CN105054070B - 一种白刺花色苷粗提物及其微胶囊 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种白刺花色苷粗提物。本发明还提供了一种白刺花色苷粗提物微胶囊。本发明制备的花色苷粗提物，具有较好的抗氧化活性，避免了进一步对花色苷进行纯化，降低了生产和使用成本。本发明提供了微胶囊剂，针对主要成分花色苷在光照、高温和氧气的作用下很容易发生氧化降解及在脂溶性物质中不能够溶解，难以在目前食品中广泛使用，提出一种保持花色苷稳定性和扩大使用范围的微胶囊化技术，并增加其对热、光等的耐受性，其稳定性有显著提高。
Description
技术领域
本发明涉及到用一步法制备白刺花色苷粗提物微胶囊的方法，属于食品加工技术领域。
背景技术
唐古特白刺果实入药记载于《中国沙漠地区药用植物》，为一种传统的药材，多用于民间。唐古特白刺在《中药大辞典》中被称为卡密，以果熟时采收，晒干入药，具有健脾胃。滋补强壮、调经活血的功能，主治身体瘦弱、气血两亏、脾胃不和、消化不良、月经不调、虚寒腰痛等症。《本草纲目》中记述，白刺“气味辛、寒、无毒。主治心绞痛、痈肿溃脓，止痛。疗丈夫虚损，阳痿精自出，补肾气，益精髓等”。在民间唐古特白刺的果实还被于哺乳期妇女的日常饮食中，促进泌乳。白刺的这些生物活性与它所含有的花色苷类化合物密切相关。现代医学研究证明白刺花色苷具有降血脂、治疗心血管系统疾病、抗动脉硬化、抗肿瘤等功效。
随着人们生活水平的提高和对健康意识的增强，对富含营养素和具有保健功能成分的食品需求日益增加。白刺花色苷虽然具有多种促进人体健康和防治疾病功效，但如果白刺花色苷没有其它介质的保护，在光照、高温和氧气的作用下很容易发生氧化降解。同时，若要分离纯化花色苷类单体化合物进行使用，势必会造成成本偏高。
发明内容
基于上述问题，本发明旨在提供一种具有抗氧化活性的白刺花色苷粗提物，以避免纯化花色苷单体类化合物带来的高成本；同时本发明的另一目的是提供该粗提物的微胶囊制剂，从而提高主要成分花色苷的稳定性。
具体地，本发明提供了一种白刺花色苷粗提物，它是由如下方法制备得到：
(1)以白刺鲜果或干果为原料，破碎或粉碎，采用50～70％v/v乙醇提取，乙醇中含0.1～0.3％v/v盐酸，收集醇提液，减压浓缩，所得浸膏备用；
(2)取浸膏用蒸馏水溶解后，经AB-8大孔树脂吸附后，依次用水、70％-90％v/v乙醇解析，收集乙醇部位洗脱液，减压浓缩后经冷冻干燥得到白刺花色苷粗提物。
进一步地，步骤(1)中，乙醇浓度为60％v/v，其中含0.2％v/v盐酸。
其中，步骤(1)中，乙醇提取方式选自回流、超声或浸渍。
本发明一个具体实施方式中，选用回流提取。进一步地，所述回流温度为50℃，回流提取3次，每次2h。
进一步地，步骤(2)中，乙醇浓度为80％v/v。
本发明还提供了上述白刺花色苷粗提物的制备方法，它包括如下操作步骤：
(1)以白刺鲜果或干果为原料，破碎或粉碎，采用50～70％v/v乙醇提取，进一步为60％v/v，乙醇中含0.1～0.3％v/v盐酸，进一步含0.2％v/v盐酸；收集醇提液，减压浓缩，所得浸膏备用；
(2)取浸膏用蒸馏水溶解后，经AB-8大孔树脂吸附后，依次用水、70％-90％v/v乙醇解析，收集乙醇部位洗脱液，减压浓缩后经冷冻干燥得到白刺花色苷粗提物。
