CN103549157A - 斥水型维生素微胶囊的制备方法 - Google Patents

Abstract

斥水型维生素微胶囊的制备方法，涉及一种维生素微胶囊。1）将油相芯材加入到搅拌锅中熔化，配制成含抗氧化剂的维生素油，所述油相芯材包括脂溶性维生素、抗氧化剂和其他油脂；2）将壁材溶于水中，配制成按质量百分比固含量为20%～60%的水溶液，制得水相；3）将步骤1）配制成的含抗氧化剂的维生素油加入到步骤2）得到的水相中，经乳化、均质形成均一的乳液；4）在步骤3）得到的乳液中加入蛋白活性酶，再造粒，交联反应后，干燥，得到斥水型维生素微胶囊。不添加任何其他有毒或强氧化化学物质，制备的微胶囊更安全环保，具有更长的货架期，包埋率高，表面油低，进一步提高了微胶囊化效率。

Description

斥水型维生素微胶囊的制备方法

技术领域

本发明涉及一种维生素微胶囊，尤其是涉及一种斥水型维生素微胶囊的制备方法。

背景技术

维生素是维持动物机体正常生长繁殖必不可少的有机化合物，主要以辅酶和催化剂的形式广泛参与动物机体内代谢的生物化学反应。维生素的最大特点是不稳定、极易变质或失效。影响其稳定性的因素有微量元素、水分、高温、光、酸或碱等，导致这些维生素活性在贮存、生产和加工中受到不同程度的破坏。例如维生素A易氧化变质，特别是与高价金属离子接触时可使氧化速度提高上万倍。维生素A遇高热还易受破坏，制粒的水产饲料一般至少使维生素A活性降低40%～60%，有时损失可达80%，将维生素制成微胶囊可以克服上述缺点。因此，目前市售的维生素添加剂大多是以微胶囊形式，已经过乳化和包被处理。这样处理过的微粒硬度高，能抵抗机械损伤，抗氧化性能好，微粒表面粗糙且不规则，混合性能好。

维生素微胶囊根据其在冷、热水中的溶解性可分为水分散性和斥水型两种类型。

水分散型脂溶性维生素微胶囊为该产品在凉、热水中分散成乳化悬浮液。其制备步骤为，先将维生素油、乳化剂和抗氧化剂混合在40～90℃的条件下搅拌均质为初乳，然后将溶解后的包被物加入到初乳中，在进风温度为130～200℃，出风温度为60～100℃条件下喷雾干燥制得微胶囊。但是此微胶囊的包埋率低，并且在较高水分下能分散成乳化悬浮液，此时维生素对微量元素、水分、高温、光、酸或碱等还是很敏感，造成再加工过程损失严重，并且生物利用率低。

斥水型脂溶性维生素微胶囊为该产品在凉、热水中不会分散成乳化悬浮液。此微胶囊较水分散型微胶囊的包埋率高的优点，在再加工过程中对微量元素、水分、高温、光、酸或碱等不敏感，加工过程损失少，并且生物利用率高。斥水型脂溶性维生素微胶囊的制备方法有：

《食品与机械》第24卷第3期《复合凝聚法制备VE微胶囊工艺的研究》公开了一种斥水维生素E的制备方法：将VE用明胶和阿拉伯胶乳化形成均匀的乳液，利用明胶与阿拉伯胶的电荷不同，调节乳液pH值造成复凝聚造粒，然后再用谷氨酰胺转氨酶交联固化得到斥水型微胶囊。此工艺存在以下缺点：1、使用复合凝聚法造粒的工艺其乳液的固含量很低而造成生产效率低；2、使用复合凝聚法造粒所造出的颗粒分布很广，造成粉宏观外观差；3、使用谷氨酰胺转氨酶交联固化是在造粒成型后再添加谷氨酰胺转氨酶，固化是由表及里的一个过程，先交联固化的表面阻止了谷氨酰胺转氨酶的渗透造成颗粒中间交联不完全，进一步造成活性成分维生素E包埋率低。

