CN105614070A - 一种水产壳聚糖缓释虾蛋白多肽微囊的开口料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水产壳聚糖缓释虾蛋白多肽微囊开口料及其制备方法，该缓释虾蛋白多肽是由可生物降解的壳聚糖、聚乙烯醇、海藻酸钠和小分子虾蛋白多肽组成。将壳聚糖溶于醋酸溶液中，取虾蛋白多肽和聚乙烯醇溶解在壳聚糖乙酸溶液中，加入离子交联剂得到微囊，将微囊置于海藻酸钠溶液中均质搅拌，形成壳聚糖缓释虾蛋白多肽。在交联成微囊的过程，虾蛋白多肽分子黏结、包裹在壳聚糖微球的交联网络微孔中，改变虾蛋白多肽分子在水中的溶解性和释放能力，显著控制水体质量，进入机体后，在酸性条件下养分随着壳聚糖微球的降解缓慢释放吸收；该缓释虾蛋白多肽的制备工艺简单，成本较低，减小水质富营养化，环保无毒。

Description

一种水产壳聚糖缓释虾蛋白多肽微囊的开口料及其制备方法

技术领域

本发明属于水产开口饲料领域，特别涉及一种以壳聚糖和虾蛋白多肽混合制备缓释水产开口料微囊及其制备方法。

背景技术

我国是一个水产养殖大国，在水产养殖育苗中，通常采用微藻、轮虫和卤虫幼体等活饵为鱼虾等幼体的开口料。但是活饵受环境和管理等影响产量和质量，而且活饵的培养提高了养殖的成本，而且未残余的活饵会造成水体的污染。近年来，国内外学者对水产开口饵料的开发和应用进行了大量的研究，希望开发出营养更全面、成本更低廉、更适于水生动物摄食和消化的人工配合开口料，以替代水产育苗中的活饵。

随着水产养殖业的迅猛发展，而主要蛋白源鱼粉的供应量下降，导致蛋白质资源更为紧缺。普通鱼粉为粗蛋白，在机体内难以完全吸收，一方面，产生蛋白的浪费；另一方面，大量有机物的残留，导致有害菌的大量繁殖，水质超标，造成养殖户的损失。利用水产下脚料的虾头，所制备的虾肽蛋白含有虾蛋白质、虾肽氨基酸、虾红素、甲壳素、壳聚糖及其螯合的多种微量元素而成的优质动源性蛋白，能显著减少这一危机。

微囊技术是通过特定的方法和设备将膜材料保护固体、液体和气体材料形成的微小粒子的技术。所形成的微小粒子即微囊。其粒径范围为1-1000μm，将水产开口料微囊化，可以增强颗粒的稳定性，改善水质，增强水中的耐浸泡性。

壳聚糖是甲壳素的脱乙酰产物。甲壳素在自然界中广泛存在于节肢动物、软体动物、环节动物、原生动物、腔肠动物、海藻及真菌等生物体中，是地球上产量仅次于纤维素的第二大可再生资源。壳聚糖是一种链状结构的生物大分子、具有良好的机械性能和稳定的化学性质，同时又易通过接枝而改性，再加上其来源丰富、成本低廉、制备简单，是一种很有开发利用前景的环境友好高分子材料，近年来受到国内外学者的广泛重视。

壳聚糖的分子结构中含有大量自由的氨基和羟基，因此壳聚糖具有聚阳离子、螯合、易成膜、pH敏感、湿度敏感等性质和较高的化学活泼性，其分子中大量的氨基和羟基能与虾蛋白多肽中的羟基形成氢键，可以很好地包裹、吸附在虾蛋白多肽表面成膜，形成包裹虾肽蛋白原型。

发明内容：

本发明针对上述实际应用中存在的不足与缺陷，提供一种壳聚糖缓虾蛋白多肽微囊开口料，该开口料以壳聚糖、聚乙烯醇、虾蛋白多肽、海藻酸钠为主要原材料，利用离子交联剂聚合成微球。壳聚糖微囊是一种球形的多孔微囊，具有较大的比表面积和较强的吸附能力，将虾蛋白多肽混合在壳聚糖溶液中，在交联剂的作用下，壳聚糖固化成微囊，在此过程中，虾蛋白多肽与壳聚糖之间通过分子间的极性吸引力结合，虾蛋白多肽分子固定在壳聚糖微球具有网状结构的交联微孔中。将缓释虾蛋白多肽微囊用于育育苗池中，微囊在水体中均匀分散，增长饵料在水体中的悬浮时间，由于微囊表面负载了一层海藻酸钠电解质层，减缓虾蛋白多肽的释放速率；不会污染水质；进入幼体后，微囊负载的虾蛋白多肽溶解释放成小分子，能快速吸收。