食品工业中常用的微胶囊化方法有喷雾干燥、喷雾冻凝法、空气悬浮法、挤压法、包结络合法等5种。喷雾干燥法虽然具有成本低、操作方便的特点，但适用于亲油性液体物料的微胶囊化，不适合制备以控制释放为目的微胶囊，同时存在芯材易粘附在微胶囊表面并易产生粘连的缺点；喷雾冻凝法和空气悬浮法适用于水溶性固体粉末状材料的包埋，但对芯材的颗粒的规格要求严格；挤压法操作温度低，但需要特定的设备，不易实现；包结络合法无需特殊的设备，成本低，但该方法要求芯材分子颗粒大小一定，而且必须是非极性分子；凝聚法使用的温度高且pH值变化大，不适合活性物质的微胶囊化。它们都不适合水溶性的具有生物活性物质的微胶囊化。
海藻酸钠和壳聚糖均是无毒、生物相容性好、可生物降解的天然高分子材料，且具有一定的保健功能。其原料广泛，制备简单、价格便宜。它们之间通过静电相互作用可以形成微胶囊，不涉及热交联过程中的高温及化学交联过程中的共价键形成，对包载物的性质没有影响，这对于生物活性物制的包载非常适合，其已被应用于生物医学中药物控制释放、细胞培养及微反应器、人体器官和基因运载工具，以及分离介质等领域，效果良好。一步法制备微胶囊由于它具有制备方法简单、成囊速度快、微囊化物质不容易在制备过程中流失等优点。因此，本发明采用了一步法制作微胶囊。目前，用一步法制备白刺花色苷粗提物微胶囊的方法还未见报道。
基于上述原因，本发明还提供了一种白刺花色苷粗提物微胶囊，它是由如下方法制备得到：
步骤(1)：按海藻酸钠∶白刺花色苷粗提物＝0.5∶1-2.0∶1g/g的比例称取海藻酸钠和白刺花色苷粗提物，将两者均匀溶解于水中，并使海藻酸钠的浓度为1.5％-3.0％g/g，得到海藻酸钠与白刺花色苷的溶液A；
步骤(2)：配制壳聚糖质量浓度为0.4％-1.6％g/g的壳聚糖乙酸溶液，再添加CaCl2溶液，使CaCl2质量浓度达到0.5％-3.0％g/g，随后用碱性溶液调节PH至4.0-6.0，搅拌均匀，得溶液B；
步骤(3)：将溶液A缓慢滴入到溶液B中，同时搅拌，进行成膜反应，反应时间在10-30分钟，收集微球，洗涤，干燥，即得白刺花色苷粗提物微胶囊。
在微胶囊制备过程中发现，微胶囊的包埋率和载药率并不稳定，经研究发现，它们明显受到海藻酸钠用量、浓度，壳聚糖浓度、溶液pH、氯化钙浓度、反应时间等各参数的影响，因此，本发明对各个参数进行了筛查，最终确定了最佳参数如下：
步骤(1)中，海藻酸钠∶白刺花色苷粗提物＝1.5∶1g/g，海藻酸钠的浓度为2.5％。
步骤(2)中，壳聚糖浓度在0.8％，壳聚糖乙酸溶液PH为5.5，CaCl2的质量浓度为1.5％，反应时间为20分钟。
本发明还提供了上述白刺花色苷粗提物微胶囊的制备方法，它包括如下操作步骤：
步骤(1)：按海藻酸钠∶白刺花色苷粗提物＝0.5∶1-2.0∶1g/g的比例称取海藻酸钠和白刺花色苷粗提物，将两者均匀溶解于水中，并使海藻酸钠的浓度为1.5％-3.0％g/g，得到海藻酸钠与白刺花色苷的溶液A；
步骤(2)：配制壳聚糖质量浓度为0.4％-1.6％g/g的壳聚糖乙酸溶液，再添加CaCl2溶液，使CaCl2质量浓度达到0.5％-3.0％g/g，随后用碱性溶液调节PH至4.0-6.0，搅拌均匀，得溶液B；
步骤(3)：将溶液A缓慢滴入到溶液B中，同时搅拌，进行成膜反应，反应时间在10-30分钟，收集微球，洗涤，干燥，即得白刺花色苷粗提物微胶囊。
本发明还提供了上述白刺花色苷粗提物或上述白刺花色苷粗提物微胶囊在制备抗氧化的食品、保健品或药品中的用途。
本发明中所述白刺，选自唐古特白刺。