在《广东化工》2013年第4期《壳聚糖季铵盐/维生素E微胶囊的制备工艺研究》中，温青、刘晓锋、杨卓鸿研究了一种斥水维生素E的制备方法：以明胶和壳聚糖季铵盐为微胶囊主壁材，维生素E为芯材，用5%NaOH溶液调节体系的pH至5.2～5.4进行复合凝聚法造粒，然后再将得到的颗粒用戊二醛交联固化、干燥得到斥水型维生素E微胶囊。此工艺存在以下缺点：1、使用复合凝聚法造粒的工艺其乳液的固含量很低而造成生产效率低；2、使用复合凝聚法造粒所造出的颗粒分布很广，造成粉宏观外观差；3、使用戊二醛交联固化是在造粒成型后再添加，固化是由表及里的一个过程，先交联固化的表面阻止了戊二醛的渗透造成颗粒中间交联不完全，造成活性成分维生素E包埋率低，只有85%；4、交联使用戊二醛交联固化，存在着有毒有害物质残留的问题。

在《中国药学杂志》2013年6月第48卷第11期《交联明胶为壁材制备复合维生素微胶囊》中，井乐刚、赵新淮研究了用以明胶为主壁材在过氧化氢存在下，以阿魏酸为交联剂，通过辣根过氧化物酶催化，制备交联明胶，后在制备复合维生素微胶囊。此工艺存在以下缺点：1、交联反应中使用了过氧化氢，此物质使得维生素在微胶囊化过程中被破坏，而造成微胶囊化效率低，包埋率低；2、交联反应速率低，交联反应时间长，而造成生产效率低。

发明内容

本发明的目的是针对现有斥水型维生素微胶囊生产技术存在的不足，提供一种斥水型维生素微胶囊的制备方法。

本发明包括以下步骤：

1）将油相芯材加入到搅拌锅中熔化，配制成含抗氧化剂的维生素油，所述油相芯材包括脂溶性维生素、抗氧化剂和其他油脂；

2）将壁材溶于水中，配制成按质量百分比固含量为20%～60%的水溶液，制得水相；

3）将步骤1）配制成的含抗氧化剂的维生素油加入到步骤2）得到的水相中，经乳化、均质形成均一的乳液；

4）在步骤3）得到的乳液中加入蛋白活性酶，再造粒，交联反应后，干燥，得到斥水型维生素微胶囊。

在步骤1）中，所述油相芯材中，按质量百分比脂溶性维生素为0～100%，不包括0%和100%；抗氧化剂为0.02%～10%；其他油脂为0～100%，不包括100%；所述其他油脂可采用食用植物油，所述食用植物油可选自大豆油、菜籽油、棕榈油、花生油等中的至少一种；所述熔化的温度可为20～70℃。

在步骤2）中，所述壁材与油相芯材按质量比可为1∶（0.1～1.22）；所述壁材包括蛋白质类的微胶囊壁材和其他类的微胶囊壁材，按质量百分比蛋白质类的微胶囊壁材占壁材总质量的10%～100%；蛋白质类的微胶囊壁材可选自明胶、酪蛋白、酪蛋白碱金属盐、乳清蛋白、大豆蛋白、小麦蛋白、玉米蛋白等中的至少一种；所述酪蛋白碱金属盐可采用酪蛋白酸钠；所述其他类的微胶囊壁材可采用碳水化合物类壁材，所述碳水化合物类壁材可选自辛烯基琥珀酸淀粉酯、淀粉糖浆、葡萄糖、麦芽糊精等中的至少一种；所述溶于水中的温度可为20～70℃。

在步骤3）中，所述将步骤1）配制成的含抗氧化剂的维生素油加入到步骤2）得到的水相中的方法可为：将溶解好的含抗氧化剂的维生素油加入到在高速剪切下的水相中，经乳化、均质形成均一的乳液。

在步骤4）中，所述蛋白活性酶为能使蛋白质发生交联的蛋白活性酶，可选自谷氨酰胺转胺酶；所述蛋白活性酶的添加量按质量百分比可为乳液中蛋白质类壁材的质量的0.01%～20%，优选0.1%～2%；所述加入蛋白活性酶的方法可为：

（1）在乳液送往造粒工序前，往步骤3）制备好的乳液中加入蛋白活性酶，并混合均匀；或

（2）在乳液送往造粒工序过程中，使用动态或静态的连续混合器将送往造粒工序的乳液中加入蛋白活性酶；

所述造粒的方法可为：喷雾法或挤压成型法等，得到的颗粒粒径分布较窄并且颗粒圆整即通过喷雾法或挤压成型法得到的微胶囊的颗粒大小比较均匀，即粒径分布在一个比较窄的范围，颗粒的形状为球形，圆整，较少破损；所述交联反应的条件可为：保持蛋白活性酶活性的温度：20～60℃，水分：3%～50%（3%～50%指湿基水分），时间10～480min，优选温度：20～45℃，水分5%～20%；所述干燥的方法可采用真空干燥，冷气流化干燥法或热气流化干燥法等。

