CN102550817B - 一种功能型油脂微胶囊及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种功能型油脂微胶囊及其制备方法，涉及一种微胶囊。提供一种稳定性高、具有固定化蛋白质膜的功能型油脂微胶囊及其制备方法。功能型油脂微胶囊原料为功能型油脂，植物油，抗氧化剂，水相主壁材，水相辅助壁材，生物酶蛋白质和水。将植物油作为载体与功能型油脂混合，再加入抗氧化剂，水浴中加热溶解，得油相芯材溶液；将水相主壁材和水相辅助壁材加入去离子水，水浴中加热溶解，得水相壁材溶液；将油相芯材溶液加入水相壁材溶液中，用剪切机剪切乳化，再用均质机均质，形成油滴粒径均一的纳米级乳液；将生物酶加入纳米级乳液中，再置于热水浴中加热保温搅拌反应，反应后升温使生物酶灭活，再经干燥，得功能型油脂微胶囊。

Description

一种功能型油脂微胶囊及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种微胶囊，尤其是涉及一种适用于制备维生素、不饱和脂肪酸酯等具有生物活性的功能型油脂的微胶囊配方及其制备方法，其应用领域涉及饲料、药品及保健食品添加剂。

背景技术

微胶囊技术是指将固体、液体或气体包埋、封存在一种微型胶囊内成为一种固体微粒产品的技术。芯材被包埋在壁材内而与外界环境隔离开来，使其免受外界的氧气、湿度、紫外线等因素的影响，因而使得性质不稳定的芯材能够延长货架期，而且微胶囊的应用也使得芯材的性质得以改变，如屏蔽味道、颜色、特殊气味和改变流动性等，从而有利于方便使用，拓宽使用范围。所以微胶囊技术已经广泛应用于食品工业。

微胶囊包埋技术的关键在于壁材的筛选与复配，目前使用较多的壁材主要有变性淀粉、蛋白质、糖类物质等几大类，其中蛋白质由于本身具有较高的营养价值，而且具有较好的韧性和包埋性能；但是，由于天然蛋白质的这些特性还不够突出，不能满足生产的需要，往往需要通过特定的改性方法来提高其功能特性，因此一直是多年来的研究热点。

酶法改性是目前食物蛋白改性的研究重点。蛋白质酶法改性是改造蛋白质、实现蛋白质功能多样化、改善蛋白质功能特性和拓宽其应用范围的一种有效方法。谷氨酰胺转胺酶(Transglutaminase，EC 2.3.2.13，简称TGase)是一种催化蛋白质分子内或分子间形成ε-(γ-谷氨酰基)赖氨酸共价键的酶，通过催化反应，可引起各种蛋白质分子内的交联、分子间的交联以及蛋白质与氨基酸之间的连接，改善蛋白质的溶解性、起泡性、乳化性、流变性、成膜性等多种性质，从而赋予产品特殊的功能特性。

Fargemand(1998)等人的研究显示转谷氨酰胺酶(TGase酶)催化聚合酪蛋白，使得其形成的溶液粘度增加；在低聚合度时，所制备的乳液具有较高的稳定性，而在高聚合度时反而会使得所制备的乳状液更易失稳。

中国专利201010202070.7也应用了酶法交联技术对蛋白质进行交联改性形成聚合大分子结构，提高了蛋白质的乳化性能，再进行乳化包埋油脂。

总的来说，目前对蛋白质的改性研究主要集中在利用生物酶催化聚合蛋白质或通过各种修饰方法，使蛋白质乳化性能得到改良，再进行乳化包埋油脂。但是，由于乳液在喷雾干燥过程，剧烈的脱水易导致蛋白质结构产生极大变化从而导致油滴聚合破乳，不利于油脂的包埋，这可以从微胶囊粉剂再水化所得乳液的油滴粒径比新鲜的乳液要大而得到验证；而且所制备的微胶囊产品在最终应用时，再次形成水溶液，由于乳化蛋白浓度极低，极易导致再次破乳，不利于最终应用，因此该方案限制了所制备微胶囊的稳定性的提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稳定性高、具有固定化蛋白质膜的功能型油脂微胶囊及其制备方法。

