CN108096211A - 一种全玉米基纯植物胶囊壳材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种全玉米基纯植物胶囊壳材及其制备方法，属于植物性胶囊壳材领域。将洁净玉米籽粒经微粒化、高压熔融、常压组织修复、常压保温调理等处理制备水溶性胶囊壳材，可用于软硬胶囊壳的制备原料，具有良好抗拉能力，透明度好，包埋度高。本发明充分发挥富含蛋白质、碳水化合物、膳食纤维、玉米皮多糖等多种营养素优势，拓宽了玉米的应用范围，赋予其深加工的多样性，生产过程对环境友好，无废渣、废汽及有害物质产生；不使用任何化学制剂，产品食用安全、性质稳定，符合保健食品及药品用胶囊壳的制备要求。
Description
技术领域
本发明属于植物性胶囊壳材领域，尤其是指一种全玉米基纯植物胶囊壳材及其制备方法。
背景技术
胶囊通常有硬胶囊和软胶囊之分。硬胶囊又称空心胶囊，应用最普遍。空心胶囊由药用及食用明胶加辅料精制而成的帽、体两节胶囊壳组成。由于胶囊剂具有良好的生物利用度，能够很有效地掩盖内容物的令人不舒服的味道气味，保护内容物功能及活性不被破坏，同时便于吞服，保护消化器官和呼吸道。因此在医药、保健食品的生产中得到广泛的应用。目前，全球市场的硬胶囊每年需求6000亿粒，中国为2000亿粒～3000亿粒，部分出口。其中明胶空心胶囊年产量约为1200亿～1440亿粒，占全球明胶空心胶囊市场份额的30%左右。国内明胶空心胶囊产业迅猛发展的同时，暴露出诸多问题，尤其2012年4月15日，央视《每周质量报告》曝光河北一些企业用生石灰给皮革废料进行脱色漂白和清洗，随后熬制成工业明胶，卖给浙江新昌县药用胶囊生产企业，最终流向药品企业。经调查发现，9家药厂的13个批次药品所用胶囊重金属铬含量超标，其中超标最多的达90多倍，严重危害公众健康与安全。毒胶囊事件最近引起社会的广泛关注。另外，原料方面：明胶最常用的原料是猪和牛的骨、皮、筋腱，明胶胶囊存在动物性有害残留物质和疯牛病、口蹄疫等动物源抗原传递给人类的巨大风险。加工方面：明胶提炼过程中需要对动物皮、骨和筋腱等原材料进行复杂理化处理，生产过程中产生的“三废”对环境造成极恶劣影响。使用方面：明胶胶囊中的物质会与某些药品、食品产生反应，影响内容物的食用安全与生理活性。“毒胶囊”事件的曝光，揭示了明胶胶囊行业不但存在着严重的技术问题、环境生态问题，而且产品质量存在极大的安全隐患，严重危害消费者的身心健康。为避免动物性疾病传染与污染，以来源丰富的植物性资源生产化学性质稳定的纯植物性胶囊，不但原料来源丰富、价格低廉，而且生产对环境友好，产品安全可靠，对保证人们的健康，促进社会和谐发展，具有重要的现实意义及极大的必要性。以各种多糖类物质（如普鲁兰多糖、魔芋葡甘聚糖、壳聚糖、海藻酸钠、羟丙甲基纤维、卡拉胶等）作为膜的基材，利用多糖类物质的凝胶作用，添加增强剂、增塑剂等辅助剂制成的可食性包装膜已有报道。羟丙甲基纤维素空心胶囊、普鲁兰多糖植物性胶囊、海藻及植物淀粉类植物胶囊等等也有研究及生产报道。由于天然淀粉成膜后较脆,容易发生断裂,直接用于制作胶囊无法满足坚韧度的要求,必需将天然淀粉通过物理、化学或微生物处理等方法引入官能团,改善天然淀粉的成膜性、稳定性等性质，才能制备具有应用价值的胶囊壳材。另外蛋白质膜材方面有以谷朊粉或玉米醇溶蛋白为原料生产蛋白膜的研究报道，并对溶剂、增塑剂的筛选及成膜条件进行了探讨。目前全球市场植物性胶囊的年产量在1000亿粒左右，且主要是以糖、海藻和纤维素为原料。全球羟丙甲基纤维素空心胶囊的年销售量已超过200亿粒。当前植物性空心胶囊的原料成本每吨在15万元～20万元之间，而动物性明胶原料成本每吨在4～5万元。植物性胶囊的高成本严格限制了植物性胶囊的应用。