本发明进一步的目的是提供一种壳聚糖缓释虾蛋白多肽微囊的制备方法，该方法是将壳聚糖溶于乙酸溶液中，取虾蛋白多肽和聚乙烯醇溶解在壳聚糖乙酸溶液中，加入离子交联剂得到微球，将微球置于海藻酸钠溶液中均质研磨，形成壳聚糖缓释虾蛋白多肽微囊。在交联成微囊的过程，蛋白、多肽分子黏结、包裹在壳聚糖微囊的交联网络微孔中，随着壳聚糖微球的降解缓慢释放，同时微球表面包裹了一层海藻酸钠电解质膜，有利于降低养分在释放初期产生的突释现象。

本发明一种水产壳聚糖缓释虾蛋白多肽微囊开口料，其特征在于由65-85重量份的虾蛋白多肽，10-25重量份的壳聚糖，1.0-3.0重量份的聚乙烯醇，2.0-5.0重量份的海藻酸钠组成。微囊的粒径分布10-30μm，孔径为5-100nm，孔容为1.0-3.5cm3/g，孔隙率为70-90％。

本发明一种水产壳聚糖缓释虾蛋白多肽微囊开口料，其特征在于所述的虾蛋白多肽为新鲜虾头，经煮沸灭菌、磨浆、酶解、固液分离、干燥、过筛得10-30μm细粉。该细分含虾青素、蛋白质、多肽、氨基酸、有机钙、多种微量元素。所述的壳聚糖相对分子质量为10000-150000Da。

本发明一种水产壳聚糖缓释虾蛋白多肽微囊开口料，其特征在于具体制备方法包括以下步骤：

(1)将10-25重量份的壳聚糖固体投入到搅拌器中，加入质量分数为1-3％的醋酸溶液，制得质量分数为2-4％的壳聚糖醋酸溶液；再加入65-85重量份的虾蛋白多肽和1.0-3.0重量份的聚乙烯醇，以2500-3500r/min的速度下均质机搅拌1-3h，完全均匀得到壳聚糖和虾蛋白的复合乳液；

(2)将2.0-5.0重量份的海藻酸钠溶解在水中，配成质量分数为0.2-0.5％的海藻酸钠溶液，待用；

(3)将壳聚糖和虾蛋白多肽的复合乳液投入到微波反应器中，在200-500r/min搅拌速度下，向壳聚糖和虾蛋白多肽的复合溶液中加入1.0mol/L的KOH溶液，用pH计调节复合溶液的pH＝4.5-6.5；

(4)设置微波反应器的参数：温度40-60℃、转速500-800r/min，在此条件下将0.4-0.8g/L的离子交联剂溶液缓慢加入到步骤(3)中的复合溶液中，交联剂与壳聚糖的质量比为1∶3-8，继续搅拌30-60min，得到壳聚糖和虾蛋白多肽的微囊溶液；

(5)将制备好的壳聚糖和虾蛋白多肽微囊溶液用离心机离心10min，转速为4000r/min，倒去上层清液，分离出壳聚糖缓释虾蛋白多肽微囊；将微囊置于步骤(2)中的海藻酸钠溶液中，常温下超声振荡10min，离心分离，将产物在60-80℃温度下干燥15-30min，得到壳聚糖微囊缓释虾蛋白多肽开口料。

上述步骤(4)中所述的离子交联剂为焦磷酸钠、三聚磷酸钠、四聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的任意一种。

上述步骤(3)中所使用的微波反应器中置有磁力搅拌器，搅拌速度连续可调并实时显示，温度控制范围：25-250℃，可以安装滴加装置。

上述步骤5中所使用的干燥机为滚筒干燥机，干燥物料热源为热空气，温度范围为50-150℃。

本发明的突出特点和有益效果在于：

1、本发明中以壳聚糖微囊作为缓释虾肽蛋白的载体材料，将壳聚糖改性成高分子微囊，可以增加其表面积和吸附能力，且形成的微囊具有交联网状微孔结构，在交联成微囊的过程中加入虾肽蛋白溶液，蛋白、多肽分子黏结、包裹在交联网络微孔中，养分随着壳聚糖微囊的降解缓慢释放，达到缓释控释的目的。

2、本发明将制备的壳聚糖微囊表面还包覆了一层海藻酸钠膜，由于壳聚糖是一种聚阳离子多糖，海藻酸钠是一种聚阴离子多糖，两者之间发生静电聚合反应，在微球表面形成一层薄膜，阻碍虾蛋白多肽在微囊中的扩散，降低壳聚糖微囊的溶胀率，减少在释放初期因壳聚糖微囊溶胀产生的虾蛋白多肽的突释，减缓虾蛋白多肽在水体的溶失。