所述功能型油脂微胶囊的原料组成及其按质量百分比的组成如下：

功能型油脂5％～20％，植物油2.5％～7.5％，抗氧化剂0.01％～1％，水相主壁材5％～15％，水相辅助壁材10％～25％，生物酶5～30U/g蛋白质，加水至100％。

所述功能型油脂可选自维生素类、类维生素类、多不饱和脂肪酸酯等具有生物活性的油脂中的一种，所述维生素类可选自维生素A醋酸酯、维生素A棕榈酸酯、维生素D3等中的一种；所述类维生素类可选自胡萝卜素、虾青素、斑蝥黄、番茄红素、辅酶Q10等中的一种；所述多不饱和脂肪酸酯可选自DHA、ARA等中的一种。

所述植物油可选自大豆油、葵花籽油、菜籽油、花生油、棕榈油、中链脂肪酸甘油酯(MCT)等中的一种。

所述抗氧化剂可选自维生素E、维生素C棕榈酸酯、迷迭香提取物、茶多酚、卵磷脂等中的至少一种。

所述水相主壁材可选自乳清蛋白、酪蛋白酸钠、明胶、大豆分离蛋白等中的至少一种。

所述水相辅助壁材可选自变性淀粉、麦芽糊精、麦芽糖浆、环糊精、蔗糖、阿拉伯糖、葡萄糖、乳糖、海藻糖、甘露糖等中的至少一种。

所述生物酶可选自谷氨酰胺转胺酶(Tg酶)等。

所述功能型油脂微胶囊的制备方法包括以下步骤：

1)将植物油作为载体与功能型油脂混合，再加入抗氧化剂，水浴中加热溶解，得油相芯材溶液；

2)将水相主壁材和水相辅助壁材加入去离子水，水浴中加热溶解，得水相壁材溶液；

3)将步骤1)所得的油相芯材溶液加入步骤2)所得的水相壁材溶液中，用剪切机剪切乳化，再用均质机均质，形成油滴粒径均一的纳米级乳液；

4)将生物酶加入到步骤3)所得的纳米级乳液中，再置于热水浴中加热保温搅拌反应，反应后升温使生物酶灭活，再经干燥，得功能型油脂微胶囊。

在步骤1)中，所述加热的温度可为40～60℃，优选45～50℃。

在步骤2)中，所述加热的温度可为40～70℃，优选50～60℃。

在步骤3)中，所述均质的条件可在20～40MPa下均质2～3次。

在步骤4)中，所述加热的温度可为30～60℃，优选35～50℃，所述反应的时间可为0.5～5h，所述升温的条件可为升温至70～80℃后保持1～20min。

本发明先将水相壁材溶解于去离子水中，再将功能型油脂加入水相溶液并剪切乳化，经高压均质乳化，然后加入谷氨酰胺转胺酶(Tg酶)并于保温条件下快速搅拌反应，然后升温灭活，最终喷雾干燥即得到功能型油脂微胶囊。

本发明的蛋白质乳化作用是通过在油-水界面形成一层蛋白质膜包裹油滴，从而使油滴均匀分布在水相中；而影响其乳化体系稳定性的因素有：油滴体积的大小，油-水界面蛋白膜的粘弹性和蛋白质颗粒空间结构特性。由于蛋白质分子较大，油-水界面处的蛋白质迁移速率相对较慢，而且油-水界面蛋白质膜中的蛋白质由于非极性基团吸附于油滴中而相对固定，因此油-水界面蛋白质膜中的蛋白质之间更容易被Tg酶催化相互交联反应，从而在油-水界面处形成一层固定化的蛋白质膜，使得油滴在喷雾干燥的脱水过程以及粉剂再次水溶的过程中，更为稳定不易破乳。因此，本发明的最大优点是：利用蛋白质的乳化能力先将油脂均质乳化，在油-水界面形成一层蛋白质膜包裹油滴，然后加入Tg酶对油-水界面的蛋白质膜进行交联改性形成固定化的蛋白质膜，从而提高了乳液的稳定性；所得的粉剂经再次用水溶解，由于有固定化的蛋白质膜，乳液更稳定；

