CN105055366A - 一种改性大豆蛋白空心胶囊材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种医用高分子材料，尤其涉及一种改性大豆蛋白空心胶囊材料及其制备方法，属于药用辅料技术领域，包括有以下组分及质量配比：改性大豆蛋白：60～85份；食用胶：10～35份；乳化剂：0.5～2.0份；交联剂：0.5～2.0份；本发明的优点：本发明的一种改性大豆蛋白空心胶囊材料具有良好的成膜性能，与传统植物胶囊材料相比完全不含任何动物明胶类添加剂，更安全、更可靠，是其他材料空心胶囊所无法比拟的。另外，以其为药用辅料所制备的各类软硬胶囊性能稳定、成本低廉，无任何副作用，不会影响药品药效的发挥，对传统药物胶囊设备具有良好的适应性，无需进行专门的设备改造或添置，应用潜力巨大。

Description

一种改性大豆蛋白空心胶囊材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种医用高分子材料，尤其涉及一种改性大豆蛋白空心胶囊材料及其制备方法，属于药用辅料技术领域。

技术背景

空心胶囊发展至今品种多样,如空心胶囊，缓释胶囊，肠溶软胶囊、咀嚼软胶囊、软胶囊栓和缓释软胶囊等。胶囊剂具有溶出快、生物利用度高、掩味性好、易于吞咽等优点,受到不同年龄与病症患者的青睐。

目前国内明胶胶囊作为部分药品和保健性食品原料的主要装载材料，在保护囊内药品和食品原料，实现体内缓释，遮掩被装载物自身气味或味道等方面起到了积极的作用。与此同时，明胶胶囊也具有一定的局限性，主要体现在如下几个方面：一、原材料明胶系由猪、牛、羊的骨、皮等熬制而成，动物性源材的使用一方面增加了胶囊的潜在安全隐患，特别是西方国家爆发的疯牛病等更加剧了人们对明胶胶囊的安全性担忧，另一方面也导致具有特殊信仰者和素食主义者无法食用；二、明胶胶囊含水量高且吸湿性强，易将水分传递给胶囊内的装载物，导致药物吸潮失效甚至不能食用；三、明胶胶囊稳定性受温度影响较大，低温时变硬发脆，易造成胶囊破损、药物泄露等；四、明胶胶囊易与含醛基药物发生交联反应，阻碍药物释放，延长崩解时限。五、近年来“毒胶囊”事件影响恶劣，加剧了人们对于医药胶囊安全性的担忧，严重降低了胶囊市场的信誉度，给医药胶囊领域带来阴霾。

目前,国内明胶替代材料的应用相对滞后,这是因为其工业生产工艺尚不成熟、新型胶囊的申报审批涉及到相关质量标准的建立与完善以及新型材料在市场上的认同度等非技术原因。替代材料集中在植物材料，如海藻粉、天然高分子多糖物质、羟丙甲纤维素等，虽在一定程度实现了替代明胶材料的目的，但目前产品普遍存在材料来源短缺，价格昂贵，工艺复杂，仍不是理想的替代产品。

大豆分离蛋白系由大豆豆粕制取，原材料大豆来源广泛，价格低廉。目前针对大豆分离蛋白的应用研究主要还是集中在成膜性能上，针对大豆分离蛋白凝胶、热塑性大豆分离蛋等新型材料的研究与应用还处于起步阶段，很多研究仍主要集中于共混改性，制胶等工艺研究领域，深入性研究极为有限。有人研制开发了一种以羧甲基葡甘聚糖-大豆分离蛋白复合物为主料，卡拉胶和K⁺组成凝固体系制备植物硬空心胶囊的成型工艺。其结果表明当复合物和卡拉胶的质量比例为80∶20，溶胶温度为80℃，K⁺浓度为0.02mol/L，保温时间为30min，溶胶流动性较好，凝胶强度达到6.53N/cm²，蘸模成型好，胶囊壁厚达标。但尚无实现基于大豆分离蛋白本身的凝胶性能提高和完全热熔性。用大豆分离蛋白和可溶性大豆多糖替代部分明胶用于药物空心胶囊制作，制得了符合使用要求的肠溶型空心胶囊，并用国家药典标准方法进行检测。但仍无法实现可食性大豆分离蛋白热熔性工艺以及完全取代明胶的改性物质。