与现有技术相比，本发明的优越在于：

1、本发明使用蛋白活性酶进行蛋白交联反应制备斥水型微胶囊，不添加任何其他有毒或强氧化化学物质，制备的微胶囊更安全环保。

2、本发明使用蛋白活性酶催化蛋白质交联制备斥水型维生素微胶囊，并且酶是均匀混合在乳液中，交联反应是在整个颗粒的里层和表层同时进行，所以酶催化效率高，所得到的微胶囊交联完全，较传统工艺得到的微胶囊致密，而致密的质地更有利于包埋其中的维生素隔绝氧，进而提高了微胶囊中的维生素的稳定性，因此本发明生产的维生素微胶囊具有更长的货架期。

3、本发明在干燥前有一交联反应过程，而此过程正好给蛋白质分子充分的时间进行分子重排或凝胶，这使得后续干燥得到的微胶囊的包埋率高，表面油低，进一步提高了微胶囊化效率。

具体实施方式

实施例1

1）将20kg醋酸维生素A酯结晶（281.2万IU/g）、1kgBHT和4kg的棕榈油加入到溶油锅中，在50℃下溶解成均一的含维生素A的油相。

2）将30kg100冻力度的明胶和45kg的麦芽糊精加入到已经放有100kg纯化水的乳化锅中，在50℃下搅拌溶解成均一的水相。

3）将油相缓慢得加入到在高速剪切的水相中，加入完油相，在50℃下继续剪切搅拌20min，然后将此乳液再高压均质一遍，均质压力25MPa。

4）称取0.03kg的谷氨酰胺转胺酶（1000U/g）溶解到1kg的水中，溶解完全将此酶溶液加入到均质好的乳液中搅拌均匀，温度保持在50℃下0.5h。

5）将预交联的乳液通过挤压法进行造粒，造好的粒进入淀粉浴中，再在50℃下交联4h。

6）将交联好的微胶囊再用气流干燥进行干燥，气流温度105℃。干燥完得到维生素A微胶囊105.6kg。

根据国标GB/T 7292-1999《饲料添加剂维生素A乙酸酯微粒》检测得到的维生素A微胶囊单位：52.1万IU/g，水分3.5%。维生素A微胶囊化收率97.8%。常温存储2年后，含量49.76万IU/g，维生素A保留率为95.5%。

实施例2

1）将20kg醋酸维生素A酯结晶（275.2万IU/g）、1kg乙氧基喹啉和4kg的菜籽油加入到溶油锅中，在50℃下溶解成均一的含维生素A的油相。

2）将30kg120冻力度的明胶和45kg的葡萄糖加入到已经放有100kg纯化水的乳化锅中，在50℃下搅拌溶解成均一的水相。

3）将油相缓慢得加入到在高速剪切的水相中，加入完油相，在50℃下继续剪切搅拌20min，然后将此乳液再高压均质一遍，均质压力25MPa。

4）称取0.6kg的谷氨酰胺转胺酶（1000U/g）溶解到10kg的水中，溶解完全备用。

5）将乳液通过管道输送到离心雾化器进行喷雾造粒，在乳液进入雾化器前通过一个静态混合器与折纯谷氨酰胺转胺酶为乳液中蛋白重量2%的谷氨酰胺转胺酶水溶液充分混合。造好的粒进入固定沸腾床的淀粉浴中，再在30～40℃下交联1h。

6）将交联好的微胶囊再用热空气沸腾干燥，气流温度75℃。干燥完得到维生素A微胶囊110.5kg。

根据国标GB/T 7292-1999《饲料添加剂维生素A乙酸酯微粒》检测得维生素A微胶囊单位：49.06万IU/g，水分3.5%。维生素A微胶囊化收率98.5%。

