CN103284290B

CN103284290B - 一种良好的类胡萝卜素的微囊化方法

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Publication number: CN103284290B
Application number: CN201310200435.6A
Authority: CN
Inventors: 刘庆辉; 杨伟涛; 朱萍
Original assignee: ZHAOQING JUYUAN BIO-CHEM Co Ltd
Current assignee: ZHAOQING JUYUAN BIO-CHEM Co Ltd
Priority date: 2013-05-24
Filing date: 2013-05-24
Publication date: 2015-04-08
Anticipated expiration: 2033-05-24
Also published as: CN103284290A

Abstract

本发明公开了一种良好的类胡萝卜素的微囊化方法，按以下步骤进行：1）将保护胶体、蔗糖或葡萄糖、维生素C棕榈酸酯、EDTA、茶皂素完全溶解于水中，调节pH至10-11；得到水相A；2）将类胡萝卜素、抗氧化剂完全溶解于溶剂中，得到油相B；3）在高剪切高搅拌的条件下，将油相B加入到水相A中；经高速搅拌乳化形成初乳，升温去除溶剂，得到微乳液；4）将所得的微乳液加入喷雾干燥系统中，经过喷雾干燥后，制得类胡萝卜素颗粒或粉末。本发明制备的类胡萝卜素颗粒或粉末具有分散性好、稳定性高、光透性好和颗粒粒径小的特点。同时还具有包埋率高和洗出含量小于1%的特点。

Description

一种良好的类胡萝卜素的微囊化方法

技术领域

本发明涉及一种类胡萝卜素颗粒或粉末的制备方法，特别是涉及一种良好的类胡萝卜素的微囊化方法。

背景技术

目前，类胡萝卜素，例如β-胡萝卜素、斑蝥黄、虾青素等作为饲料着色剂、食品着色剂或食品添加剂的重要作用已被人们所认识。近年来，已经有很多关于类胡萝卜素功能作用的报导。但是，类胡萝卜素是不溶于水的物质，熔点高，而且对光、热、氧敏感。类胡萝卜素的这些特性特别不利于含水介质的着色，这是由于其水不可溶性，因而要达到均一或充分强的着色效果是极其困难的。而对于斑蝥黄（角黄素）来说，这些特性，特别是水不可溶性，使其在含所述类胡萝卜素的药物剂型中只有极其有限的生物有效性。此外，由于斑蝥黄晶体只能极少可被吸收或只能赋予极差的着色效果，所以上述这些性能也妨碍它直接用于动物蛋黄、皮肤或食品的着色。

从文献中可以了解用于制备水可分散的类胡萝卜素组合物的各种方法，但这些方法都有某些缺陷。

如在欧洲专利申请EP-0065193B1中，记载了一种连续制备细分散的类胡萝卜素粉末的方法，其中类胡萝卜素颗粒粒度在0.5微米。将该类胡萝卜素于50-200℃溶解在挥发性水可溶性的有机溶剂中。在0-50℃下通过与溶胀胶体的水溶液快速混合形成乳液，再通过喷雾干燥制成粉末。

在中国专利申请号为“97110894”的发明专利中，记载了一种制备类胡萝卜素组合物的方法，将类胡萝卜素和保护性胶体的含水悬浮液加热到180℃-250℃使该类胡萝卜素熔化，然后通过高压均质得到乳液，再通过干燥得到类胡萝卜素粉末。

上述方法存在的缺陷在于：工艺条件中温度较高，而由于类胡萝卜素在高温下极不稳定，极易发生分解或异构化，这造成了类胡萝卜素的损失和影响了动物的有效吸收。另外，温度较高也造成了能源的浪费。而且这些方法制备的乳化液类胡萝卜素的包埋率较低，粒径较大，水可分散性较差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是为了提供一种良好的类胡萝卜素的微囊化方法，采用该方法制备的类胡萝卜素颗粒或粉末具有分散性好、稳定性高、光透性好和颗粒粒径小的特点，同时还具有包埋率高和洗出含量小于1%的特点，且具有明显的低成本特点。