发明内容

本发明的目的在于一方面提供一种改性大豆蛋白空心胶囊材料，具有安全可靠，无有害添加剂等特点；另一方面提供一种改性大豆蛋白空心胶囊材料的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的方案是：一种改性大豆蛋白空心胶囊材料，其包括有以下组分及质量配比：

改性大豆蛋白：60～85份；

食用胶：10～35份；

乳化剂：0.5～2.0份；

交联剂：0.5～2.0份；

其中，所述的改性大豆蛋白的制备方法包括有以下步骤：1)大豆分离蛋白活化处理：将大豆分离蛋白粉和蒸馏水混合溶解，在氮气保护条件下，在40～70℃水浴中，搅拌10～40min，然后升温至80～100℃，恒温反应1.5～2.5h，用氢氧化钠溶液调至pH7～10；2)大豆分离蛋白接枝共聚：将反应生成的大豆分离蛋白活化液加入乳酸预聚物中，升温至80～120℃，待温度稳定后加入催化剂、引发剂，抽真空至100～150Pa，反应4～12h，生成不溶于水的共聚产物，移出产物，反复洗涤，真空干燥。

按上述方案，乳酸预聚物的合成方法是：将乳酸在80℃条件下抽真空干燥2～4h以脱除其中大部分水分，升温至120℃真空干燥1～2h脱除残留的自由水与部分结合水，然后升温至140℃，真空度保持在-0.1MPa，搅拌转速160～180rpm条件下进行缩聚反应2～5h，生成乳酸预聚物，移出产物并进行超滤分离

按上述方案，所述的食用胶为κ型卡拉胶、ι型卡拉胶、β型卡拉胶、琼脂、果胶、瓜尔豆胶、海藻酸钠、魔芋胶、刺梧桐胶、刺槐豆胶、红藻胶、罗望子胶、他拉胶、菌核葡聚糖、微生物藻酸盐、卡波姆中的一种或几种混合。

按上述方案，乳化剂为单甘醋、蔗糖醋、聚乙二醇、聚乙烯醇和聚丙烯醇中的一种或几种混合。

按上述方案，交联剂为京尼平和转谷氨酰胺酶中的一种或两种混合。

按上述方案，所述组分中还包括有色素，所述的色素是天然色素，为茶黄色素、茶绿色素、多穗柯粽、柑橘黄、黑豆红、红花黄、焦糖色素、金樱子棕、菊花黄浸膏、蓝锭果红、萝卜红、落葵红、玫瑰茄红、葡萄皮红、桑椹红、沙棘黄、酸枣色、天然苋菜红、橡子壳棕、胭脂树橙、叶黄素、玉米黄、越橘红、藻蓝、栀子黄、栀子蓝、紫胶红中的一种或几种的混合。

所述的改性大豆蛋白空心胶囊材料的制备方法，包括有以下步骤：

将改性大豆蛋白与食用胶、乳化剂、交联剂以及色素按质量配比并加蒸馏水热熔，得改性大豆蛋白空心胶囊材料壳的胶液；用模具蘸胶液，在空心胶囊生产线干燥条件下干燥，形成胶囊内壁，在胶囊内壁外蘸胶液，干燥后，于胶囊内壁上形成胶液层；在胶液层外再蘸胶液，干燥后，于胶液层外形成胶囊外壁，成型后送入烘干箱内，烘干箱内温度为50-70℃，相对湿度为40-60％，经过3-4小时烘干后，然后经脱模、切割、检验、套合，即得。

