CN101451014A - 新型微胶囊壁材交联明胶的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的是新型微胶囊壁材交联明胶的两种制备方法。方法一，按食用明胶与水的质量体积比为8～10％配制溶液；加入阿魏酸使其浓度为0.02～0.05摩尔/升；加入过氧化氢；调pH至7.0～9.0；加入辣根过氧化物酶；溶液在40～50℃下反应5～48小时后，冻干、粉碎、筛分；用无水乙醇洗涤成品，烘干得到交联明胶。方法二，食用明胶与水的质量体积比为4～6％；加入单宁酸使其浓度为1～5克/升；调pH至8.0～10.0；溶液在30～50℃下中反应12～60小时后，冻干、粉碎、筛分；用无水乙醇洗涤成品，烘干得到交联明胶。本发明方法制备的交联明胶作为微胶囊壁材时，微胶囊具有一定的缓释能力。

Description

新型微胶囊壁材交联明胶的制备方法

技术领域

本发明涉及新型微胶囊壁材交联明胶的制备方法，特别涉及以食用明胶为原料，加入酚酸类为交联剂，通过交联反应使明胶蛋白质产生交联，进而制备交联明胶的方法。所制备的交联明胶可以作为新型壁材应用于微胶囊的生产。

背景技术

可以作为微胶囊壁材的物质很多，包括天然高分子材料、半合成高分子材料、全合成高分子材料及无机材料。明胶是由动物的皮、骨等结缔组织中的胶原，经过部分水解后得到的产物。明胶由于具备乳化性、成膜性、易溶于水、低黏度、价格低、来源广、安全性高等优点，是微胶囊生产中用得最为广泛的一种蛋白类壁材。然而，由于明胶易溶于水，因此，以天然明胶为壁材的微胶囊，其中的芯材在水中释放速度很快，导致了天然明胶在制备缓释型或控释型微胶囊时，应用受到限制。而这两种类型的微胶囊在医药、农药、化肥、食品等许多领域又有着广泛的应用。

明胶经过交联改性后，可使其溶解行为发生改变。交联明胶为壁材的微胶囊水溶性降低，囊壁的致密性提高，还可赋予微胶囊的肠溶特性。明胶交联最常用的交联剂是醛类(如戊二醛、甲醛)和转谷氨酰胺酶。然而，醛类具有较大的毒性，不适用于食品；转谷氨酰胺酶来源稀少、价格昂贵。本发明采用阿魏酸和单宁酸这两种植物中广泛存在的酚酸为交联剂，通过氧化交联反应制备出交联明胶。该交联明胶具有不同于天然明胶的性质，可以作为新型壁材应用于微胶囊生产。

发明内容

本发明的目的在于克服天然明胶作为微胶囊壁材的缺点，用无毒、廉价的交联剂，通过氧化交联反应使明胶产生交联，制备出一种新型的、使微胶囊具有一定缓释能力的壁材。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

新型微胶囊壁材交联明胶的第一种制备方法：

(1)将食用明胶用蒸馏水于室温下浸泡30～60min后，在40～45℃水浴中加热，偶尔搅拌，使其溶解，配制成明胶浓度为8～10％(w/v)的溶液；

(2)用0.5mol·L^-1NaOH溶液把阿魏酸配制成浓度为0.2mol·L^-1的溶液，然后将此阿魏酸溶液加入到明胶溶液中，使阿魏酸浓度达到0.02～0.05mol·L^-1；

