一种高顺式异构体含量的番茄红素微乳制剂产品及制备方法
技术领域
一种高顺式异构体含量的番茄红素微乳制剂产品及制备方法。本发明是以含高顺式异构体含量的番茄红素为主要功效成分,与可食用表面活性剂、助表面活性剂、食用油脂和水经微乳化处理而制成的液滴直径在5~50nm的红色透明或半透明状乳液产品,主要作为食品抗氧化剂和着色剂使用,属于功能性食品配料生产技术领域。
背景技术
番茄红素是由十一个共轭双键及两个非共轭双键组成的直链型碳氢化合物,是生物合成多种类胡萝卜素的中间体。由于番茄红素分子中含有很多的共轭双键,具有很强的刚性、分子不能内旋转,使得番茄红素有很多的立体异构体,较常见的包括全反式(all-trans)及5-cis,9-cis,13-cis和15-cis等顺式构型。番茄红素具有很强的抗氧化活性,流行病学及营养学研究发现,人和动物肌体组织及血液中番茄红素浓度与其罹患前列腺癌及乳腺癌等恶性肿瘤的发病危险之间呈现显著的负相关,可有效降低上述慢性疾病的发病风险。
人和高等动物自身不能合成番茄红素,所以只能通过摄入食物(如番茄或番茄制品、淡水或海洋中的浮游生物等)来提高组织及血液中番茄红素的浓度。现有研究表明,与食物原料中番茄红素以全反式结构为主(全反式达番茄红素总量的90%以上)相反,人体及动物组织、血液中的番茄红素以各种顺式异构体为主,顺式构型番茄红素占到总量的79%-88%(其中包括5-cis,9-cis,13-cis和15-cis等),而全反式结构所占比例则只有12%-21%。比较富含全反式番茄红素或其顺式异构体的番茄酱的生物价发现,热处理可以提高产品中番茄红素顺式异构体的含量,促进番茄红素的消化和吸收;也有研究结果表明番茄红素的顺式异构体比全反式结构更容易被微乳化、更容易被人体吸收。
由于顺式构型番茄红素空间结构更伸展、空间位阻大幅提高,所以它们在液态环境中悬浮稳定性更好,不易发生沉降。番茄红素顺式异构体的这种特性特别适合将其制备成水分散型乳剂。而事实上,由于番茄红素分子在本质上是一种共轭烯烃,具有很强的疏水性,在水及水基食品中的溶解度非常低,严重限制了番茄红素物质的应用范围及作用效果,所以以高顺式异构体含量番茄红素为原料,开发可在水基食品中使用的水分散型番茄红素产品具有重要意义。国内有CN101092521A利用番茄红素/有机溶剂溶解/与水相乳化/蒸发有机溶剂法制备的番茄红素纳米分散体、CN101129331将番茄红素溶解于食用油中/甘油与水混合/加入乳化剂/均质乳化处理而制备的透明水分散型番茄红素浓缩液等制备水分散型番茄红素乳液的方法。上述制备方法的共同缺陷是:制备中使用一般的番茄红素提取物或其纯化物为原料,未经顺式转化,产品中的番茄红素易于沉降,所以能够稳定悬浮的水分散型番茄红素乳液中目标成分含量过低(0.02%~0.3%),造成其使用成本过高,难以在实际生产中使用。
本发明所描述的高顺式异构体含量的番茄红素微乳制剂及制备方法,即指先利用本研究小组所申请的专利201010017228.3所描述的方法,制备出高顺式异构体含量的番茄红素,再将表面活性剂、助表面活性剂、水、食用油、含高顺式异构体含量的番茄红素一起,经简单的混合处理而制成红色透明或半透明状微乳液产品及制备方法。制备原料特征在于以高顺式异构体含量番茄红素(顺式异构体含量在10%~70%,一般在50%~70%)为原料;制备技术特征在于微乳液可自发形成,不借助外力(实际制备过程中在简单搅拌条件下即可实现,无须高速乳化、均质等剧烈操作),即可形成液滴直径在5~50nm的液滴,所形成微乳化体系性质稳定,可长期放置或经离心处理而不分层;制备产品特征在于乳剂中番茄红素质量分数范围可达1~3%,可以任意比例分散到油、水基食品中而形成均匀、稳定的食品体系,发挥着色作用。