按上述方案，所述的改性大豆蛋白的制备方法包括有以下步骤：1)大豆分离蛋白活化处理：将大豆分离蛋白粉和蒸馏水混合溶解，在氮气保护条件下，在40～70℃水浴中，搅拌10～40min，然后升温至70～100℃，恒温反应1.5～2.5h，用1.0mol/L氢氧化钠溶液调至pH7～10；2)乳酸预聚物合成：将乳酸在80℃条件下抽真空干燥2～4h以脱除其中大部分水分，升温至120℃真空干燥1～2h脱除残留的自由水与部分结合水，然后升温至140℃，真空度保持在-0.1MPa，搅拌转速160～180rpm条件下进行缩聚反应2～5h，生成乳酸预聚物，移出产物并进行超滤分离；3)大豆分离蛋白接枝共聚：将反应生成的乳酸预聚物加入大豆分离蛋白活化液中，升温至80～120℃，待温度稳定后加入催化剂、引发剂，抽真空至100～150Pa，反应4～12h，生成不溶于水的共聚产物，移出产物，反复洗涤，真空干燥。

按上述方案，所述大豆分离蛋白粉与蒸馏水的质量比为1:10～1:2。

按上述方案，所述的催化剂为氯化亚锡、辛酸亚锡、硫酸亚锡、草酸亚锡中的一种或几种的混合。

按上述方案，所述的引发剂为乙醇、乙二醇、丙三醇、聚戊四醇、木糖醇、山梨醇中的一种或几种的混合。

本发明所涉及的反应方程式是：

本发明的优点：本发明的一种改性大豆蛋白空心胶囊材料具有良好的成膜性能，与传统植物胶囊材料相比完全不含任何动物明胶类添加剂，更安全、更可靠，是其他材料空心胶囊所无法比拟的。另外，以其为药用辅料所制备的各类软硬胶囊性能稳定、成本低廉，无任何副作用，不会影响药品药效的发挥，对传统药物胶囊设备具有良好的适应性，无需进行专门的设备改造或添置，应用潜力巨大。

附图说明

图1为本发明实施例1的改性大豆蛋白空心胶囊材料红外光谱对比图；

图2为本发明实施例1的改性大豆蛋白空心胶囊材料差示扫描量热分析对比图。

具体实施方式

为更好的理解本发明，下面的实施例是对本发明的进一步说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

本发明的乳酸预聚物合成：将乳酸在80℃条件下抽真空干燥2～4h以脱除其中大部分水分，升温至120℃真空干燥1～2h脱除残留的自由水与部分结合水，然后升温至140℃，真空度保持在-0.1MPa，搅拌转速160～180rpm条件下进行缩聚反应2～5h，生成乳酸预聚物，移出产物并进行超滤分离。

实施例1-2

1)将大豆分离蛋白粉与蒸馏水按1:5混合溶解，在氮气保护条件下，在60℃水浴中，搅拌30min，然后升温至70℃，恒温反应1.5h，用1.0mol/L氢氧化钠溶液调至pH7，进行大豆分离蛋白活化处理；

2)待活化处理后加入反应生成的乳酸预聚物，升温至80℃，待温度稳定后加入催化剂，抽真空至100Pa，反应4～12h，生成不溶于水的共聚产物，移出产物，反复洗涤，真空干燥，完成大豆分离蛋白接枝改性。

3)将各组分及质量配比：

改性大豆蛋白：85份；

κ型卡拉胶：10份；

聚乙二醇：2.0份；

京尼平：2.0份；

茶绿色素：1.0份。

按质量配比加水热熔，得制备改性大豆蛋白空心胶囊材料壳的胶液。

在室温20℃～22℃条件下，用胶囊成型模具蘸胶液，在空心胶囊生产线干燥条件下干燥，形成胶囊内壁。在胶囊内壁外蘸胶液，干燥后，于胶囊内壁上形成胶液层。在胶液层外再蘸胶液，干燥后，于胶液层外形成胶囊外壁，然后经脱模、切割、检验、套合，完成胶囊成型。

根据图1所示光谱对比图，与大豆分离蛋白SPI相比，产物在1758cm^-1处出现了一个强的新吸收峰，可以归属于PLA上的C＝O伸缩振动吸收峰，这个峰也可以在所合成的乳酸低聚物中观测得到，因此可以初步判断PLA成功接枝到大豆分离蛋白分子链上，形成SPI-g-LA接枝共聚物。