本发明还有以下几个优点：

1)所采用的蛋白质与糖类壁材复配经喷雾干燥所得的微胶囊粉剂水溶性好，即使是经加热强化老化后，粉剂水溶性依然很好；

2)本发明所采用的抗氧化剂为纯天然抗氧化剂，对人体无毒害作用，且抗氧化效果好；

3)本发明所制备的粉剂表面油含量在0.5％以下，包埋率极高；所得粉剂外形呈完整的透明玻璃态，壁材致密度高，抗氧化效果好。

4)本发明所用配方具有通用性强的特点，适用于制备具有高度稳定性的各类功能型油脂微胶囊粉剂。

附图说明

图1为维生素A醋酸酯HPLC谱图。在图1中，横坐标为保留时间(min)，纵坐标为吸收强度(mAU)。

图2为VA-棕榈酸酯HPLC检测谱图。在图2中，横坐标为保留时间(min)，纵坐标为吸收强度(mAU)。

具体实施方式

通过以下实施例对本发明作进一步说明，但并不仅限于以下实施例和实施例中的工艺参数范围。其中VA含量采用2010版中国药典二部附录VII J维生素A测定法测定，DHA含量采用国标GB/T 5009.168-2003测定。

实施例1

步骤1、称取酪蛋白酸钠100g，乳糖100g，甘露糖25g，蔗糖100g，混合均匀，再加入500g水搅拌并于50℃水浴中加热溶解；称取含量为278万IU/G的VA醋酸酯结晶100g，大豆油75g，抗氧化剂0.6g(含有迷迭香提取物0.20g、维生素C棕榈酸酯0.05g、天然维生素E 0.35g)，于60℃水浴中边加热边搅拌溶解；待抗氧化剂完全溶解后将油相芯材加入水相壁材溶液中，使用剪切机剪切初步乳化后，采用30MPa高压均质2次。

步骤2、将所得到的乳液于35℃水浴中保温，边搅拌边加入Tg酶1000U，并搅拌反应4h；反应完成后快速升温至80℃并保持5min使得Tg酶灭活，而后降温至50℃。

步骤3、将处理后的乳液采用喷雾干燥法(进料温度：55℃，进气口温度180℃，出口温度80℃)脱水造粒制得VA醋酸酯微胶囊粉剂。

所得微胶囊粉剂表面油含量为0.33％，按照2010版中国药典二部附录VII J维生素A测定法测定该微胶囊VA含量为55.76万IU/g，维生素A醋酸酯HPLC谱图参见图1。由图1可知，保留时间12min、13min分别为维生素A醋酸酯(记为VAC)两种异构体的峰，两个峰叠加对照标准曲线换算得到维生素A醋酸酯的含量。

实施例2

步骤1、称取酪蛋白酸钠100g，乳糖100g，甘露糖25g，蔗糖75g，混合均匀，再加入500g水搅拌并于55℃水浴中加热溶解；称取含量为175万IU/g的VA棕榈酸酯油165g，大豆油35g，抗氧化剂0.5g(含有迷迭香提取物0.12g、维生素C棕榈酸酯0.03g、天然维生素E 0.35g)，于60℃水浴中边加热边搅拌溶解；待抗氧化剂完全溶解后将油相芯材加入水相壁材溶液中，使用剪切机剪切初步乳化后，采用35MPa高压均质2次。