本发明的目的采用如下技术方案：

一种良好的类胡萝卜素的微囊化方法，其特征在于按以下步骤进行：

1）将保护胶体、蔗糖或葡萄糖、维生素C棕榈酸酯、EDTA、茶皂素完全溶解于水中，然后调节pH至10-11；得到水相A；

2）将类胡萝卜素、抗氧化剂完全溶解于溶剂中，得到油相B；

3）在高剪切高搅拌的条件下，将步骤2）所得的油相B加入到步骤1）所得的水相A中，油相B与水相A的重量比为223.5-381.5：178.5-186.5；经过高速搅拌乳化形成初乳，然后升温去除溶剂，得到微乳液；其中，所得微乳液为一种亚纳米级的微乳液，其平均粒径为130-200nm，微乳液的pH为9-10；

4）将步骤3）所得的微乳液加入喷雾干燥系统中，经过喷雾干燥后，制得类胡萝卜素颗粒或粉末；所得类胡萝卜素颗粒或粉末中类胡萝卜素的平均粒径为130-200nm。

实现本发明的目的还可以通过采取如下技术方案达到：

实现本发明的一种实施方式是：所述类胡萝卜素颗粒或粉末中的类胡萝卜素含量占颗粒总重量的1%-18%。

实现本发明的一种实施方式是：在步骤1）中，所述水相A包括以下重量份的组分：保护胶体33份、蔗糖或葡萄糖43.3-51.3份、维生素C棕榈酸酯(VC棕榈酸酯)1.5份、EDTA（乙二胺四乙酸）0.2份、茶皂素0.5份、水100份。

实现本发明的一种实施方式是：在步骤1）中，所述保护胶体为明胶。

实现本发明的一种实施方式是：在步骤1）中，用20%NaOH溶液调节pH，将PH控制在10.4±0.2。

实现本发明的一种实施方式是：在步骤2）中，所述油相B包括以下重量份的组分：类胡萝卜素10.5-18份、抗氧化剂3-3.5份与溶剂210-360份。

实现本发明的一种实施方式是：在步骤2）中，所述类胡萝卜素为β-胡萝卜素、斑蝥黄（角黄素）、阿朴酯、虾青素、玉米黄素、番茄红素等中的一种或两种以上的混合。所述类胡萝卜素是天然或人工合成的，具有很强的着色作用，上述的类胡萝卜素可以单独使用或混合使用，这主要由需要的颜色决定。

实现本发明的一种实施方式是：在步骤2）中，所述溶剂为二氯甲烷或三氯甲烷、丙酮、异丙醇等。

实现本发明的一种实施方式是：在步骤3）中，高剪切高搅拌是指：剪切功率为0.5-100Kw，搅拌速度为2900-18000转/分钟；搅拌时间为15分钟，升温至50℃。

实现本发明的一种实施方式是：在步骤4）中，所述喷雾干燥设备为一种喷雾造粒塔，在喷雾造粒塔中设有循环流动的玉米淀粉；所得微乳液泵入喷雾造粒塔后与玉米淀粉混合，经过喷雾干燥后，制得类胡萝卜素颗粒或粉末，颗粒中含有15%-35%的玉米淀粉。

本发明中：

茶皂素又名茶皂甙，是由茶树种子中提取出来的一类醣甙化合物，属于三萜类皂角甙，由三萜皂甙、结构糖、结构酸组成。茶皂素，具有苦辛辣味，刺激鼻腔粘膜引起喷嚏，纯的茶皂素为乳白色或淡黄色固体无定形粉末，吸湿性强，熔点为223—224℃，平均分子式为C₅₇H₉₀O₂₆，相对分子质量为1200-2800。茶皂素水解后的皂甙单元的碳原子数为30，皂甙配基7有种，分别与四种配糖体和两种有机酸组成多种化合物，其中糖基在受热时易发生焦糖化，与萘酚反应生成紫色物，甙链可被酸、碱或酶水解成糖与皂甙单元，由于带羟基而显弱酸性，其水溶液pH值为5.7。茶皂素结晶易溶于含水的甲醇、乙醇、正丁醇及冰醋酸中，能溶于水、热醇，难溶于冷水、无水乙醇，不溶于乙醚氯仿、石油醚及苯等。茶皂素具有良好的乳化、分散、发泡、湿润等功能，是一种良好的天然非离子表面活性剂，其溶液振荡后产生持久泡沫，起泡力优于上等肥皂，去污力强，且几乎不受水的硬度影响。茶皂素的HLB值(亲水亲油平衡值)采用乳化法测定为16，其在分散、发泡、去污性及O／W型的乳化方面有较好的性能。茶皂素的起泡力较ABS、6501等稍差，在宽的pH(4-10)的范围内，起泡力变化很小。并具有良好的泡沫稳定性。本发明涉及的茶皂素最佳添加量为颗粒总重量的0.5%，在此浓度下体系中的界面张力最低。最有利于类胡萝卜素的乳化。