本发明所描述的高顺式异构体含量番茄红素乳剂的制备方法可以应用到其它可食用类胡萝卜素如β-胡萝卜素、叶黄素、玉米黄素。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有良好稳定性的以含高顺式异构体含量番茄红素为核心成分的微乳制剂,可作为水溶性天然食用着色剂使用,体系中所含高顺式异构体含量的番茄红素的质量分数范围为1%~3%。
本发明的技术方案:是以利用201010017228.3技术所制备的质量分数为10%-70%的高顺式异构体含量的番茄红素为主要原料,配合食用表面活性剂、助表面活性剂、水和食用油脂为原料,先将高顺式异构体含量番茄红素添加到热的食用油脂制备油悬液,再在温度为4-70℃条件下与其他配料进行混合(加入顺序可以调整),制备出液滴直径在5-50nm的红色透明或半透明状高顺式异构体含量的番茄红素的微乳化制剂,作为食品加工的着色剂使用。
所说的各种配料加入顺序的调整,指各配料与高顺式异构体含量油悬液混合的顺序,比如(但不限于)可以先将表面活性剂、助表面活性剂混合后,与高顺式异构体含量的番茄红素油悬液混合,最后再与水混合;可以先将表面活性剂、助表面活性剂混合后,与水混合,最后再与高顺式异构体含量的番茄红素油悬液混合。
所说的表面活性剂,为吐温(Tween)系列(吐温20、吐温40、吐温60、吐温65、吐温80、吐温85),司班(Span)系列(司班20、司班40、司班60、司班80),蔗糖脂系列(蔗糖月桂酸脂、蔗糖肉豆蔻酸脂、蔗糖棕榈酸脂、蔗糖硬脂酸脂),曲拉通(Triton)系列(Triton100、Triton114、Triton165、Triton405),聚氧乙烯月桂醚(Brij)系列(Brij52、Brij56、Brij58、Brij78),卵磷脂中的一种或其复配物。
所说的助表面活性剂,为正丙醇,正丁醇,1,2-丙二醇,1,3-丙二醇,乙醇,甘油,异丙醇等中的一种或其复配物。
所说的食用油脂,选自玉米油,花生油,大豆油,葵花籽油,菜籽油,米糠油,红花籽油,中等脂肪链长度(C8~C18)的甘油三酯,油酸乙酯中的一种或其复配物。
所说的含高顺式异构体含量番茄红素微乳制剂,其中油相(油悬液)含量与由表面活性剂和助表面活性剂组成的混合表面活性剂含量的重量比例为0.1~1∶0.3~6。
本发明的有益效果
1、本发明所制备的高顺式异构体含量番茄红素微乳制剂是以高顺式异构体含量(顺式异构体含量在10%~70%,一般在50%~70%)为原料,有利于提高终产品中番茄红素的载量与稳定性;
2、本发明所制备的高顺式异构体含量的番茄红素微乳制剂制备方法,采用简单混合操作(每步混合操作在转速100~200转/分钟条件下,搅拌3~20分钟)即可,无须高速乳化、均质等剧烈操作;
3、本发明所制备的含高顺式异构体含量的番茄红素微乳制剂可在油、水性介质中均匀分散,克服了番茄红素在水介质中都不能溶解或均匀分散,不能有效发挥其生物作用的缺陷,可以很方便地添加到油性、水性食品体系中;
4、本发明所制备的含高顺式异构体含量的番茄红素微乳制剂中番茄红素的质量分数范围可达到1%~3%,较现有产品(如CN101129331的0.3%)提高了3~10倍,对生产的效益提高有很大帮助。