根据图2所示差示扫描量热分析对比图，在130.03℃发现一个吸热峰，分析吸热过程是由大豆分离蛋白变性造成。由峰形分布为窄峰可知本原料大豆分离蛋白为高纯度均相材料。SPI-g-PLA接枝共聚后，观测在129.76℃与159.27℃之间有两个吸热峰，其中129.76℃与原大豆分离蛋白在同一峰位，而159.27℃峰位处为新生成峰。通过观察，发现接枝共聚反应后，改性大豆蛋白材料在129.76℃变性峰明显减弱，分析产生这一变化原因可能是SPI中部分二硫键与乳酸形成巯酯基团避免了二硫键断裂所造成的蛋白变性。根据聚乳酸热性能数据可知，聚乳酸的熔融吸热峰应在160℃附近，结合改性大豆分离蛋白DSC曲线分析判断，159.27℃处所出现的吸热峰应为乳酸接枝物或乳酸均聚物熔融吸热峰。结合红外光谱进一步分析产生该吸热峰的原因为接枝共聚产物熔融吸热所造成的。

实施例3-5

1)将大豆分离蛋白粉与蒸馏水按1:3混合溶解，在氮气保护条件下，在60℃水浴中，搅拌30min。然后升温至70℃，恒温反应2h，用1.0mol/L氢氧化钠溶液调至pH8，进行大豆分离蛋白活化处理；

2)待活化处理后加入反应生成的乳酸预聚物，升温至80℃，待温度稳定后加入催化剂，抽真空至100Pa，反应4～12h，生成不溶于水的共聚产物，移出产物，反复洗涤，真空干燥，完成大豆分离蛋白接枝改性；

3)将各组分及质量配比：

改性大豆蛋白：65份；

果胶和海藻酸钠：32份；

蔗糖醋：1.0份；

京尼平：1.0份；

葡萄皮红：1.0份。

按质量配比加水热熔，得制备改性大豆蛋白空心胶囊材料壳的胶液。

在室温20℃～22℃条件下，用胶囊成型模具蘸胶液，在空心胶囊生产线干燥条件下干燥，形成胶囊内壁。在胶囊内壁外蘸胶液，干燥后，于胶囊内壁上形成胶液层。在胶液层外再蘸胶液，干燥后，于胶液层外形成胶囊外壁，然后经脱模、切割、检验、套合，完成胶囊成型。实施例6-8

1)将大豆分离蛋白粉与蒸馏水按1:7混合溶解，在氮气保护条件下，在60℃水浴中，搅拌30min。然后升温至90℃，恒温反应1.5h，用1.0mol/L氢氧化钠溶液调至pH8，进行大豆分离蛋白活化处理；

2)待活化处理后加入反应生成的乳酸预聚物，升温至80℃，待温度稳定后加入催化剂，抽真空至100Pa，反应4～12h，生成不溶于水的共聚产物，移出产物，反复洗涤，真空干燥，完成大豆分离蛋白接枝改性；

3)将各组分及质量配比：

改性大豆蛋白：70份；

果胶和κ型卡拉胶：27份；

聚乙二醇：1.0份；

转谷氨酰胺酶：1.0份；

葡萄皮红：1.0份。

按质量配比加水热熔，得制备改性大豆蛋白空心胶囊材料壳的胶液。

在室温20℃～22℃条件下，用胶囊成型模具蘸胶液，在空心胶囊生产线干燥条件下干燥，形成胶囊内壁。在胶囊内壁外蘸胶液，干燥后，于胶囊内壁上形成胶液层。在胶液层外再蘸胶液，干燥后，于胶液层外形成胶囊外壁，然后经脱模、切割、检验、套合，完成胶囊成型。实施例9-13