本发明有以下几个优点：
(1)本发明制备的花色苷粗提物，具有较好的抗氧化活性，甚至优于VC，避免了进一步对花色苷单体化合物进行纯化，降低了生产和使用成本。
(2)植物药有效成分复杂，即使是提取纯化的有效部位，其成分也相当复杂，无法获得制剂设计所需的力学参数，从理论上难以指导植物药制剂的设计；大多数植物药或有效部位，其物理、化学性质比较复杂，这也给辅料的筛选及制剂处方的设计增加了困难，成为了成型工艺的难题。本发明要将白刺花色苷粗提物制备成微胶囊剂，也同样如此。制备过程中有多种因素影响药物的包埋率和载药率，经过发明人深入研究，最终发现海藻酸钠浓度、海藻酸钠与芯材(即白刺花色苷粗提物)的用量比例、壳聚糖浓度、pH、CaCl2浓度等对微胶囊有着显著影响，并通过实验筛选，最终成功地制备得到包埋率载80％以上，载药率高于20％的微胶囊。
(3)本发明提供了微胶囊剂，针对主要成分花色苷在光照、高温和氧气的作用下很容易发生氧化降解及在脂溶性物质中不能够溶解，难以在目前食品中广泛使用，提出一种保持花色苷稳定性和扩大使用范围的微胶囊化技术，并增加其对热、光等的耐受性，其稳定性有显著提高。
(4)本发明微胶囊，采用一步法制备，具有制备方法简单、成囊速度快、微囊化物质不容易在制备过程中流失等优点。
(5)由于本发明采用天然多糖制备的海藻酸钠.壳聚糖微胶囊作为色素的载体，具有无毒、生物相容性好、制备条件温和及免疫源性低等优点。
(6)由于形成的是近似球形的微小颗粒，故能添加到液体、果冻及粉末状各种保健品和食品中。
附图说明
图1海藻酸钠浓度对微胶囊包埋率与载药率的影响
图2海藻酸钠与芯材质量比对微胶囊包埋率与载药率的影响
图3壳聚糖的浓度对微胶囊包埋率与载药率的影响
图4CaCl2的质量浓度对花色苷粗提物微胶囊包埋率与载药率的影响
图5温度对所制备的白刺花色苷粗提物微胶囊的影响
图6光照对所制备的白刺花色苷粗提物微胶囊的影响
图7白刺花色苷粗提物对DPPH.清除结果
具体实施方式
实施例1：本发明花色苷粗提物的制备
以白刺鲜果或干果为原料，破碎，50℃下60％酸化乙醇(含0.2％的盐酸)回流提取三次，每次2h。过滤收集滤液，50℃减压浓缩，得到白刺花色苷浸膏；将白刺花色苷浸膏用蒸馏水溶解后，经AB-8大孔树脂吸附24h后，用3柱体积的水冲洗，除去蛋白质、多糖类等杂质。然后用体积比为80％的乙醇解析，收集洗脱液，减压浓缩后经过冷冻干燥得到白刺花色苷粗提物。经检测本发明粗提物中花色苷的含量为60-70％。
实施例2本发明花色苷粗提物的制备
以白刺鲜果或干果为原料，破碎，55℃下65％酸化乙醇(含0.1％的盐酸)回流提取三次，每次2h。过滤收集滤液，55℃减压浓缩，得到白刺花色苷浸膏；将白刺花色苷浸膏用蒸馏水溶解后，经AB-8大孔树脂吸附24h后，用3柱体积的水冲洗，除去蛋白质、多糖类等杂质。然后用体积比为75的乙醇解析，收集洗脱液，减压浓缩后经过冷冻干燥得到白刺花色苷粗提物。
实施例3：本发明花色苷粗提物微胶囊的制备
(1)按照海藻酸钠与白刺花色苷粗提物(实施例1制备)的质量比为1.5∶1的比例称取一定量的海藻酸钠和白刺花色苷粗提物，溶于水，搅匀，并使得海藻酸钠的浓度为2.5％，得到海藻酸钠与白刺花色苷粗提物的水溶液(溶液A)；
(2)配制壳聚糖质量浓度为0.8％的壳聚糖乙酸溶液，添加一定量的CaCl2溶液，使其质量浓度为1.5％，并用一定浓度的碱性溶液调节PH在5.5，搅拌均匀，得溶液B；
