CN104324381B - 一种具保湿能力的淀粉胶囊及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种具保湿能力的淀粉胶囊，包括天然直链淀粉、天然支链淀粉、变性淀粉以及增强剂组成，所述淀粉胶囊可由沾胶法或热固加工法制得，该胶囊具有保湿性好、不易老化的优势。

Description

一种具保湿能力的淀粉胶囊及其制备方法

技术领域

本发明涉及到一种具有保湿能力的淀粉胶囊及其制备方法，属于医药制造领域。

背景技术

天然或改性淀粉常用于食品或药品加工行业。通过对天然淀粉的物理、化学改性，使其具备原淀粉所不具备的特性，如提高了流动性、水溶性、成膜性、机械强度等。

天然植物淀粉从结构上分为支链淀粉和直链淀粉两大类。直链淀粉是D-葡萄糖基以α-(1,4)糖苷键连接的多糖链，分子中有200个左右葡萄糖基，分子量1～2×10⁵，聚合度990，空间构象卷曲成螺旋形，每一回转为6个葡萄糖基。支链淀粉分子中除有α-（1，4）糖苷键的糖链外，还有α-（1，6）糖苷键连接的分支，分子中含300～400个葡萄糖基，分子量>2×10⁷，聚合度7200，各分支也都是卷曲成螺旋形。虽然支链淀粉和直链淀粉基本组成单元相同，但由于二者结构的不同，所表现出的物理化学性能也不一样：淀粉与碘呈颜色反应，直链淀粉为蓝色，支链淀粉为红褐色；直链淀粉的成膜性能良好，韧度较强，能溶于水，加入醇等则会析出，但粘附性、稳定性以及保水能力不佳；支链淀粉的粘度高，水中溶胀而不溶解，会形成稳定的胶液，支链淀粉加热糊化后，分子中的链较为松散，因此具有较高的粘度。当淀粉糊冷却时，支链淀粉分子中的分支结构又减弱了分子链重新结合的紧密程度，表现出较好的抗老化能力。但支链淀粉耐剪切的稳定性较差，在剪切力作用下淀粉链被破坏，表现为粘度下降，保水力减弱。在现有技术中，为保证膜的加工和机械性能，成膜用途的淀粉材料都是以直链淀粉为主要成分，带来的问题正是膜保水能力不佳等。

变性淀粉则是在天然淀粉的基础上，使用物理或化学手段对淀粉的分子结构或微观晶型进行改变。常见的变性淀粉有酯化淀粉、氧化淀粉、醚化淀粉、热变性淀粉等。将淀粉上的羟基以酯基、烷氧基等取代，能改变淀粉的亲水性或淀粉链条之间的相互作用力，使之被赋予新的性质以及新的应用领域。现有技术中变性淀粉的用量也较高，有的技术直接使用某一种类型的变性淀粉，如羟丙基淀粉作为淀粉成膜组合物的主要成分，但这将整体提高了材料的成本。

胶囊剂作为现代药剂学中最重要的一种剂型，具有研发过程短、计量方便、患者服用方便等诸多优势。目前，除应用仍最广的明胶胶囊外，非明胶的胶囊材料研究也已成为药剂学领域的一大热点。

目前为止，已知可以用于生产食用或药用胶囊壳的非明胶材料有：羟丙基甲基纤维素、海藻多糖、普鲁兰多糖、淀粉。其中，海藻多糖胶囊、羟丙甲纤维素胶囊和普鲁兰多糖胶囊均已有商品问世，受到了宗教人士和素食主义者的追捧。然而，淀粉胶囊仍处于一个研究阶段。淀粉材料与前述3中材料相比，分子量更大，结构复杂，其成膜性、粘性以及膜强度和韧度均不如前三者。

现有技术中，CN103070845A专利公布了一种淀粉空心胶囊及其制备方法，将交联高直连淀粉溶于水中，搅拌均匀成10-15%的乳液，在50-55°C加热15-25分钟；加入柠檬酸三丁酯、瓜尔豆胶、司盘-80和菊粉，充分混合后保温15〜20分钟；减压消泡后得到的溶液，用常规蘸模法制得淀粉空心胶囊。