步骤2、将所得到的乳液于50℃水浴中保温，边搅拌边加入Tg酶500U，并搅拌反应2h；反应完成后快速升温至80℃并保持5min使得Tg酶灭活，而后降温至55℃。

步骤3、将处理后的乳液采用喷雾干燥法(进料温度：55℃，进气口温度185℃，出口温度85℃)脱水制得VA棕榈酸酯微胶囊粉剂。

所得微胶囊粉剂表面油含量为0.46％，按照2010版中国药典二部附录VII J维生素A测定法测定其VA含量为57.68万IU/g，VA-棕榈酸酯HPLC检测谱图参见图2，由图2可知，保留时间22min、23min是维生素A棕榈酸酯两种异构体的峰，两个峰叠加对照标准曲线换算得到维生素A棕榈酸酯的含量。

实施例3

步骤1、称取乳清蛋白125g，变性淀粉20g，乳糖75g，麦芽糖浆25g，蔗糖70g，海藻糖20g，环糊精10g，混合均匀，再加入500g水搅拌并于50℃水浴中加热溶解；称取DHA含量为40％的微藻油150g，菜籽油25g，抗氧化剂0.6g(含有迷迭香提取物0.16g、维生素C棕榈酸酯0.04g、茶多酚0.40g)，于45℃水浴中边加热边搅拌溶解；待抗氧化剂完全溶解后将油相芯材加入水相壁材溶液中，使用剪切机剪切初步乳化后，采用40MPa高压均质2次。

步骤2、将所得到的乳液于35℃水浴中保温，边搅拌边加入Tg酶1875U，并搅拌反应2h；反应完成后快速升温至75℃并保持10min使得Tg酶灭活，而后降温至50℃。

步骤3、将处理后的乳液采用喷雾干燥法(进料温度：50℃，进气口温度170℃，出口温度75℃)脱水制得微藻油微胶囊粉剂。

所得微胶囊粉剂表面油含量为0.28％，按照国标GB/T 5009.168-2003测定其DHA含量为12％，并采用Schaal烘箱法(62℃)加速老化实验考察其抗老化性能，DHA微藻油微胶囊稳定性实验数据参见表1，由表1可见该微胶囊粉剂抗老化性能良好。

表1

实施例4

步骤1、称取酪蛋白酸钠100g，乳糖100g，蔗糖95g，海藻糖25g，环糊精5g，混合均匀，再加入500g水搅拌并于60℃水浴中加热溶解；称取含量为40％的ARA微藻油150g，大豆油25g，抗氧化剂0.5g(含有迷迭香提取物0.12g、维生素C棕榈酸酯0.03g、茶多酚0.35g)，于50℃水浴中边加热边搅拌溶解；待抗氧化剂完全溶解后将油相芯材加入水相壁材溶液中，使用剪切机剪切初步乳化后，采用30MPa高压均质2次。

步骤2、将所得到的乳液于40℃水浴中保温，边搅拌边加入Tg酶2500U，并搅拌反应1h；反应完成后快速升温至75℃并保持10min使得Tg酶灭活，而后降温至50℃。

步骤3、将处理后的乳液采用喷雾干燥法(进料温度：50℃，进气口温度175℃，出口温度80℃)脱水制得微藻油微胶囊粉剂。

所得微胶囊粉剂表面油含量为0.32％；按照国标GB/T 5009.168-2003测定其ARA含量为11.94％，并采用Schaal烘箱法(62℃)加速老化实验考查其抗老化性能，ARA微藻油微胶囊稳定性实验数据参见表2，由表2数据可看出该微胶囊粉剂抗老化性能良好。

表2

Claims (13)

1.一种功能型油脂微胶囊，其特征在于其原料组成及其按质量百分比的组成如下：

功能型油脂5%～20%，植物油2.5%～7.5%，抗氧化剂0.01%～1%，水相主壁材5%～15%，水相辅助壁材10%～25%，生物酶5～30U/g蛋白质，加水至100%；