3、本发明中的壳聚糖材料是一种可生物降解的天然高分子材料，来源广泛，可以利用水产下脚料提炼加工而成，产品市场开发潜力巨大；壳聚糖还是一种机体改良剂，在机体吸收后是一种优质的天然保健品，为动物生长增强免疫力。

4、本发明所使用的虾蛋白多肽为新鲜水产下脚料虾头虾壳为主要原料，其中包含甲壳质、虾脑、肝、卵巢等成分构成，我们采用先进工艺：将虾头经过磨浆、杀菌、酶解、固液分离、干燥等，获得含有虾蛋白质、虾肽氨基酸、虾红素、甲壳素、壳聚糖及其螯合的多种微量元素而成的优质动源性营养物质，有极高的诱食性和促长性。

具体实施方式：

以下结合具体实施方式对本发明进行详细的阐述，并不限制于本发明。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

实施例1

(1)将15重量份的壳聚糖固体投入到搅拌器中，加入质量分数为1％的醋酸溶液，制得质量分数为2％的壳聚糖醋酸溶液；再加入75重量份的虾蛋白多肽和3.0重量份的聚乙烯醇，以3000r/min的速度下均质机搅拌1-3h，完全均匀得到壳聚糖和虾蛋白的复合乳液；

(2)将5.0重量份的海藻酸钠溶解在水中，配成质量分数为0.2-0.5％的海藻酸钠溶液，待用；

(3)将壳聚糖和虾蛋白多肽的复合乳液投入到微波反应器中，在300r/min搅拌速度下，向壳聚糖和虾蛋白多肽的复合溶液中加入1.0mol/L的KOH溶液，用pH计调节复合溶液的pH＝6；

(4)设置微波反应器的参数：温度50℃、转速600r/min，在此条件下将0.5g/L的离子交联剂溶液缓慢加入到步骤(3)中的复合溶液中，交联剂与壳聚糖的质量比为1∶5，继续搅拌60min，得到壳聚糖和虾蛋白多肽的微囊溶液；

(5)将制备好的壳聚糖和虾蛋白多肽微囊溶液用离心机离心10min，转速为4000r/min，倒去上层清液，分离出壳聚糖缓释虾蛋白多肽微囊；将微囊置于步骤(2)中的海藻酸钠溶液中，常温下超声振荡10min，离心分离，将产物在60-80℃温度下干燥15-30min，得到壳聚糖微囊缓释虾蛋白多肽开口料。

实施例2

(1)将20重量份的壳聚糖固体投入到搅拌器中，加入质量分数为1％的醋酸溶液，制得质量分数为2的壳聚糖醋酸溶液；再加入70重量份的虾蛋白多肽和3.0重量份的聚乙烯醇，以3000r/min的速度下均质机搅拌1h，完全均匀得到壳聚糖和虾蛋白的复合乳液；

(2)将5.0重量份的海藻酸钠溶解在水中，配成质量分数为0.3％的海藻酸钠溶液，待用；

(3)将壳聚糖和虾蛋白多肽的复合乳液投入到微波反应器中，在300r/min搅拌速度下，向壳聚糖和虾蛋白多肽的复合溶液中加入1.0mol/L的KOH溶液，用pH计调节复合溶液的pH＝6.0；

(4)设置微波反应器的参数：温度50℃、转速600r/min，在此条件下将0.6g/L的离子交联剂溶液缓慢加入到步骤(3)中的复合溶液中，交联剂与壳聚糖的质量比为1∶4，继续搅拌50min，得到壳聚糖和虾蛋白多肽的微囊溶液；

(5)将制备好的壳聚糖和虾蛋白多肽微囊溶液用离心机离心10min，转速为4000r/min，倒去上层清液，分离出壳聚糖缓释虾蛋白多肽微囊；将微囊置于步骤(2)中的海藻酸钠溶液中，常温下超声振荡10min，离心分离，将产物在60-80℃温度下干燥15-30min，得到壳聚糖微囊缓释虾蛋白多肽开口料。

实施例3

(1)将25重量份的壳聚糖固体投入到搅拌器中，加入质量分数为1％的醋酸溶液，制得质量分数为2％的壳聚糖醋酸溶液；再加入65重量份的虾蛋白多肽和3.0重量份的聚乙烯醇，以3000r/min的速度下均质机搅拌1h，完全均匀得到壳聚糖和虾蛋白的复合乳液；