(3)将溶液A缓慢滴入到溶液B中，同时搅拌进行成膜反应，成膜反应时间在20分钟，收集微球，洗涤，干燥，得到白刺花色苷粗提物微胶囊。
由此条件下白刺花色苷的包埋率高达82.5％，载药率为24.3％。
微胶囊载药率及包埋率的测定方法：
精密称取微胶囊样品1g于研钵中研细，置于25mL容量瓶中，加水至刻度线，磁力搅拌，使包埋药物充分溶解释放。然后按照花色苷含量的测定方法(紫外吸收外标法)测定白刺花色苷含量。按式求得微球的载药率，按式求得微球的包埋率。式中C为所测样品中固形物的质量浓度；W为微球质量；G为1g微胶囊中原始添加芯材质量。
实施例4：本发明花色苷粗提物微胶囊的制备
(1)按照海藻酸钠与白刺花色苷粗提物的质量比为2∶1的比例称取一定量的海藻酸钠和白刺花色苷粗提物(实施例2制备)，溶于水，搅匀，并使海藻酸钠的浓度为2％，得到海藻酸钠与白刺花色苷的水溶液(溶液A)；
(2)配制壳聚糖质量浓度为1.0％的壳聚糖乙酸溶液，添加一定量的CaCl2溶液，使其质量浓度为1.8％，并用一定浓度的碱性溶液调节PH5.5，搅拌均匀，得溶液B；
(3)将溶液A缓慢滴入到溶液B中，同时搅拌进行成膜反应，成膜反应时间在25分钟，收集微球，洗涤，干燥，得到白刺花色苷粗提物微胶囊。白刺花色苷的包埋率高达81.3％，载药率为22.1％。
对比例：
(1)按照海藻酸钠与白刺花色苷粗提物的质量比为1∶1的比例称取一定量的海藻酸钠和白刺花色苷粗提物(实施例2制备)，溶于水，搅匀，并使海藻酸钠的浓度为2％，得到海藻酸钠与白刺花色苷的水溶液(溶液A)；
(2)配制壳聚糖质量浓度为1.0％的壳聚糖乙酸溶液，添加一定量的CaCl2溶液，使其质量浓度为2.0％，并用一定浓度的碱性溶液调节PH在6.5之间，搅拌均匀，得溶液B；
(3)将溶液A缓慢滴入到溶液B中，同时搅拌进行成膜反应，成膜反应时间在20分钟，收集微球，洗涤，干燥，得到白刺花色苷粗提物微胶囊。白刺花色苷的包埋率高达75.1％，载药率为18.7％。
将对比例和实施例l、2比较可知，对比例中的实验条件也能够制备白刺花色苷微胶囊，然而，其花色苷包埋率和载药率却很低，这说明微胶囊的包埋率与载药率受到诸多因素得影响，为了找到最佳的制剂工艺，并保证微胶囊制备工艺的稳定性，本发明对如下因素进行了考察：
①海藻酸钠浓度对微胶囊包埋率与载药率的影响
在海藻酸钠与白刺花色苷质量比为1.5∶1，CaCl2溶液为1.5％，壳聚糖浓度为0.8％，PH值为5.5及成膜时间在20min条件下，设海藻酸钠浓度为别为1.5％，2％，2.5％，3％，制备一系列微胶囊，测定微胶囊的载药率及包埋率。
结果见图1。从图1可以看出，随着海藻酸钠浓度的增大，载药量和包埋率，在海藻酸钠浓度小于2.5％之前逐渐增大，之后随着海藻酸钠浓度的增大而减小。这是因为海藻酸钠浓度太低，壳聚糖/海藻酸钠聚电解质膜过薄，不能形成微胶囊，或形成的微胶囊机械强度低，不能有效的对芯材进行包埋；海藻酸钠浓度过高，体系粘度大，挤出困难且挤出后易变形成饼状物，包埋效果也不好。
②海藻酸钠与芯材质量比对微胶囊包埋率与载药率的影响
在海藻酸钠质量浓度为2.5％，CaCl2溶液为1.5％，壳聚糖浓度为0.8％，PH值为5.5及成膜时间在20min条件下，设海藻酸钠与白刺花色苷质量比分别为0.5∶1、1∶1、1.5∶1、2∶1，制备一系列微胶囊，测定微胶囊的载药率及包埋率。