EDTA能有效的络合水中或原辅料中残留的微量重金属。

明胶是水溶性蛋白质混合物，皮肤、韧带、肌腱中的胶原经酸或碱部分水解或在水中煮沸而产生，无色或微黄透明的脆片或粗粉状，在35～40℃水中溶胀形成凝胶(含水为自重5～10倍)，在微胶囊的制备广泛用作包材。明胶在工艺中起到的作用是：

交联作用：明胶的主要组成为氨基酸组成相同而分子量分布很宽的多肽分子混合物，分子量一般在几万至十几万。无数条肽链交错在一起形成网状结构，具有很强的包埋能力。其核心机理是美拉德反应，蛋白质中氨基酸分子中的氨基和还原糖中的羰基发生美拉德反应，从而发生交联。

乳化剂作用：明胶分子结构上有大量的羟基，另外还有许多羧基和氨基，这使得明胶具有极强的亲水性和亲油性。因此明胶是一种很好的乳化剂。

良好的水分散性包材：本发明中以明胶为包材制备的类胡萝卜素颗粒或粉末具有良好的水分散性，在水中能形成均一的、稳定的、可透光的乳液。

本发明涉及的工艺中，水相的pH也是一个重要的影响因素，最终的乳液在pH等于7.0或以下时是不稳定的。另外，由乳液通过喷雾干燥制成的颗粒或粉末在pH等于7.0或以下时也是不稳定的，同时对于其水溶液的光透性也有不利影响。因此，水相的pH应控制在10-11，最佳是在10.4±0.2。这这个水相范围内，最终乳化液的pH在9-10左右。该工艺制备的类胡萝卜素颗粒或粉末具有较高的稳定性，光透性。

本发明的有益效果在于：

1、本发明的整个工艺过程中，采用了较低的温度50℃，将水相A的pH应控制在10-11，最佳是在10.4±0.2，在这个水相范围内，最终乳化液的pH在9-10左右，使得制备的类胡萝卜素颗粒或粉末具有较高的稳定性，光透性。本发明应用到了具有高搅拌（2900-18000rpm）和高剪切力的乳化装置。高剪切、高搅拌对于获得小的乳滴是至关重要的，乳滴越小，挥发溶剂后微乳液中类胡萝卜素的粒径也越小。该工艺条件下制备的微乳液中类胡萝卜素的平均粒径在130-200nm之间。同时，本发明以明胶为包材制备的类胡萝卜素颗粒或粉末具有良好的水分散性，在水中能形成均一的、稳定的、可透光的乳液。本发明涉及的茶皂素最佳添加量在0.5%重量，在此浓度下体系中的界面张力最低，最有利于类胡萝卜素的乳化，提高了类胡萝卜素微胶囊的包埋率，增加了水可分散性，降低类胡萝卜素微胶囊的粒径。

2、所制备的颗粒或粉末在水中极易分散，形成均一的，可透光的，红色的液体，具有显著的着色作用，广泛用于食品、蛋黄、动物皮肤的着色。

附图说明

图1为本发明具体实施例1的斑蝥黄的粒度分布示意图。

图2为本发明具体实施例2的β-胡萝卜素的粒度分布示意图。

具体实施方式

具体实施例1：

一种良好的类胡萝卜素的微囊化方法，按以下步骤进行：

1、将33g明胶，43.3g蔗糖，1.5gVc棕榈酸酯，0.2gEDTA，0.5g茶皂素完全溶解到100.0g水中，形成均一的水相A，用20%NaOH溶液调节pH至10.0-10.5。

2、将18.0g斑蝥黄晶体，3.0g乙氧喹啉，0.5gVE油，溶解于360.0g二氯甲烷中，搅拌至完全溶解，得到油相B。

3、在高搅拌高剪切的条件下，将油相B加入到水相A中，然后在2900-18000rpm的搅拌速度下乳化15分钟，然后升温至50℃去除溶剂,形成微乳液。其中，所得微乳液为一种亚纳米级的微乳液，其平均粒径为130-200nm，微乳液的pH为9-10；高搅拌高剪切是指：剪切功率为：0.5-100Kw，搅拌速度为2900-18000转/分钟。