实施例3

1）将51kg醋酸维生素E酯、1kgBHT加入到溶油锅中，在50℃下溶解成均一的含维生素E的油相。

2）将30kg酪蛋白酸钠和19kg的葡萄糖加入到已经放有100kg纯化水的乳化锅中，在50℃下搅拌溶解成均一的水相。

3）将油相缓慢得加入到在高速剪切的水相中，加入完油相，在50℃下继续剪切搅拌20min，然后将此乳液再高压均质一遍，均质压力25MPa。

4）称取0.3kg的谷氨酰胺转胺酶（1000U/g）溶解到1kg的水中，溶解完全将此酶溶液加入到均质好的乳液中搅拌均匀，温度保持在30℃下0.5h。

5）将预交联的乳液通过挤压法进行造粒，造好的粒进入流化床中，再在30℃，水分20%下交联4h。

6）将交联好的微胶囊再用热空气沸腾干燥，气流温度75℃。干燥完得到维生素E微胶囊98.6kg。

根据国标GB/T 9454-2008《饲料添加剂维生素E》检测得到维生素E微胶囊含量：50.50万IU/g，水分4%。维生素E微胶囊化收率98.6%。

实施例4

1）将40kg醋酸维生素A酯结晶（281.2万IU/g）、1kgBHT加入到溶油锅中，在50℃下溶解成均一的含维生素A的油相。

2）将25kg120冻力度的明胶、20kg的酪蛋白酸钠和14kg的葡萄糖加入到已经放有100kg纯化水的乳化锅中，在50℃下搅拌溶解成均一的水相。

3）将油相缓慢得加入到在高速剪切的水相中，加入完油相，在50℃下继续剪切搅拌20min，然后将此乳液再高压均质一遍，均质压力25MPa。

4）称取2.25kg的谷氨酰胺转胺酶（1000U/g）溶解到10kg的水中，溶解完全备用。

5）将乳液通过管道输送到离心雾化器进行喷雾造粒，在乳液进入雾化器前通过一个静态混合器与折纯谷氨酰胺转胺酶5%蛋白重量的谷氨酰胺转胺酶水溶液充分混合。造好的粒进入淀粉固定沸腾床的中，沸腾床的空气保持一定的湿度让其中的湿粉的水分不低于15%，再在30～40℃下交联2h。

6）将交联好的微胶囊再用热空气沸腾干燥，气流温度105℃。干燥完得到维生素A微胶囊105kg。

根据国标GB/T 7292-1999《饲料添加剂维生素A乙酸酯微粒》检测得到维生素A微胶囊含量：104.01万IU/g，水分4%。维生素A微胶囊化收率97.2%。

实施例5

1）将40kg醋酸维生素A酯结晶（281.2万IU/g）、1kgBHT加入到溶油锅中，在50℃下溶解成均一的含维生素A的油相。

2）将25kg120冻力度的明胶、20kg的酪蛋白酸钠和14kg的葡萄糖加入到已经放有100kg纯化水的乳化锅中，在50℃下搅拌溶解成均一的水相。

3）将油相缓慢得加入到在高速剪切的水相中，加入完油相，在50℃下继续剪切搅拌20min，然后将此乳液再高压均质一遍，均质压力25MPa。

4）称取2.25kg的谷氨酰胺转胺酶（1000U/g）溶解到10kg的水中，溶解完全备用。

5）将乳液通过管道输送到离心雾化器进行喷雾造粒，在乳液进入雾化器前通过一个静态混合器与折纯谷氨酰胺转胺酶5%蛋白重量的谷氨酰胺转胺酶水溶液充分混合。造好的粒进入淀粉固定沸腾床的中，沸腾床的空气保持一定的湿度让其中的湿粉的水分不低于15%，再在30～40℃下交联2h。

6）将交联好的微胶囊从淀粉中筛分出来，转移大双锥中进行真空干燥，真空度：～0.085MPa，加热用95℃热水。干燥后得干微胶囊106.5kg。

根据国标GB/T 7292-1999《饲料添加剂维生素A乙酸酯微粒》检测得到的维生素A微胶囊含量：104.51万IU/g，水分4%。维生素A微胶囊化收率98.9%。

由实施例1～5中可以得出，用本发明得到的斥水型维生素微胶囊的包埋收率高，包埋收率都在97%以上。而在单位重量包埋同量维生素下，《复合凝聚法制备VE微胶囊工艺的研究》中维生素E的最高包埋收率只有(92.78±0.65％)，《交联明胶为壁材制备复合维生素微胶囊》中维生素的包埋收率为85%；《壳聚糖季铵盐/维生素E微胶囊的制备工艺研究》中维生素E的包埋收率为85%。