CN13333006C专利公布了一种淀粉组合物植物胶囊及其制备方法，取淀粉10份、增塑剂1-6份、凝胶剂0.15-2份，表面活性剂和其他辅料适量，先将淀粉和水混合，60-95°C加热15-60分钟，再加入增塑剂、粘合剂、凝胶剂和其他辅料，混匀后减压消泡，通过常用胶囊成型设备制成软胶囊和硬胶囊。

CN1297601C专利涉及由淀粉醚以及凝固体系组成的成膜组合物，其中所述淀粉醚是羟丙基化淀粉或羟乙基化淀粉，其中凝固体系由水解胶体或水解胶体的混合物和阳离子组成，其中所述水解胶体选自多糖。羟丙基淀粉醚的含量为88-98%，水的含量为2-12%，多糖0.01-10%，阳离子为0.001-5%。按照与传统硬明胶胶囊相同的方法制备硬胶囊。

CN1483393A专利公布了一种淀粉空心胶囊及其生产工艺，主要特征是该胶囊由植物淀粉或淀粉衍生物、增塑剂、水等组分所组成，其配比为分别为25％－94.9％、0.1％－30％、5％－20％。制液时是将淀粉或淀粉衍生物、水按配比后混和并加热至60℃以上，均匀搅拌，然后再按配比加入增塑剂，混合均匀，保温静置，除去气泡后倒入保温料槽再经沾液、烘干后制成胶囊。

CN1895234A提供了一种植物空心胶囊及其制备方法，所述空心胶囊由全天然的植物制成，所述空心胶囊包括直链淀粉10份，甘油0.5份，纯净水6份；本发明的优点在于：用直链淀粉、甘油、水为主要原料制得的空心胶囊。

此外，CN1947709A、CN103070845A、CN101182379B、CN101245157B、CN101273978A、CN101338045B等专利也公布了利用植物材料，如淀粉，卡拉胶等植物胶制备植物胶囊的方案。

但目前仍未见有淀粉空心胶囊产品上市，主要原因是由于现有技术所制成的淀粉胶囊保湿性能不佳，容易风化失水变脆，导致胶囊填充时极易破损，难以制成所需的胶囊剂，严重影响了淀粉胶囊的推广应用。

发明内容

本发明的首要目的在于，提供了一种具保湿能力的淀粉胶囊，解决现有技术所制成的淀粉胶囊保湿性不佳、容易失水变脆的缺陷。

这一发明目的是由以下的方案实现的；

提供一种具保湿能力的淀粉胶囊，包括天然直链淀粉、天然支链淀粉、变性淀粉以及增强剂组成，其特征在于，天然直链淀粉与天然支链淀粉的质量比为1-3.5：1，变性淀粉占胶囊壳总重的1%-10%，增强剂占胶囊壳总重的0.5%-5%，以及占胶囊壳总重8-15%的水份；

所述增强剂选自甘油、山梨醇、羧甲基纤维素、微粉硅胶、微晶纤维素、海藻酸钠中的一种或多种混合物。

进一步的，所述淀粉胶囊中的增强剂以重量百分比计为：甘油10%-15%、羧甲基纤维素20-35%、海藻酸钠5%-15%、微粉硅胶40-55%、微晶纤维素10-25%组成。

进一步的，天然直链淀粉为直链玉米淀粉、直链豌豆淀粉；天然支链淀粉选自支链木薯淀粉、支链马铃薯淀粉、支链糯米淀粉。

进一步的，所述变性淀粉为醚化淀粉、氧化淀粉、酯化淀粉、淀粉纳米晶中的一种或组合。若选用醚化淀粉，则可以是羟丙基淀粉、羟乙基淀粉中的一种；若选用酯化淀粉，则可以是磷酸酯淀粉、醋酸酯淀粉、硫酸酯淀粉中的一种。