植物蛋白也可作为植物胶囊成膜材料使用，如大豆蛋白、玉米蛋白等，但普通的植物蛋白膜脆而易碎，拉伸性及延展性能较差，易吸潮软化、腐败变质，膜稳定性差，崩解时限、干燥失重等指标无法达到现有标准,生产成本居高不下，都不能满足实际应用的需要。单一的多糖类物质由于其大分子链中刚性环结构和亲水性基团多，制成的胶囊和明胶胶囊比，制品脆，材料成型性差，易溶化，分解时间短，难以保证一些药物的药效。
发明内容
本发明提供一种全玉米基纯植物胶囊壳材及其制备方法，以玉米为原料，经微粒化、高压熔融、分离纯化、调理等处理，生产具有良好抗拉能力、透明度好、包埋度高的水溶性胶囊壳材。
本发明采取的技术方案是，由下列步骤得到的：
（一）玉米高压热水熔融处理
洁净玉米籽粒精细粉碎筛分得到5μm～25μm玉米全籽粒粉，加水匀浆处理得到玉米浆料，浆料中玉米粉质量含量为1.8%～8.5%，然后进行高压热水熔融处理，处理条件为压力10～25MPa、温度90～160℃、时间30～90min；
（二）常压组织修复与交织
将步骤（一）所得黏稠浆料冷却至60～90℃，然后常压螺杆挤出保温回流处理，连续将挤出物料回流送入挤出机进料口，循环进行处理，处理时间25～60min，常压挤出回流处理操作为：单、双混合螺杆挤出回流操作，首先物料流经短程单螺杆挤出机，螺杆长度25cm，直径56mm；然后直接进入长轴双螺杆，螺杆长度120cm，螺杆直径60mm；如此循环进行达到处理时间为止；
（三）常压保温调理、制备胶囊壳材
将步骤（二）得到的物料调整pH值5.7～6.8，加入水、食品级甘油，调整浆料质量浓度1.2%～2.8%，食品级甘油质量浓度 0.05%～0.3%的，搅拌均匀，进行常压双螺杆挤出保温回流处理，保温条件45～60℃，连续将挤出物料回流送入挤出机进料口，循环进行处理，处理时间10～40min，制备液态胶囊壳材。
所得液态胶囊壳材于60℃以下低温干燥，制备干燥粉末状态胶囊壳材。
本发明的优点在于：充分发挥食物原料玉米富含蛋白质、碳水化合物、膳食纤维、玉米皮多糖等多种营养素优势，赋予其深加工的多样性，将洁净玉米经微粒化、高压熔融、常压组织修复、常压保温调理等过程制备水溶性胶囊壳材，可用于软硬胶囊壳的制备，具有良好抗拉能力，包埋度高。生产过程对环境友好，无废渣、废汽及有害物质产生；完全杜绝动物性原料的使用，生产全过程利用物理因素对原料进行成分及组织结构的改变及修复，不使用任何化学制剂，产品食用安全、性质稳定，符合保健食品及药品用胶囊壳的制备要求。
