CN104434814A

CN104434814A - 一种水溶性叶黄素颗粒及其制备工艺和应用

Info

Publication number: CN104434814A
Application number: CN201410791127.XA
Authority: CN
Inventors: 赵辉
Original assignee: Tianjin University of Commerce
Current assignee: Tianjin University of Commerce
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2014-12-18
Publication date: 2015-03-25

Abstract

本发明公开了一种水溶性叶黄素颗粒及其制备工艺和应用，提供一种使用CO₂超临界流体重结晶设备制备水溶性叶黄素颗粒的工艺及其应用。该颗粒由叶黄素与水溶性高分子辅料组成，制备工艺为：将叶黄素与水溶性高分子辅料的混合粉末放入CO₂超临界流体重结晶设备的样品仓中；打开CO₂超临界流体重结晶设备，将CO₂通入样品仓内，保持温度为35℃～85℃，压力为100～300bar，使CO₂处于超临界流体状态，关闭样品仓阀门，溶解叶黄素与水溶性高分子辅料的混合粉末，保持5分钟后迅速开启样品仓阀门，样品仓内的溶液喷出到室温、大气压环境的收集仓中，得到水溶性叶黄素颗粒，添加到水溶性溶媒中，发挥叶黄素的生物活性。该方法简单，容易控制。

Description

一种水溶性叶黄素颗粒及其制备工艺和应用

技术领域

本发明属于医药技术领域，更具体的说，是涉及一种水溶性叶黄素颗粒及其制备工艺和应用。

背景技术

叶黄素(lutein)，植物学物质领域内的希望之星，如今正受到人们的青睐。它不但是一种作为抑制癌症及心脏病危险的抗氧化剂，而且在保护眼睛方面，也起到相当重要的作用。叶黄素是一种广泛存在于蔬菜、花卉、水果等植物中的天然物质，居于“类胡萝卜类”族物质，目前已知在自然界中存在着600多种类胡萝卜素其中只有约20种存在于人的血液和组织中。在人体中发现的类胡萝卜素主要包括α一胡萝卜素，β一胡萝卜类，隐黄素、叶黄素、番茄红素和正未黄素。医学实验证明植物中所含的天然叶黄素是一种性能优异的抗氧化剂，在食品中加入一定量的叶黄素可预防细胞衰老和机体器官衰老，同时还可预防老年性眼球视网膜黄斑退化引起的视力下降与失明，通过一系列的医学研究，类胡萝卜素已被建议用作癌症预防剂，生命延长剂，溃疡抵制剂，心脏病发作与冠状动脉疾病的抵制剂。同时，叶黄素还可作为饲料添加剂用于家禽肉蛋的着色，同时也已在食品工业中用作着色与营养保健剂。

但是叶黄素的水溶性很差，几乎不溶于水中，其生物利用度很低,严重影响了它在各个领域中的广泛应用。因此，寻找和开发出水溶性的叶黄素颗粒，提高其水中溶解度增加其生物利用度，扩大其应用范围，是所属技术领域的技术人员努力的目标。

公开号CN101177540A描述了一种食品级叶黄素水溶性干粉的制备方法：先将叶黄素用丙酮、乙酸乙酯等有机溶剂溶解后，与变性淀粉、葡萄糖的水溶液混合得乳化后的混合液，再通过高压乳匀机乳化，最后用喷雾干燥法或喷雾-淀粉流化床干燥法除掉乳液中水份，得干粉。该工艺使用有毒有害的有机溶剂，对环境造成污染，以及有可能造成产品中的微量有机溶剂残留，影响食用者健康。

公开号CN1757315A涉及了一种叶黄素酯改性为水溶性叶黄素的工艺技术、配方。采用化学法和物理法改性工艺技术，对叶黄素酯加热液化后皂化乳化，然后经过高压匀质后真空脱气，最后灭菌灌装。这一工艺先进行皂化，然后乳化，过程复杂。对压力要求较多，对设备要求高。

公开号CN101433528A描述了一种从叶黄素晶体制备稳定水分散的叶黄素微胶囊的方法。采用瞬时高温60-150℃熔融法对叶黄素晶体进行溶解，添加乳化基质进行乳化，经高压均质机将活性化合物均质，制备成纳米级叶黄素溶液，采用流化床制粒包衣，将囊材通过雾滴表面吸附并冷凝成型，过筛，包装。这一工艺对叶黄素纯度要求高，不适于叶黄素粗品。常压高温60-150℃不能保证叶黄素晶体熔融，且叶黄素性质不稳定，加热过程中可能发生变质。

公开号CN 102038644描述的叶黄素水溶性粉末及其制备工艺。采用有机溶剂将叶黄素和高分子辅料分别溶解，然后抽真空干燥、脆化，粉碎后得到成品。该工艺简单实用，但是其过程使用有机溶剂，甚至为了使叶黄素溶解使用了毒性较大的乙酸乙酯作为溶剂，造成环境污染和有机溶剂残留蓄积，产品存在安全隐患。同时未作叶黄素晶体结构方面的研究，随着保存期延长有可能会使叶黄素形成晶体，不利于其在水中溶解。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，提供一种水溶性叶黄素颗粒。