此外，淀粉胶囊中还可以包括食品或制药领域可接受的遮光剂、掩味剂以及着色剂，且这些添加剂的总质量不超过淀粉胶囊总重的2%。遮光剂、掩味剂以及着色剂的加入并不会对胶囊壳本身的性质造成影响，尤其是不会影响其保湿性、

与现有技术不同的是，本发明的淀粉胶囊直链淀粉并非含量最高的成分。直链淀粉和支链淀粉按一定比例混合，共同构成了淀粉胶囊的基底，能够得到形状圆整、外表光洁的胶囊壳，且其比例在所述范围内变化还能够调节胶囊的韧性，但仅使用这两个组分却无法改善其保湿性。

因此，申请人经反复实验，确定了本发明的淀粉胶囊所用增强剂的成分和用量。这些成分能在各方面调整淀粉胶囊的性能，弥补淀粉本身性能的不足。

微粉硅胶能够在制备中帮助破坏直链淀粉的结晶区，提高其糊化能力，降低胶囊脆度；

甘油或山梨醇作为保湿剂，提高胶囊整体的保湿性；

羧甲基纤维素在使用沾胶法制备胶囊时，能起到稳定胶囊胶液的作用，同时能增强囊壳阻隔空气的能力；此外在使用热固加工法生产胶囊时，还意外的能提高材料透明度，降低囊壳的气泡率和孔眼率。

海藻酸钠能显著增强胶囊的保水能力，尤其是与甘油或山梨醇协同使用的情况下，同时在生产胶囊壳的时候，还具有帮助胶囊壳脱模的作用；

变性淀粉能赋予膜一定的功能性，使之具备在特殊领域的应用能力，如添加酯化淀粉能提高膜的耐酸性，添加醚化淀粉能增加膜在水中的溶解速度，添加氧化淀粉可以进一步提高膜的抗老化性；本发明中，只需添加很少量的变性淀粉即可达到赋予淀粉膜功能性的目的，使得生产成本得到有效控制。

微晶纤维素能提高膜的韧性，在热固加工生产胶囊壳中还意外的可以降低加工温度，使之在更温和的情况下完成。

本发明的另一方面是提供了一种制备所述淀粉基胶囊的方法，包括：

1）将天然直链淀粉、天然支链淀粉按比例混合后，送入至少含12个加热滑块的双螺杆挤出机；

2）在捏合区域投入增强剂；

3）经双螺杆挤出制得厚度为0.1-0.3mm的薄片，以旋转冲模法生产淀粉软胶囊。

所述双螺杆滑块的温度控制在50-80℃；

所述天然直链淀粉与天然支链淀粉的质量比为1-3.5：1；

所述增强剂选自甘油、山梨醇、羧甲基纤维素、微粉硅胶、微晶纤维素、海藻酸钠中的一种或多种混合物。

在使用热固加工制软胶囊时，事实上是先将物料经双螺杆挤出机挤出制成薄片，再将此薄片用旋转冲模法制成淀粉软胶囊的过程。

由于使用了微晶纤维素作为增强剂之一，意外的能使得淀粉热固加工温度大大降低至50-80℃，这克服了淀粉因高温降解而导致的成品胶囊易老化、易脆碎等缺陷。同时在这一温度阶段进行热固加工也是现有技术所做不到的。