4、在喷雾造粒塔中设有循环流动的玉米淀粉；所得微乳液泵入喷雾造粒塔后与玉米淀粉混合，经过喷雾干燥后，制得斑蝥黄颗粒，颗粒中含有15%-35%的玉米淀粉。

参照表1和图1，经过以上工艺制备的斑蝥黄颗粒中斑蝥黄占颗粒总重量的10.7%，用二氯甲烷洗出含量是0.12%，1%水溶液的光吸收值是1186,二氯甲烷残余小于1ppm，平均粒径是172nm。

表1斑蝥黄微胶囊中斑蝥黄的粒度分析报告

在图1中：d[0.1]：0.124um,d[0.5]：0.172um,d[0.9]：0.222um。

具体实施例2：

1、将33g明胶，51.g蔗糖，1.5gVc棕榈酸酯，0.2gEDTA，0.5g茶皂素完全溶解到100.0g水中，形成均一的水相，用20%NaOH溶液调节pH至10.0-10.5。

2、将10.5gβ-胡萝卜素晶体，1.0gBHT，2.0gVE油，溶解于210.0g三氯甲烷中，搅拌至完全溶解。

4、将上述微乳液通过喷雾干燥制成β-胡萝卜素颗粒。

参照表2和图2，经过以上工艺制备的β-胡萝卜素的颗粒中-胡萝卜素占颗粒总重量的10.3%，用三氯甲烷洗出含量是0.08%，1%水溶液的光吸收值是1123,三氯甲烷残余小于1ppm，平均粒径是175nm。粒度分析报告如下：

表2β-胡萝卜素颗粒中β-胡萝卜素的粒度分析报告

在图2中：d[0.1]：0.130um,d[0.5]：0.175um,d[0.9]：0.240um。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种良好的类胡萝卜素的微囊化方法，其特征在于按以下步骤进行：

1）将保护胶体、蔗糖或葡萄糖、维生素C棕榈酸酯、EDTA、茶皂素完全溶解于水中，然后调节pH至10-11；得到水相A；

2）将类胡萝卜素、抗氧化剂完全溶解于溶剂中，得到油相B；

4）将步骤3）所得的微乳液加入喷雾干燥系统中，经过喷雾干燥后，制得类胡萝卜素颗粒或粉末；所得类胡萝卜素颗粒或粉末中类胡萝卜素的平均粒径为130-200nm;

在步骤3）中，高剪切高搅拌是指：剪切功率为0.5-100Kw，搅拌速度为2900-18000转/分钟；搅拌时间为15分钟，升温至50℃;

在步骤4）中，所述喷雾干燥系统为一种喷雾造粒塔，在喷雾造粒塔中设有循环流动的玉米淀粉；所得微乳液泵入喷雾造粒塔后与玉米淀粉混合，经过喷雾干燥后，制得类胡萝卜素颗粒或粉末，颗粒中含有15%-35%的玉米淀粉。

2.根据权利要求1所述的一种良好的类胡萝卜素的微囊化方法，其特征在于：所述类胡萝卜素颗粒或粉末中的类胡萝卜素含量占颗粒总重量的1%-18%。

3.根据权利要求1所述的一种良好的类胡萝卜素的微囊化方法，其特征在于：在步骤1）中，所述水相A包括以下重量份的组分：保护胶体33份、蔗糖或葡萄糖43.3-51.3份、维生素C棕榈酸酯1.5份、EDTA0.2份、茶皂素0.5份、水100份。

4.根据权利要求1所述的一种良好的类胡萝卜素的微囊化方法，其特征在于：在步骤1）中，所述保护胶体为明胶。

5.根据权利要求1所述的一种良好的类胡萝卜素的微囊化方法，其特征在于：在步骤1）中，用20%NaOH溶液调节pH，将PH控制在10.4±0.2。

6.根据权利要求1所述的一种良好的类胡萝卜素的微囊化方法，其特征在于：在步骤2）中，所述油相B包括以下重量份的组分：类胡萝卜素10.5-18份、抗氧化剂3-3.5份与溶剂210-360份。

7.根据权利要求1所述的一种良好的类胡萝卜素的微囊化方法，其特征在于：在步骤2）中，所述类胡萝卜素为β-胡萝卜素、斑蝥黄、阿朴酯、虾青素、玉米黄素、番茄红素中的一种或两种以上的混合。

8.根据权利要求1所述的一种良好的类胡萝卜素的微囊化方法，其特征在于：在步骤2）中，所述溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮、异丙醇。