所述一种功能型油脂微胶囊由以下方法制备：

1）将植物油作为载体与功能型油脂混合，再加入抗氧化剂，水浴中加热溶解，得油相芯材溶液；

2）将水相主壁材和水相辅助壁材加入去离子水，水浴中加热溶解，得水相壁材溶液；

3）将步骤1）所得的油相芯材溶液加入步骤2）所得的水相壁材溶液中，用剪切机剪切乳化，再用均质机均质，形成油滴粒径均一的纳米级乳液；

4）将生物酶加入到步骤3）所得的纳米级乳液中，再置于热水浴中加热保温搅拌反应，反应后升温使生物酶灭活，再经干燥，得功能型油脂微胶囊。

2.如权利要求1所述的一种功能型油脂微胶囊，其特征在于所述功能型油脂选自维生素类、类维生素类、多不饱和脂肪酸酯具有生物活性的油脂中的一种；所述维生素类可选自维生素A醋酸酯、维生素A棕榈酸酯、维生素D3中的一种；所述类维生素类可选自胡萝卜素、虾青素、斑蝥黄、番茄红素、辅酶Q10中的一种；所述多不饱和脂肪酸酯可选自DHA、ARA中的一种。

3.如权利要求1所述的一种功能型油脂微胶囊，其特征在于所述植物油选自大豆油、葵花籽油、菜籽油、花生油、棕榈油、中链脂肪酸甘油酯中的一种。

4.如权利要求1所述的一种功能型油脂微胶囊，其特征在于所述抗氧化剂选自维生素E、维生素C棕榈酸酯、迷迭香提取物、茶多酚、卵磷脂中的至少一种。

5.如权利要求1所述的一种功能型油脂微胶囊，其特征在于所述水相主壁材选自乳清蛋白、酪蛋白酸钠、明胶、大豆分离蛋白中的至少一种。

6.如权利要求1所述的一种功能型油脂微胶囊，其特征在于所述水相辅助壁材选自变性淀粉、麦芽糊精、麦芽糖浆、环糊精、蔗糖、阿拉伯糖、葡萄糖、乳糖、海藻糖、甘露糖中的至少一种。

7.如权利要求1所述的一种功能型油脂微胶囊，其特征在于所述生物酶选自谷氨酰胺转胺酶。

8.如权利要求1所述的一种功能型油脂微胶囊的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）将植物油作为载体与功能型油脂混合，再加入抗氧化剂，水浴中加热溶解，得油相芯材溶液；

2）将水相主壁材和水相辅助壁材加入去离子水，水浴中加热溶解，得水相壁材溶液；

3）将步骤1）所得的油相芯材溶液加入步骤2）所得的水相壁材溶液中，用剪切机剪切乳化，再用均质机均质，形成油滴粒径均一的纳米级乳液；

4）将生物酶加入到步骤3）所得的纳米级乳液中，再置于热水浴中加热保温搅拌反应，反应后升温使生物酶灭活，再经干燥，得功能型油脂微胶囊。

9.如权利要求8所述的一种功能型油脂微胶囊的制备方法，其特征在于在步骤1）中，所述加热的温度为40～60℃；在步骤2）中，所述加热的温度为40～70℃。

10.如权利要求9所述的一种功能型油脂微胶囊的制备方法，其特征在于所述加热的温度为45～50℃；在步骤2）中，所述加热的温度为50～60℃。

11.如权利要求8所述的一种功能型油脂微胶囊的制备方法，其特征在于在步骤3）中，所述均质的条件在20～40MPa下均质2～3次。

12.如权利要求8所述的一种功能型油脂微胶囊的制备方法，其特征在于在步骤4）中，所述加热的温度为30～60℃，所述反应的时间为0.5～5h，所述升温的条件为升温至70～80℃后保持1～20min。

13.如权利要求8所述的一种功能型油脂微胶囊的制备方法，其特征在于所述加热的温度为35～50℃。

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