在热固加工中，羧甲基纤维素的加入能意外的挤出膜和成品胶囊的孔眼和气泡，以及提高膜的透明度。众所周知的，孔眼和气泡的存在会影响胶囊壳的密闭性，导致内容物受潮。

双螺杆挤出机的螺杆的直径可以为50-70mm，长度直径比可以为36-46，压缩比为1:2-3，螺杆转速为50-450转/分钟。

本发明的第三方面是还提供了一种所述的淀粉胶囊壳的生产方法，包括下列步骤：

1）将天然支链淀粉、直链淀粉以及增强剂在研钵中研磨、混合均匀；

2）加水混匀，于40-60℃加热预糊化；

3）控制温度到55±2℃，搅拌至少1小时，取样于55℃下测试胶液粘度应为200-500mPa·s；

4）至少静置30分钟以消除泡沫；

5）控制料液温度至50±2℃，送入胶囊生产设备以沾胶法获得淀粉胶囊壳。

所述天然直链淀粉与天然支链淀粉的质量比为1-3.5：1，并加水配成质量浓度为10-25%的溶液；

所述增强剂选自甘油、山梨醇、羧甲基纤维素、微粉硅胶、微晶纤维素、海藻酸钠中的一种或多种混合物。

步骤3）可以使用真空的方式加速消泡进程。在消泡后还有一个可选的过滤步骤，目的在于获得更澄清的料液。

本发明的有益之处在于：

1、提供了一种淀粉胶囊，该淀粉胶囊具有保湿性好，不易老化，脆碎度好的优点，能够克服现有技术生产现有技术的缺陷。

2、提供了淀粉胶囊的生产方法，具体分别为溶胶沾胶法和热固加工法，尤其是降低了热固加工的挤出温度，消除了淀粉因受热降解导致淀粉胶囊产品变脆的缺陷。

具体实施方式

以下通过数个实施例来进一步说明本发明，需要注意的是，所有的实施例仅为帮助理解本发明的内容，并非对本发明任何形式的进一步限定。本领域技术人员根据任一实施方式进行有限的改进也应在本发明的保护范围内。

实施例1

直连玉米淀粉 45kg

支链木薯淀粉 40kg

羟丙基淀粉 10kg

增强剂 5kg，包括：

甘油 0.5kg；

羧甲基纤维素 1kg；

微粉硅胶 2kg；

微晶纤维素 1.25kg；

海藻酸钠 0.75kg；

上述组分置于研磨器中研磨混合30 min，之后投入糊化锅，加水搅拌加热至60℃预糊化。控制温度到55℃，搅拌1.5h，取样检测粘度为250 mPa·s。静置消泡30min，之后控温至50℃，送入胶囊机用沾胶法生产胶囊壳1000粒。

实施例2

直链玉米淀粉 42.5kg

支链马铃薯淀粉 42.5kg

淀粉纳米晶 5kg

羟乙基淀粉 5kg

增强剂 5kg，包括：

甘油 0.5kg；

羧甲基纤维素 1kg；

微粉硅胶 2kg；

微晶纤维素 1.25kg；

海藻酸钠 0.75kg；

上述组分置于研磨器中研磨混合30 min，之后投入糊化锅，加水搅拌加热至60℃预糊化。控制温度到55℃，搅拌1.5h，取样检测粘度为250 mPa·s。静置消泡30min，之后控温至50℃，送入胶囊机用沾胶法生产胶囊壳1000粒。

实施例3

在进料斗中连续计量加入：

直连豌豆淀粉 70kg/h

支链糯米淀粉 20kg/h

硫酸酯淀粉 5kg/h

增强剂 5kg/h，包括：

甘油 1.5kg/h；

羧甲基纤维素 0.3kg/h；

微粉硅胶 2.5kg/h；

微晶纤维素 0.5kg/h；

海藻酸钠 0.2kg/h；

双螺杆挤出机各加热块的温度设置如下：

滑块1:25℃

滑块2-3：50℃

滑块4-6：55℃

滑块7-9：70℃

滑块10-12：80℃

喷嘴：80℃

滑块1的位置即为料斗，在此处加入直连豌豆淀粉和支链糯米淀粉，在滑块3的位置以45kg/h的流速加入纯水，在滑块4的位置加入各增强剂，于300转/分钟的速度挤出0.3mm的薄片。将薄片送入旋转冲模机生产软胶囊。