(3)向明胶和阿魏酸的混合溶液中加入H₂O₂，使H₂O₂与阿魏酸的摩尔比为1:1，并把溶液混合均匀；

(4)用0.05mol·L^-1NaOH溶液，把明胶、阿魏酸和H₂O₂混合溶液的pH值调至7.0～9.0；

(5)向上述调节完pH值的溶液中加入辣根过氧化物酶，使酶活力为100～300U·L^-1；

(6)将加入辣根过氧化物酶的混合溶液，放入40～50℃水浴振荡器中进行交联反应，振荡器转速为100～120r·min^-1；

(7)交联反应进行5～48h后，把溶液冷冻干燥，冷冻干燥机的搁板加热温度为20℃，当干燥箱压力降至2～3Pa时，取出冷冻干燥得到的成品；

(8)把成品用粉碎机粉碎后，过60～200目筛；

(9)把筛分后的成品用无水乙醇反复洗涤，除去残留的阿魏酸；

(10)在80～90℃烘干，除去残留的乙醇，得到可作为微胶囊壁材的交联明胶。

在第一种制备方法中，明胶浓度最佳为9％(w/v)，阿魏酸浓度最佳为0.04mol·L^-1，溶液的pH值最佳为8.0，溶液中辣根过氧化物酶的活力最佳为200U·L^-1，水浴振荡器温度最佳为40℃，振荡器转速最佳为110r/min，交联反应时间最佳为24h，除去残留乙醇烘干时的温度最佳为80℃。

新型微胶囊壁材交联明胶的第二种制备方法：

(1)将食用明胶用蒸馏水于室温下浸泡30～60min后，在40～45℃水浴中加热，偶尔搅拌，使其溶解，配制成明胶浓度为4～10％(w/v)的溶液；

(2)将浓度为20g·L^-1单宁酸溶液加入到明胶溶液中，使单宁酸浓度达到1～5g·L^-1；

(3)用1mol·L^-1NaOH溶液，将明胶和单宁酸混合溶液的pH值调至8.0～10.0；

(4)把上述调节完pH值的溶液，放入30～50℃水浴中进行交联反应，偶尔搅拌；

(5)交联反应进行12～60h后，把溶液冷冻干燥，冷冻干燥机的搁板加热温度为20℃，当干燥箱压力降至2～3Pa时，取出冷冻干燥得到的成品；

(6)把成品用粉碎机粉碎后，过60～200目筛；

(7)把筛分后的成品用无水乙醇反复洗涤，除去残留的单宁酸；

(8)在80～90℃烘干，除去残留的乙醇，得到可作为微胶囊壁材的交联明胶。

在第二种制备方法中，明胶浓度最佳为5％(w/v)，单宁酸浓度最佳为4g·L^-1，溶液的pH值最佳为10.0，水浴温度最佳为48℃，交联反应时间最佳为50h，除去残留乙醇烘干时的温度最佳为80℃。

本发明中的交联剂除阿魏酸和单宁酸以外，也可以是咖啡酸、绿原酸等其他酚酸。

本发明以酚酸为交联剂制备的交联明胶，与天然明胶相比具有以下优点：

(1)本发明制备的交联明胶吸水性降低，因而以其为壁材的微胶囊保藏性更好，不易吸潮。(2)在溶液浓度相同时，本发明制备的交联明胶的黏度比天然明胶的黏度有较大增加，使其作为增稠剂应用时具有更好的增稠效果。(3)与天然明胶为壁材制备的微胶囊相比，以本发明制备的交联明胶作为壁材的微胶囊，其芯材的释放速度减慢。

本发明以阿魏酸、单宁酸等酚酸为交联剂，和以醛类、转谷氨酰胺酶为交联剂相比，具有以下优点：

本发明中的交联剂不但没有毒性，而且还具有抗氧化、防癌等多种生理活性，价格低，来源广泛。

具体实施方式

为更好理解本发明，下面结合实施例做进一步地详细说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。

实施例1

(1)将食用明胶用蒸馏水于室温下浸泡30min后，在40℃水浴中加热，偶尔搅拌，使其溶解，配制成明胶浓度为9％(w/v)的溶液；

(2)用0.5mol·L^-1NaOH溶液把阿魏酸配制成浓度为0.2mol·L^-1的溶液，然后将此阿魏酸溶液加入到明胶溶液中，使阿魏酸浓度达到0.04mol·L^-1；