本发明的另一个目的是提供一种使用CO₂超临界流体重结晶设备制备水溶性叶黄素颗粒的工艺。

本发明的再一个目的是提供一种水溶性叶黄素颗粒的应用。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种水溶性叶黄素颗粒，其特征在于，由叶黄素与水溶性高分子辅料组成，按照重量百分比，叶黄素为80％～90％，水溶性高分子辅料为10％-20％。

其中所述的水溶性高分子辅料为聚乙二醇6000、卵磷脂、谷固醇中的至少一种，或它们的任意比混合物。

一种水溶性叶黄素颗粒的制备工艺，包括下述步骤：

(1)将小于100目的叶黄素与水溶性高分子辅料的混合粉末放入CO₂超临界流体重结晶设备的样品仓中，按照重量百分比，叶黄素为80％～90％，水溶性高分子辅料为10％-20％；

(2)打开CO₂超临界流体重结晶设备，调节流速5-150mL/min，将CO₂通入样品仓内，保持温度为35℃～85℃，压力为100～300bar，使CO₂处于超临界流体状态，关闭样品仓阀门，溶解上述步骤(1)的小于100目的叶黄素与水溶性高分子辅料的混合粉末；保持5分钟，迅速开启样品仓阀门，样品仓内的溶液从直径为400um～1500um的喷嘴喷出到室温、大气压环境的收集仓中，得到水溶性叶黄素颗粒。

所述水溶性高分子辅料为聚乙二醇6000、卵磷脂、谷固醇中的至少一种。

所得到的水溶性叶黄素颗粒粒径为50nm～100nm之间，X射线衍射显示所述颗粒处于无定型状态。

一种水溶性叶黄素颗粒的应用，其可应用在医药、保健食品、饲料、食品添加剂、化妆品以及化工领域中，添加到水溶性溶媒中，发挥叶黄素的生物活性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的制备工艺采用超临界流体技术使得叶黄素快速膨胀结晶析出，产率达95％以上，由于叶黄素在超临界流体析出很快，使得成品很蓬松，在水中溶解速度很快，该颗粒加水稀释后不会使叶黄素从水中析出，浓度可达40mg/ml水溶液，解决了其难溶于水的弊端，提高在人体中的生物利用度，大大扩展了叶黄素在实际中的应用。

2、本发明使用CO₂超临界流体重结晶设备，操作过程只使用超临界的CO₂作为重结晶的溶媒，并且CO₂可以反复使用，操作完毕后，到常温常压下，CO₂会变成气体挥发到大气中去，做到绝对的无有机溶解残留，也不会造成大气污染。

3、本发明使用CO₂超临界流体重结晶设备，控制操作的各个参数可以得到不同的粒径和晶型的水溶性叶黄素粉末，便于后续产品的应用。

4、本发明的制备工艺采用超临界流体快速膨胀技术将固体的有机物被超临界流体溶解，流体瞬间气化、固体快速析出重结晶形成超细粉体的工艺，使用该方法可以制备超细粉体材料，粒径可达纳米级，可以增加难溶性药物的溶解度。

5、本发明的制备工艺不改变叶黄素的分子结构，采用不含氧的CO₂超临界流体作为叶黄素的溶剂，不会影响叶黄素的稳定性。不使用任何有机溶剂，不会造成环境污染和溶剂残留。

6、本发明的水溶性叶黄素颗粒能够溶于水，可应用在医药、保健食品、饲料、食品添加剂、化妆品以及化工领域中，添加到水溶性溶媒中，发挥叶黄素的生物活性。

附图说明

图1所示为水溶性叶黄素颗粒的X射线衍射图谱。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

(1)先将80克叶黄素粉末和20克聚乙二醇6000混合，用粉碎机粉碎，全部通过100目筛网后，放入超临界流体重结晶设备的样品仓中。

(2)打开CO₂超临界流体重结晶设备，调节流速5ml/min，将CO₂通入样品仓内保持温度在35℃，压力在100bar，使CO₂处于超临界流体状态，关闭样品仓阀门，溶解上述步骤(1)得到的混合粉，保持5分钟后。迅速开启样品仓阀门，使其从直径为400um的喷嘴喷出到室温、大气压环境的收集仓中，即得本发明的水溶性叶黄素粉末。

得到的成品颗粒为100nm左右，叶黄素含量78％，收率30％，颗粒均匀程度高，用实验1方法测试叶黄素溶解度为30mg/ml。

实施例2

(1)先将90克叶黄素粉末和10克谷固醇混合，用粉碎机粉碎，全部通过100目筛网后，放入超临界流体重结晶设备的样品仓中。

(2)打开CO₂超临界流体重结晶设备，调节流速150ml/min，将CO₂通入样品仓内保持温度在80℃，压力在300bar，使CO₂处于超临界流体状态，关闭样品仓阀门，溶解上述步骤(1)得到的混合粉，保持5分钟后。迅速开启样品仓阀门，使其从直径为1500um的喷嘴喷出到室温、大气压环境的收集仓中，即得本发明的水溶性叶黄素粉末。