实施例4

在进料斗中连续计量加入：

直链豌豆淀粉 62kg/h

支链糯米淀粉 30kg/h

氧化淀粉 1.5kg/h

淀粉纳米晶 1.5kg/h

增强剂 5kg/h，包括：

山梨醇 0.75kg/h；

羧甲基纤维素 1.35kg/h；

微粉硅胶 1.4kg/h；

微晶纤维素 1.25kg/h；

海藻酸钠 0.25kg/h；

双螺杆挤出机各加热块的温度设置如下：

滑块1:25℃

滑块2-3：55℃

滑块4-6：65℃

滑块7-9：75℃

滑块10-12：80℃

喷嘴：80℃

滑块1的位置即为料斗，在此处加入直连豌豆淀粉和支链糯米淀粉，在滑块3的位置以35kg/h的流速加入纯水，在滑块4的位置加入各增强剂，于100转/分钟的速度挤出0.3mm的薄片。将薄片送入旋转冲模机生产软胶囊。

对比实施例1

依照专利CN1483393A中实施例进行，生产软胶囊1000粒。

对比实施例2

依照专利CN 1895234A中实施例进行，生产空心胶囊1000粒。

实施例5脆碎度测试

取实施例1-4、对比实施例1-2的样品，首先各取10粒样品，依据《中国药典2010年版》二部附录胶囊剂下的方法测试脆碎度，之后置于25℃干燥器（装填吸水硅胶）中放置，于1d、3d、7d、30d取出10粒样品，立刻依同法测试脆碎度。所有结果汇总如下：

Claims (9)

1.一种具保湿能力的淀粉胶囊，包括天然直链淀粉、天然支链淀粉、变性淀粉以及增强剂，其特征在于，天然直链淀粉与天然支链淀粉的质量比为1-3.5：1，变性淀粉占胶囊壳总重的1％-10％，增强剂占胶囊壳总重的0.5％-5％，以及占胶囊壳总重8-15％的水分；

所述增强剂以重量百分比计，由甘油10％-15％、羧甲基纤维素20-35％、海藻酸钠5％-15％、微粉硅胶40-55％、微晶纤维素10-25％组成。

2.根据权利要求1所述的淀粉胶囊，其特征在于，天然直链淀粉为直链玉米淀粉、直链豌豆淀粉；天然支链淀粉选自支链木薯淀粉、支链马铃薯淀粉、支链糯米淀粉。

3.根据权利要求1所述的淀粉胶囊，其特征在于，所述变性淀粉为醚化淀粉、氧化淀粉、酯化淀粉、淀粉纳米晶中的一种或组合。

4.根据权利要求3所述的淀粉胶囊，其特征在于，所述变性淀粉为醚化淀粉，选自羟丙基淀粉、羟乙基淀粉中的一种。

5.根据权利要求3所述的淀粉胶囊，其特征在于，所述变性淀粉为酯化淀粉，选自磷酸酯淀粉、醋酸酯淀粉、硫酸酯淀粉中的一种。

6.根据权利要求1所述的淀粉胶囊，还包括食品或制药领域可接受的遮光剂、掩味剂以及着色剂，且这些添加剂的总质量不超过淀粉胶囊总量的2％。

7.权利要求1所述的淀粉胶囊的制备方法，其特征为包括以下步骤：1)将天然支链淀粉、直链淀粉以及增强剂在研钵中研磨、混合均匀；2)加水混匀，于40-60℃加热预糊化；3)控制温度到55±2℃，搅拌至少1小时，取样于55℃下测试胶液粘度应为200-500mPa·s；4)至少静置30分钟以消除泡沫；5)控制料液温度至50±2℃，送入胶囊生产设备以沾胶法获得淀粉胶囊壳。

8.权利要求1所述的淀粉胶囊的制备方法，其特征为包括以下步骤：1)将天然直链淀粉、天然支链淀粉按比例混合后，送入至少含12个加热滑块的双螺杆挤出机，双螺杆滑块的温度控制在50-80℃；2)在捏合区域投入增强剂；3)经双螺杆挤出制得厚度为0.1-0.3mm的薄片，以旋转冲模法生产淀粉软胶囊。

9.一种食用或药用胶囊剂，其特征在于胶囊壳为权利要求1-6任意之一所述的淀粉基胶囊。