结果见图2。由图2可以看出，随着海藻酸钠与芯材比的增大，载药量逐渐减少，包埋率逐渐增大。海藻酸钠与芯材比的增大，一方面增强了微囊对芯材的包埋能力，使包埋率增大，另一方面增加了微囊的质量，使载药量减少。故海藻酸钠与芯材最佳质量比是1.5∶1。
③壳聚糖的浓度对微胶囊包埋率与载药率的影响
在海藻酸钠与白刺花色苷质量比为1.5∶1，CaCl2溶液为1.5％，海藻酸钠浓度为2.5％，PH值为5.5及成膜时间在20min条件下，设壳聚糖的浓度分别为0％、0.4％、0.8％、1.2％，制备一系列的微胶囊，测定花色苷粗提物微胶囊的载药率和包埋率。
结果见图3。由图3可知，随着壳聚糖浓度的增大，包埋率提高。当壳聚糖浓度超过一定值时(0.8％)，载药量有所下降。其原因可能是由于壳聚糖在微囊表面复合形成聚电质半透膜，限制芯材从微囊到水相的扩散，减少了芯材在制备过程中的损失，提高了芯材的包埋率。但同时壳聚糖在微囊表面的复合也增加了微囊的质量。当壳聚糖浓度超过一定值(0.8％)时，它对减少芯材损失的贡献就可能小于对减少芯材在微囊中百分含量的贡献，从而就有可能导致芯材的载药量的下降。故选择壳聚糖的浓度为0.8％。
④CaCl2的质量浓度对花色苷粗提物微胶囊包埋率与载药率的影响
在海藻酸钠与白刺花色苷质量比为1.5∶1，壳聚糖质量浓度为0.8％，海藻酸钠浓度为2.5％，PH值为5.5及成膜时间在20min条件下，设CaCl2溶液的质量浓度分别为0.5％、1％、1.5％、2％，制备一系列的微胶囊，测定花色苷粗提物微胶囊的载药率和包埋率。
实验结果见图4。由图4可知，随着氯化钙浓度的增大，载药量和包埋率增大。这是由于氯化钙浓度的增大，使微囊交联密集，这就减少了成膜阶段芯材的损失。但是氯化钙浓度过大会影响花色苷粗提物微胶囊的缓释性能，故选择氯化钙的浓度为1.5％。
实施例5温度对白刺花色苷粗提物微胶囊的影响
取本发明制备的白刺花色苷粗提物和白刺花色苷粗提物微胶囊，分别于室温60℃、80℃、120℃下，定时测定其在517nm处的吸光度值。以吸光度值为纵坐标，时间为横坐标作图，表示在不同温度条件下色素吸光度值随时间的变化情况，分析不同温度对其稳定性的影响情况。
结果见图5。由图5可知，在温度超过60℃时，花色苷的稳定性明显下降，微囊化后的花色苷在100℃，120分钟的条件下吸光值仍可保留为0.64，保存率为83.76％，而未微囊化的花色苷保存率仅为56.62％。说明白刺花色苷微囊化耐热性有明显的提高。
实施例6光照对所制备的白刺花色苷粗提物微胶囊的影响
取白刺花色苷和白刺花色苷粗提物微胶囊，分别置于室内阳光直射、室内自然光，定时测定其在517nm处的吸光度值。以吸光度值为纵坐标，时间横坐标作图，表示在不同光照条件下吸光度值随时间的变化情况，分析光照对其稳定性的影响。
结果见图6。由图6可知，花色苷粗提物微胶囊在8天的日光照射下，保存率为92.89，而未胶囊化的花色苷保存率仅为77.18％。说明微胶囊化的花色苷有了一定程度的耐光性。
实施例7 本发明白刺花色苷粗提物自由基清除作用
二苯代苦味酰基自由基(DPPH.)是一种很稳定的以氮为中心的自由基，若受试物能将其清除，则提示受试物具有降低羟自由基、烷自由基或过氧化氢自由基的有效浓度和打断脂质过氧化链反应的作用。DPPH·有个单电子，其乙醇水溶液呈紫色，加入受试物后，可以动态监测其对DPPH·的清除效果。
本发明采用常规方法测试白刺花色苷粗提物对DPPH.的清除作用，结果见图7。