得到的成品颗粒较小约50nm左右，叶黄素含量90％，收率90％，用实验1方法测试叶黄素溶解度为40mg/ml。

实施例3

(1)先将90克叶黄素粉末、6克谷固醇和4克卵磷脂混合均匀，用粉碎机粉碎，全部通过100目筛网后，放入超临界流体重结晶设备的样品仓中。

(2)打开CO₂超临界流体重结晶设备，调节流速100ml/min，将CO₂通入样品仓内保持温度在55℃，压力在200bar，使CO₂处于超临界流体状态，关闭样品仓阀门，溶解上述步骤(1)得到的混合粉，保持5分钟后。迅速开启样品仓阀门，使其从直径为800um的喷嘴喷出到室温、大气压环境的收集仓中，即得本发明的水溶性叶黄素粉末。

得到的成品颗粒约70nm左右，叶黄素含量87％，收率90％，颗粒均匀度好，用实验1方法测试叶黄素溶解度为40mg/ml。

以下通过实验进一步说明本发明的效果：

实验1：本发明水溶性叶黄素溶解度测定

采用高效液相色谱法测定含量：Waters 1525型高效液相色谱仪；2487型双波长紫外检测器，叶黄素对照品(SigMa公司，含量93.0％)；Waters十八烷键合硅胶柱(5um；150mm×4.6mm)；流动相：乙腈——甲醇(95：5)，流速0.7mL/min，检测波长446nm，进样量20uL，理论板数以叶黄素峰计算不低于7500。

将实施例1、2、3得到的水溶性叶黄素颗粒用10ml蒸馏水溶解，成饱和溶液，离心取上层深红色溶液，按照上述条件测定：结果按照实施例1得到的水溶性叶黄素粉末溶解度可达30mg/ml，实施例2,3得到的水溶性叶黄素粉末溶解度可达40mg/ml。同时，叶黄素对照品用同样方法测定，检测不出。叶黄素对照品与本发明所述的水溶性高分子辅料的混合粉同样方法测定，也检测不出。

实验2：本发明水溶性叶黄素颗粒X射线扫描分析

仪器条件：D8advance X射线衍射仪(德国bruker公司)——铜靶，λ＝0.154nm，扫描角度3-40°，速度2°/min。

检测结果如图1所示，横坐标为角度值，是X射线衍射仪扫描的角度。纵坐标是接收器检测到的计数，单位：CPS-每秒计数counts per sec。图1中上曲线为叶黄素和高分子辅料的混合X射线衍射图，呈现晶体结构。图1中下曲线为叶黄素和高分子辅料按照本发明方法得到的水溶性叶黄素颗粒的X射线衍射图。从图中我们发现叶黄素晶体结构消失，成无定形状态，呈现“馒头峰”表明其为无定型状态。

本发明的方法采用CO₂超临界流体重结晶设备制备水溶性叶黄素颗粒，使得叶黄素快速膨胀结晶析出，产率达95％以上，由于叶黄素在超临界流体析出很快，使得成品很蓬松，在水中溶解速度很快，该颗粒加水稀释后不会使叶黄素从水中析出，浓度可达40mg/ml水溶液，解决了其难溶于水的弊端，提高在人体中的生物利用度，大大扩展了叶黄素在实际中的应用。而且，操作简单，容易控制。有利于环保。所得水溶性叶黄素颗粒能够溶于水，可应用在医药、保健食品、饲料、食品添加剂、化妆品以及化工领域中，添加到水溶性溶媒中，发挥叶黄素的生物活性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种水溶性叶黄素颗粒，其特征在于，由叶黄素与水溶性高分子辅料组成，按照重量百分比，叶黄素为80％～90％，水溶性高分子辅料为10％-20％。

2.根据权利要求1所述的水溶性叶黄素颗粒，其特征在于，所述水溶性高分子辅料为聚乙二醇6000、卵磷脂、谷固醇中的至少一种。

3.一种权利要求1所述的水溶性叶黄素颗粒的制备工艺，其特征在于，包括下述步骤：

4.根据权利要求3所述的水溶性叶黄素颗粒的制备工艺，其特征在于，所述水溶性高分子辅料为聚乙二醇6000、卵磷脂、谷固醇中的至少一种。

5.根据权利要求3或4所述的水溶性叶黄素颗粒的制备工艺，其特征在于，所得到的水溶性叶黄素颗粒粒径为50nm～100nm之间，X射线衍射显示所述颗粒处于无定型状态。

6.一种权利要求1所述的水溶性叶黄素颗粒的应用，其可应用在医药、保健食品、饲料、食品添加剂、化妆品以及化工领域中，添加到水溶性溶媒中，发挥叶黄素的生物活性。