(2)将5.0重量份的海藻酸钠溶解在水中，配成质量分数为0.5％的海藻酸钠溶液，待用；

(3)将壳聚糖和虾蛋白多肽的复合乳液投入到微波反应器中，在300r/min搅拌速度下，向壳聚糖和虾蛋白多肽的复合溶液中加入1.0mol/L的KOH溶液，用pH计调节复合溶液的pH＝6.0；

(4)设置微波反应器的参数：温度50℃、转速600r/min，在此条件下将0.5g/L的离子交联剂溶液缓慢加入到步骤(3)中的复合溶液中，交联剂与壳聚糖的质量比为1∶6，继续搅拌60min，得到壳聚糖和虾蛋白多肽的微囊溶液；

(5)将制备好的壳聚糖和虾蛋白多肽微囊溶液用离心机离心10min，转速为4000r/min，倒去上层清液，分离出壳聚糖缓释虾蛋白多肽微囊；将微囊置于步骤(2)中的海藻酸钠溶液中，常温下超声振荡10min，离心分离，将产物在60-80℃温度下干燥15-30min，得到壳聚糖微囊缓释虾蛋白多肽开口料。

Claims (8)

1.一种水产壳聚糖缓释虾蛋白多肽微囊开口料，其特征在于由65-85重量份的虾蛋白多肽，10-25重量份的壳聚糖，1.0-3.0重量份的聚乙烯醇，2.0-5.0重量份的海藻酸钠组成。

2.一种水产壳聚糖缓释虾蛋白多肽微囊开口料，其特征在于该缓释微囊的粒径分布10-30μm，孔径为5-100nm，孔容为1.0-3.5cm3/g，孔隙率为70-90％。

3.根据权利要求1所述的一种水产壳聚糖缓释虾蛋白多肽微囊开口料，其特征在于所述的虾蛋白多肽为新鲜虾头，经煮沸灭菌、磨浆、酶解、固液分离、干燥、过筛得10-30μm细粉。该细分含虾青素、蛋白质、多肽、氨基酸、有机钙、多种微量元素。

4.根据权利要求1所述的一种水产壳聚糖缓释虾蛋白多肽微囊开口料，其特征在于所述的壳聚糖相对分子质量为10000-150000Da。

5.根据权利要求1所述的一种水产壳聚糖缓释虾蛋白多肽微囊开口料，其特征在于，具体制备方法如下：

(1)将10-25重量份的壳聚糖固体投入到搅拌器中，加入质量分数为1-3％的醋酸溶液，制得质量分数为2-4％的壳聚糖醋酸溶液；再加入65-85重量份的虾蛋白多肽和1.0-3.0重量份的聚乙烯醇，以2500-3500r/min的速度下均质机搅拌1-3h，完全均匀得到壳聚糖和虾蛋白的复合乳液；

(2)将2.0-5.0重量份的海藻酸钠溶解在水中，配成质量分数为0.2-0.5％的海藻酸钠溶液，待用；

(3)将壳聚糖和虾蛋白多肽的复合乳液投入到微波反应器中，在200-500r/min搅拌速度下，向壳聚糖和虾蛋白多肽的复合溶液中加入1.0mol/L的KOH溶液，用pH计调节复合溶液的pH＝4.5-6.5；

(4)设置微波反应器的参数：温度40-60℃、转速500-800r/min，在此条件下将0.4-0.8g/L的离子交联剂溶液缓慢加入到步骤(3)中的复合溶液中，交联剂与壳聚糖的质量比为1∶3-8，继续搅拌30-60min，得到壳聚糖和虾蛋白多肽的微囊溶液；

(5)将制备好的壳聚糖和虾蛋白多肽微囊溶液用离心机离心10min，转速为4000r/min，倒去上层清液，分离出壳聚糖缓释虾蛋白多肽微囊；将微囊置于步骤(2)中的海藻酸钠溶液中，常温下超声振荡10min，离心分离，将产物在60-80℃温度下干燥15-30min，得到壳聚糖微囊缓释虾蛋白多肽开口料。

6.根据权利要求5所述的一种壳聚糖缓释虾蛋白多肽微囊的制备方法，其特征在于所述的离子交联剂为焦磷酸钠、三聚磷酸钠、四聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的任意一种。

7.根据权利要求5所述的一种壳聚糖缓释虾蛋白多肽微囊的制备方法，其特征在于步骤(3)中所使用的微波反应器中置有磁力搅拌器，搅拌速度连续可调并实时显示，温度控制范围：25-250℃，可以安装滴加装置。

8.根据权利要求5所述的一种壳聚糖缓释虾蛋白多肽微囊的制备方法，其特征在于步骤5中所使用的干燥机为滚筒干燥机，干燥物料热源为热空气，温度范围为50-150℃。