1)将大豆分离蛋白粉与蒸馏水按1:2混合溶解，在氮气保护条件下，在60℃水浴中，搅拌30min。然后升温至80℃，恒温反应2.5h，用1.0mol/L氢氧化钠溶液调至pH9，进行大豆分离蛋白活化处理。

2)待活化处理后加入反应生成的乳酸预聚物，升温至80℃，待温度稳定后加入催化剂，并将温度升至80℃，抽真空至100Pa，反应4～12h，生成不溶于水的共聚产物，移出产物，反复洗涤，真空干燥，完成大豆分离蛋白接枝改性。

3)将各组分及质量配比：

改性大豆蛋白：75份；

果胶和海藻酸钠：22份；

蔗糖醋：1.0份；

京尼平：1.0份；

玉米黄：1.0份。

按质量配比加水热熔，得制备改性大豆蛋白空心胶囊材料壳的胶液。

在室温20℃～22℃条件下，用胶囊成型模具蘸胶液，在空心胶囊生产线干燥条件下干燥，形成胶囊内壁。在胶囊内壁外蘸胶液，干燥后，于胶囊内壁上形成胶液层。在胶液层外再蘸胶液，干燥后，于胶液层外形成胶囊外壁，然后经脱模、切割、检验、套合，完成胶囊成型。实施例14-16

1)将大豆分离蛋白粉与蒸馏水按1:9混合溶解，在氮气保护条件下，在60℃水浴中，搅拌30min。然后升温至85℃，恒温反应2.5h，用1.0mol/L氢氧化钠溶液调至pH9，进行大豆分离蛋白活化处理；

2)待活化处理后加入反应生成的乳酸预聚物，升温至80℃，待温度稳定后加入催化剂，抽真空至100Pa，反应4～12h，生成不溶于水的共聚产物，移出产物，反复洗涤，真空干燥，完成大豆分离蛋白接枝改性；

3)将各组分及质量配比：

改性大豆蛋白：85份；

海藻酸钠和果胶：10份；

聚乙二醇：2份；

转谷氨酰胺酶：2份；

葡萄皮红：1.0份。

按质量配比加水热熔，得制备改性大豆蛋白空心胶囊材料壳的胶液。

在室温20℃～22℃条件下，用胶囊成型模具蘸胶液，在空心胶囊生产线干燥条件下干燥，形成胶囊内壁。在胶囊内壁外蘸胶液，干燥后，于胶囊内壁上形成胶液层。在胶液层外再蘸胶液，干燥后，于胶液层外形成胶囊外壁，然后经脱模、切割、检验、套合，完成胶囊成型。

Claims (11)

1.一种改性大豆蛋白空心胶囊材料，其包括有以下组分及质量配比：

改性大豆蛋白：60～85份；

食用胶：10～35份；

乳化剂：0.5～2.0份；

交联剂：0.5～2.0份；

其中，所述的改性大豆蛋白的制备方法包括有以下步骤：1)大豆分离蛋白活化处理：将大豆分离蛋白粉和蒸馏水混合溶解，在氮气保护条件下，在40～70℃水浴中，搅拌10～40min，然后升温至80～100℃，恒温反应1.5～2.5h，用氢氧化钠溶液调至pH7～10；2)大豆分离蛋白接枝共聚：将反应生成的大豆分离蛋白活化液加入乳酸预聚物中，升温至80～120℃，待温度稳定后加入催化剂、引发剂，抽真空至100～150Pa，反应4～12h，生成不溶于水的共聚产物，移出产物，反复洗涤，真空干燥。

2.根据权利要求1所述的改性大豆蛋白空心胶囊材料，其特征在于：乳酸预聚物的合成方法是：将乳酸在80℃条件下抽真空干燥2～4h以脱除其中大部分水分，升温至120℃真空干燥1～2h脱除残留的自由水与部分结合水，然后升温至140℃，真空度保持在-0.1MPa，搅拌转速160～180rpm条件下进行缩聚反应2～5h，生成乳酸预聚物，移出产物并进行超滤分离。