从图7可以看出，在所选浓度范围内，DPPH.自由基体系中加入不同浓度的白刺花色苷粗提物和VC溶液后，清除率均呈现出不同程度的上升趋势。在0.005～0.030mg/ml范围内，随着浓度的上升，白刺花色苷粗提物的清除能力显著大于VC，其IC50值小于0.005mg/ml，低于VC的IC50值0.015mg/ml；当浓度达到0.030mg/ml时，清除率分别达到89.15％、90.19％，此后再提高二者的浓度，清除率变化并不明显。总的来说，白刺花色苷粗提物对DPPH.的清除效果比VC好。
Claims (6)
1.一种白刺花色苷粗提物微胶囊，其特征在于：它是由如下方法制备得到：
步骤(1)：按海藻酸钠∶白刺花色苷粗提物＝1.5∶1g/g的比例称取海藻酸钠和白刺花色苷粗提物，将两者均匀溶解于水中，并使海藻酸钠的浓度为2.5％g/g，得到海藻酸钠与白刺花色苷的溶液A；
步骤(2)：配制壳聚糖质量浓度为0.8％g/g的壳聚糖乙酸溶液，再添加CaCl2溶液，使CaCl2质量浓度达到1.5％g/g，随后用碱性溶液调节PH至5.5，搅拌均匀，得溶液B；
步骤(3)：将溶液A缓慢滴入到溶液B中，同时搅拌，进行成膜反应，反应时间在20分钟，收集微球，洗涤，干燥，即得白刺花色苷粗提物微胶囊；
所述白刺花色苷粗提物是由如下方法制备得到：
(1)以白刺鲜果或干果为原料，破碎或粉碎，采用50～70％v/v乙醇提取，乙醇中含0.1～0.3％v/v盐酸；收集醇提液，减压浓缩，所得浸膏备用；
(2)取浸膏用蒸馏水溶解后，经AB-8大孔树脂吸附后，依次用水、70％-90％v/v乙醇解析，收集乙醇部位洗脱液，减压浓缩后经冷冻干燥得到白刺花色苷粗提物。
2.根据权利要求1所述的微胶囊，其特征在于：白刺花色苷粗提物的制备方法中，提取所用乙醇的浓度为60％v/v，乙醇中含0.2％v/v盐酸。
3.根据权利要求1所述的微胶囊，其特征在于：步骤(1)中，乙醇提取方式选自回流、超声或浸渍。
4.根据权利要求3所述的微胶囊，其特征在于：步骤(1)中，所述回流温度为50℃，回流提取3次，每次2h。
5.根据权利要求1所述的微胶囊，其特征在于：步骤(2)中，乙醇浓度为80％v/v。
6.权利要求1所述白刺花色苷粗提物微胶囊的制备方法，其特征在于：它包括如下操作步骤：
步骤(1)：按海藻酸钠∶白刺花色苷粗提物＝1.5∶1g/g的比例称取海藻酸钠和白刺花色苷粗提物，将两者均匀溶解于水中，并使海藻酸钠的浓度为2.5％g/g，得到海藻酸钠与白刺花色苷的溶液A；
步骤(2)：配制壳聚糖质量浓度为0.8％g/g的壳聚糖乙酸溶液，再添加CaCl2溶液，使CaCl2质量浓度达到1.5％g/g，随后用碱性溶液调节PH至5.5，搅拌均匀，得溶液B；
步骤(3)：将溶液A缓慢滴入到溶液B中，同时搅拌，进行成膜反应，反应时间在20分钟，收集微球，洗涤，干燥，即得白刺花色苷粗提物微胶囊；
所述白刺花色苷粗提物是由如下方法制备得到：
(1)以白刺鲜果或干果为原料，破碎或粉碎，采用50～70％v/v乙醇提取，乙醇中含0.1～0.3％v/v盐酸；收集醇提液，减压浓缩，所得浸膏备用；
(2)取浸膏用蒸馏水溶解后，经AB-8大孔树脂吸附后，依次用水、70％-90％v/v乙醇解析，收集乙醇部位洗脱液，减压浓缩后经冷冻干燥得到白刺花色苷粗提物。
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