日2006年5月3日 申请日期2004年4月7日 优先权日2003年4月7日
发明者S·阿尔-阿萨夫, G·O·菲利普斯, 佐佐木泰司, 片山豪 申请人:菲利普斯水性胶体研究有限公司, 三荣源有限公司