3.根据权利要求1或2所述的改性大豆蛋白空心胶囊材料，其特征在于：所述的食用胶为κ型卡拉胶、ι型卡拉胶、β型卡拉胶、琼脂、果胶、瓜尔豆胶、海藻酸钠、魔芋胶、刺梧桐胶、刺槐豆胶、红藻胶、罗望子胶、他拉胶、菌核葡聚糖、微生物藻酸盐、卡波姆中的一种或几种混合。

4.根据权利要求1或2所述的改性大豆蛋白空心胶囊材料，其特征在于：乳化剂为单甘醋、蔗糖醋、聚乙二醇、聚乙烯醇和聚丙烯醇中的一种或几种混合。

5.根据权利要求1或2所述的改性大豆蛋白空心胶囊材料，其特征在于：交联剂为京尼平和转谷氨酰胺酶中的一种或两种混合。

6.根据权利要求1或2所述的改性大豆蛋白空心胶囊材料，其特征在于：所述组分中还包括有色素，所述的色素是天然色素，为茶黄色素、茶绿色素、多穗柯粽、柑橘黄、黑豆红、红花黄、焦糖色素、金樱子棕、菊花黄浸膏、蓝锭果红、萝卜红、落葵红、玫瑰茄红、葡萄皮红、桑椹红、沙棘黄、酸枣色、天然苋菜红、橡子壳棕、胭脂树橙、叶黄素、玉米黄、越橘红、藻蓝、栀子黄、栀子蓝、紫胶红中的一种或几种的混合。

7.权利要求1所述的改性大豆蛋白空心胶囊材料的制备方法，包括有以下步骤：

将改性大豆蛋白与食用胶、乳化剂、交联剂以及色素按质量配比并加蒸馏水热熔，得改性大豆蛋白空心胶囊材料壳的胶液；用模具蘸胶液，在空心胶囊生产线干燥条件下干燥，形成胶囊内壁，在胶囊内壁外蘸胶液，干燥后，于胶囊内壁上形成胶液层；在胶液层外再蘸胶液，干燥后，于胶液层外形成胶囊外壁，成型后送入烘干箱内，烘干箱内温度为50-70℃，相对湿度为40-60％，经过3-4小时烘干后，然后经脱模、切割、检验、套合，即得。

8.根据权利要求7所述的改性大豆蛋白空心胶囊材料的制备方法，其特征在于：所述的改性大豆蛋白的制备方法包括有以下步骤：1)大豆分离蛋白活化处理：将大豆分离蛋白粉和蒸馏水混合溶解，在氮气保护条件下，在40～70℃水浴中，搅拌10～40min，然后升温至70～100℃，恒温反应1.5～2.5h，用1.0mol/L氢氧化钠溶液调至pH7～10；2)乳酸预聚物合成：将乳酸在80℃条件下抽真空干燥2～4h以脱除其中大部分水分，升温至120℃真空干燥1～2h脱除残留的自由水与部分结合水，然后升温至140℃，真空度保持在-0.1MPa，搅拌转速160～180rpm条件下进行缩聚反应2～5h，生成乳酸预聚物，移出产物并进行超滤分离；3)大豆分离蛋白接枝共聚：将反应生成的乳酸预聚物加入大豆分离蛋白活化液中，升温至80～120℃，待温度稳定后加入催化剂、引发剂，抽真空至100～150Pa，反应4～12h，生成不溶于水的共聚产物，移出产物，反复洗涤，真空干燥。

9.根据权利要求7所述的改性大豆蛋白空心胶囊材料的制备方法，其特征在于：所述大豆分离蛋白粉与蒸馏水的质量比为1:10～1:2。

10.根据权利要求7所述的改性大豆蛋白空心胶囊材料的制备方法，其特征在于：所述的催化剂为氯化亚锡、辛酸亚锡、硫酸亚锡、草酸亚锡中的一种或几种的混合。

11.根据权利要求7所述的改性大豆蛋白空心胶囊材料的制备方法，其特征在于：所述的引发剂为乙醇、乙二醇、丙三醇、聚戊四醇、木糖醇、山梨醇中的一种或几种的混合。