(3)向明胶和阿魏酸的混合溶液中加入H₂O₂，使H₂O₂与阿魏酸的摩尔比为1:1，并把溶液混合均匀；

(4)用0.05mol·L^-1NaOH溶液，把明胶、阿魏酸和H₂O₂混合溶液的pH值调至8.0；

(5)向上述调节完pH值的溶液中加入辣根过氧化物酶，使酶活力为200U·L^-1；

(6)把加入辣根过氧化物酶的溶液，放入40±0.2℃水浴振荡器中进行交联反应，振荡器转速为110r·min^-1；

(7)交联反应进行24h后，把溶液冷冻干燥，冷冻干燥机的搁板加热温度为20℃，当干燥箱压力降至3Pa时，取出冷冻干燥得到的成品；

(8)把成品用粉碎机粉碎后，过100目筛；

(9)把筛分后的成品用无水乙醇反复洗涤，除去残留的阿魏酸；

(10)在80℃烘干，除去残留的乙醇，得到可作为微胶囊壁材的交联明胶，交联明胶的交联度为10％。

分别以天然明胶和制得的交联明胶为壁材，以水溶性物质(盐酸硫胺素、核黄素、盐酸吡哆醇、叶酸、烟酰胺)为芯材，采用喷雾干燥工艺制备微胶囊。在相同的释放条件下，以天然明胶为壁材的微胶囊中的芯材，在模拟胃液(pH1.2HCl溶液)中完全释放的时间为10min；以交联明胶为壁材的微胶囊中的芯材，在模拟胃液(pH1.2HCl溶液)中完全释放的时间则为30min。以天然明胶为壁材的微胶囊中的芯材，在模拟肠液(pH 6.8、0.05mol·L^-1磷酸盐缓冲液)中完全释放的时间为8min；以交联明胶为壁材的微胶囊中的芯材，在模拟肠液(pH 6.8、0.05mol·L^-1磷酸盐缓冲液)中完全释放的时间则为16min。

实施例2

(1)将食用明胶用蒸馏水于室温下浸泡30min后，在45℃水浴中加热，偶尔搅拌，使其溶解，配制成明胶浓度为5％(w/v)的溶液；

(2)将浓度为20g·L^-1的单宁酸溶液加入到明胶溶液中，使单宁酸浓度达到4g·L^-1；

(3)用1mol·L^-1NaOH溶液，将明胶和单宁酸混合溶液的pH值调至10.0；

(4)把上述调节完pH值的溶液，放入48±0.5℃水浴中进行交联反应，偶尔搅拌；

(5)交联反应进行50h后，把溶液冷冻干燥，冷冻干燥机的搁板加热温度为20℃，当干燥箱压力降至3Pa时，取出冷冻干燥得到的成品；

(6)把成品用粉碎机粉碎后，过100目筛；

(7)把筛分后的成品用无水乙醇反复洗涤，除去残留的单宁酸；

(8)在80℃烘干，除去残留的乙醇，得到可作为微胶囊壁材的交联明胶，交联明胶的交联度为29％。

分别以天然明胶和制得的交联明胶为壁材，以水溶性物质(盐酸硫胺素、核黄素、盐酸吡哆醇、叶酸、烟酰胺)为芯材，采用冷冻干燥-粉碎-筛分工艺制备微胶囊。在相同的释放条件下，以天然明胶为壁材的微胶囊中的芯材，在模拟胃液(含3.2g·L^-1胃蛋白酶的pH1.2HCl溶液)中完全释放的时间为15min；以交联明胶为壁材的微胶囊中的芯材，在模拟胃液(含3.2g·L^-1胃蛋白酶的pH1.2HCl溶液)中完全释放的时间则为25min。以天然明胶为壁材的微胶囊中的芯材，在模拟肠液(含10g·L^-1胰酶的pH 6.8、0.05mol·L^-1磷酸盐缓冲液)中完全释放的时间为10min；以交联明胶为壁材的微胶囊中的芯材，在模拟肠液(含10g·L^-1胰酶的pH 6.8、0.05mol·L^-1磷酸盐缓冲液)中完全释放的时间则为15min。

Claims (17)

1、新型微胶囊壁材交联明胶的制备方法，其特征在于：包括两种制备可作为微胶囊壁材的交联明胶的方法，即第一种制备方法和第二种制备方法。

2、根据权利要求1所述的第一种制备方法，其特征在于：

(1)将食用明胶用蒸馏水于室温下浸泡30～60min后，在40～45℃水浴中加热，偶尔搅拌，使其溶解，配制成明胶浓度为8～10％(w/v)的溶液；

(2)用0.5mol·L^-1NaOH溶液把阿魏酸配制成浓度为0.2mol·L^-1的溶液，然后将此阿魏酸溶液加入到明胶溶液中，使阿魏酸浓度达到0.02～0.05mol·L^-1；