Claims (10)

1.斥水型维生素微胶囊的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）将油相芯材加入到搅拌锅中熔化，配制成含抗氧化剂的维生素油，所述油相芯材包括脂溶性维生素、抗氧化剂和其他油脂；

2）将壁材溶于水中，配制成按质量百分比固含量为20%～60%的水溶液，制得水相；

3）将步骤1）配制成的含抗氧化剂的维生素油加入到步骤2）得到的水相中，经乳化、均质形成均一的乳液；

4）在步骤3）得到的乳液中加入蛋白活性酶，再造粒，交联反应后，干燥，得到斥水型维生素微胶囊。

2.如权利要求1所述斥水型维生素微胶囊的制备方法，其特征在于在步骤1）中，所述油相芯材中，按质量百分比脂溶性维生素为0～100%，不包括0%和100%；抗氧化剂为0.02%～10%；其他油脂为0～100%，不包括100%。

3.如权利要求1所述斥水型维生素微胶囊的制备方法，其特征在于在步骤1）中，所述其他油脂采用食用植物油；所述食用植物油可选自大豆油、菜籽油、棕榈油、花生油中的至少一种；所述熔化的温度可为20～70℃。

4.如权利要求1所述斥水型维生素微胶囊的制备方法，其特征在于在步骤2）中，所述壁材与油相芯材按质量比为1∶（0.1～1.22）；所述壁材包括蛋白质类的微胶囊壁材和其他类的微胶囊壁材，按质量百分比蛋白质类的微胶囊壁材占壁材总质量的10%～100%。

5.如权利要求4所述斥水型维生素微胶囊的制备方法，其特征在于所述蛋白质类的微胶囊壁材选自明胶、酪蛋白、酪蛋白碱金属盐、乳清蛋白、大豆蛋白、小麦蛋白、玉米蛋白中的至少一种；所述酪蛋白碱金属盐采用酪蛋白酸钠；所述其他类的微胶囊壁材可采用碳水化合物类壁材，所述碳水化合物类壁材可选自辛烯基琥珀酸淀粉酯、淀粉糖浆、葡萄糖、麦芽糊精中的至少一种。

6.如权利要求1所述斥水型维生素微胶囊的制备方法，其特征在于在步骤2）中，所述溶于水中的温度为20～70℃。

7.如权利要求1所述斥水型维生素微胶囊的制备方法，其特征在于在步骤3）中，所述将步骤1）配制成的含抗氧化剂的维生素油加入到步骤2）得到的水相中的方法为：将溶解好的含抗氧化剂的维生素油加入到在高速剪切下的水相中，经乳化、均质形成均一的乳液。

8.如权利要求1所述斥水型维生素微胶囊的制备方法，其特征在于在步骤4）中，所述蛋白活性酶为能使蛋白质发生交联的蛋白活性酶，所述能使蛋白质发生交联的蛋白活性酶选自谷氨酰胺转胺酶；所述蛋白活性酶的添加量按质量百分比可为乳液中蛋白质类壁材的质量的0.01%～20%，优选0.1%～2%。

9.如权利要求1所述斥水型维生素微胶囊的制备方法，其特征在于在步骤4）中，所述加入蛋白活性酶的方法为：

（1）在乳液送往造粒工序前，往步骤3）制备好的乳液中加入蛋白活性酶，并混合均匀；或

（2）在乳液送往造粒工序过程中，使用动态或静态的连续混合器将送往造粒工序的乳液中加入蛋白活性酶。

10.如权利要求1所述斥水型维生素微胶囊的制备方法，其特征在于在步骤4）中，所述造粒的方法为：喷雾法或挤压成型法，得到的颗粒粒径分布较窄并且颗粒圆整即通过喷雾法或挤压成型法得到的微胶囊的颗粒大小比较均匀，即粒径分布在一个比较窄的范围，颗粒的形状为球形，圆整，较少破损；所述交联反应的条件可为：保持蛋白活性酶活性的温度：20～60℃，水分：3%～50%，时间10～480min，优选温度：20～45℃，水分5%～20%；所述干燥的方法可采用真空干燥，冷气流化干燥法或热气流化干燥法。