具体实施方式
实施例1
按高顺式异构体含量的番茄红素∶油∶乳化剂∶助乳化剂∶水=0.01~2∶1~2∶2~8∶1~4∶5~40的比例及以下步骤配制含高顺式异构体含量的番茄红素微乳制剂:
①将250g含量为10%的高顺式异构体含量(顺式结构番茄红素占番茄红素重量的质量百分数为70mg/100mg)的番茄红素加入500g大豆油中,在174℃下溶解均匀;
②将800g的乳化剂混合物(吐温20+正丁醇,质量比为2∶3)加热至100℃,100转/分钟下搅拌3分钟后加入到步骤①的混合料中,在150转/分钟下搅拌10分钟至匀;
③混合均匀的物料加入到800g水中,在200转/分钟下搅拌20分钟后,在4℃下保藏,待使用时稀释。
最终得到的高顺式异构体含量的番茄红素微乳制剂中番茄红素含量为1.06%。
实施例2
按高顺式异构体含量的番茄红素∶油∶乳化剂∶助乳化剂∶水=0.01~2∶1~2∶2~8∶1~4∶5~40的比例及以下步骤配制含高顺式异构体含量的番茄红素微乳制剂:
①将170g含量为30%的高顺式异构体含量番茄红素(顺式结构番茄红素占番茄红素重量的质量百分数为50mg/100mg)加入310g菜籽油中,在174℃下溶解均匀;
②将550g的乳化剂混合物(蔗糖月桂酸脂+异丙醇,质量比为1∶2)加热至100℃,在转速150转/分钟下搅拌5分钟后,加入到步骤①的混合料中,在转速100转/分钟下搅拌15分钟至匀;
③混合均匀的物料缓慢加入到1400g水中,在200转/分钟下搅拌20分钟至匀后,在15℃下保藏,待使用时稀释。
最终得到的高顺式异构体含量的番茄红素微乳制剂中番茄红素含量为2.1%。
实施例3
按高顺式异构体含量的番茄红素∶油∶乳化剂∶助乳化剂∶水=0.01~2∶1~2∶2~8∶1~4∶5~40的比例及以下步骤配制含高顺式异构体含量的番茄红素微乳制剂:
①将140g含量为45%的高顺式异构体含量的番茄红素(顺式结构番茄红素占番茄红素重量的质量百分数为30mg/100mg)加入250g油酸乙酯中,在174℃下溶解均匀;
②将600g的乳化剂混合物(司班60+1,3-丙二醇,质量比为1∶1)加热至100℃,在转速100转/分钟下搅拌12分钟至匀后,加入1570g水,在转速180转/分钟下搅拌10分钟至匀;
③将步骤②所获得的表面活性剂/助表面活性剂/水混合液与步骤①获得的油悬液混合,在转速200转/分钟下搅拌18分钟至匀。所得到的微乳液在25℃下保藏,待使用时稀释。
最终得到的高顺式异构体含量的番茄红素微乳制剂中番茄红素含量为2.46%。
实施例4
按高顺式异构体含量的番茄红素∶油∶乳化剂∶助乳化剂∶水=0.01~2∶1~2∶2~8∶1~4∶5~40的比例及以下步骤配制含高顺式异构体含量的番茄红素微乳制剂:
①将164g含量为50%的高顺式异构体含量番茄红素(顺式结构番茄红素占番茄红素重量的质量百分数为61mg/100mg)加入280g米糠油中,在174℃下溶解均匀;
②将650g的乳化剂混合物(Brij52+甘油,质量比为2∶1)加热至100℃,在转速100转/分钟下搅拌5分钟至匀后,加入到步骤①的混合料中,在转速180转/分钟下搅拌20分钟至匀;
③混合均匀的物料加入到1640g水中,在转速190转/分钟下搅拌15分钟至匀后,在30℃下保藏,待使用时稀释。
最终得到的高顺式异构体含量的番茄红素微乳制剂中番茄红素含量为3%。