(3)向明胶和阿魏酸的混合溶液中加入H₂O₂，使H₂O₂与阿魏酸的摩尔比为1:1，并把溶液混合均匀；

(4)用0.05mol·L^-1NaOH溶液，把明胶、阿魏酸和H₂O₂混合溶液的pH值调至7.0～9.0；

(5)向上述调节完pH值的溶液中加入辣根过氧化物酶，使酶活力为100～300U·L^-1；

(6)将加入辣根过氧化物酶的混合溶液，放入40～50℃水浴振荡器中进行交联反应，振荡器转速为100～120r·min^-1；

(7)交联反应进行5～48h后，把溶液冷冻干燥，冷冻干燥机的搁板加热温度为20℃，当干燥箱压力降至2～3Pa时，取出冷冻干燥得到的成品；

(8)把成品用粉碎机粉碎后，过60～200目筛；

(9)把筛分后的成品用无水乙醇反复洗涤，除去残留的阿魏酸；

(10)在80～90℃烘干，除去残留的乙醇，得到可作为微胶囊壁材的交联明胶。

3、根据权利要求2所述的第一种制备方法，其特征在于：所述辣根过氧化物酶RZ值为2.67，酶活力为220U·mg^-1。

4、根据权利要求2所述的第一种制备方法，其特征在于：所述明胶溶液浓度最佳为9％(w/v)。

5、根据权利要求2所述的第一种制备方法，其特征在于：所述阿魏酸浓度最佳为0.04mol·L^-1。

6、根据权利要求2所述的第一种制备方法，其特征在于：所述pH最佳为8.0。

7、根据权利要求2所述的第一种制备方法，其特征在于：所述酶活力最佳为200U·L^-1。

8、根据权利要求2所述的第一种制备方法，其特征在于：所述水浴振荡器温度最佳为40℃。

9、根据权利要求2所述的第一种制备方法，其特征在于：所述交联反应时间最佳为24h。

10、根据权利要求2所述的第一种制备方法，其特征在于：交联明胶的交联度达到10％。

11、根据权利要求1所述的第二种制备方法，其特征在于：

(1)将食用明胶用蒸馏水于室温下浸泡30～60min后，在40～45℃水浴中加热，偶尔搅拌，使其溶解，配制成明胶浓度为4～10％(w/v)的溶液；

(2)将浓度为20g·L^-1单宁酸溶液加入到明胶溶液中，使单宁酸浓度达到1～5g·L^-1；

(3)用1mol·L^-1NaOH溶液，将明胶和单宁酸混合溶液的pH值调至8.0～10.0；

(4)把上述调节完pH值的溶液，放入30～50℃水浴中进行交联反应，偶尔搅拌；

(5)交联反应进行12～60h后，把溶液冷冻干燥，冷冻干燥机的搁板加热温度为20℃，当干燥箱压力降至2～3Pa时，取出冷冻干燥得到的成品；

(6)把成品用粉碎机粉碎后，过60～200目筛；

(7)把筛分后的成品用无水乙醇反复洗涤，除去残留的单宁酸；

(8)在80～90℃烘干，除去残留的乙醇，得到可作为微胶囊壁材的交联明胶。

12、根据权利要求11所述的第二种制备方法，其特征在于：所述明胶溶液浓度最佳为5％(w/v)。

13、根据权利要求11所述的第二种制备方法，其特征在于：所述单宁酸浓度最佳为4mg·mL^-1。

14、根据权利要求11所述的第二种制备方法，其特征在于：所述pH最佳为10.0。

15、根据权利要求11所述的第二种制备方法，其特征在于：所述水浴温度最佳为48℃。

16、根据权利要求11所述的第二种制备方法，其特征在于：所述交联反应时间最佳为50h。

17、根据权利要求11所述的第二种制备方法，其特征在于：交联明胶的交联度达到29％。