经相关研究检测每100g干玉米含碳水化合物66.6克，膳食纤维6.4克，蛋白质8.7克，脂肪3.8克。淀粉作为一种多糖是玉米中主要碳水化合物，有的玉米品种淀粉含量高达70%以上。为避免多糖及植物蛋白的分离纯化、混合、调制等繁琐手段，充分利用玉米中多糖类化合物凝胶特性及蛋白质的结构特性直接制备膜材，具有显著的优质及创新。采用本发明处理的玉米，其玉米淀粉及可溶性纤维溶出率高达72.8%（g/100g），蛋白质溶出率5.8%（g/100g）。制备玉米膜的断裂延伸率22.2%，抗拉强度38.92MPa，符合制备硬胶囊壳材的要求。
另外本发明首次采用挤出机常压回流操作进行粘稠物料的分子混合及交融与组织修复，在常压条件下不对物料产生剧烈的撕裂及破坏效应，也不产生大量的蒸汽对物料进行切割和喷爆作用，而是充分利用螺杆与挤出腔及螺杆之间的狭缝对物料产生摩擦、捏合、拉伸作用，实现对高压高能处理的物料进行温和梳理和平复，使其组织状态得以改良，满足植物膜的制备要求。
具体实施方式
实施例1
（一）玉米高压热水熔融处理
洁净玉米籽粒精细粉碎筛分得到5μm玉米全籽粒粉，加水匀浆处理得到玉米浆料，浆料中玉米粉质量含量为1.8%，然后进行高压热水熔融处理，处理条件为压力10MPa、温度90℃、时间30min，使玉米发生熔融、液化，具有良好流动性及黏性；
（二）常压组织修复与交织
将步骤（一）所得黏稠浆料冷却至60℃，然后常压螺杆挤出保温回流处理，连续将挤出物料回流送入挤出机进料口，循环进行处理，处理时间25min，进一步提高物料体系均匀度及细腻度，同时使物料中蛋白质、玉米多糖、纤维素等天然成分的空间组织结构得到修复、梳理、混合，形成稳定的交织结构，使其具有成膜特性；常压挤出回流处理操作为：单、双混合螺杆挤出回流操作，首先物料流经短程单螺杆挤出机，螺杆长度25cm，直径56mm；然后直接进入长轴双螺杆，螺杆长度120cm，螺杆直径60mm，如此循环进行达到处理时间为止。
（三）常压保温调理、制备胶囊壳材
将步骤（二）得到的物料调整pH值5.7，加入适量水、食品级甘油，调整浆料质量浓度1.2%，食品级甘油质量浓度 0.05%的，搅拌均匀，进行常压双螺杆挤出保温回流处理，保温条件45℃，连续将挤出物料回流送入挤出机进料口，循环进行处理，处理时间10min，制备液态胶囊壳材，可用于硬胶囊壳及软胶囊壳的生产原料；以其为原料生产的胶囊壳抗拉强度、柔软性、耐折率、透明度均达到国家相关标准要求；
所得液态胶囊壳材也可于60℃以下低温干燥制备干燥粉末状态胶囊壳材。
实施例2
（一）玉米高压热水熔融处理
洁净玉米籽粒精细粉碎筛分得到25μm玉米全籽粒粉，加水匀浆处理得到玉米浆料，浆料中玉米粉质量含量为8.5%，然后进行高压热水熔融处理，处理条件为压力25MPa、温度160℃、时间90min，使玉米发生熔融、液化，具有良好流动性及黏性；
（二）常压组织修复与交织
将步骤（一）所得黏稠浆料冷却至90℃，然后常压螺杆挤出保温回流处理，连续将挤出物料回流送入挤出机进料口，循环进行处理，处理时间60min，进一步提高物料体系均匀度及细腻度，同时使物料中蛋白质、玉米多糖、纤维素等天然成分的空间组织结构得到修复、梳理、混合，形成稳定的交织结构，使其具有成膜特性；常压挤出回流处理操作为：单、双混合螺杆挤出回流操作，首先物料流经短程单螺杆挤出机，螺杆长度25cm，直径56mm；然后直接进入长轴双螺杆，螺杆长度120cm，螺杆直径60mm，如此循环进行达到处理时间为止；
（三）常压保温调理、制备胶囊壳材
将步骤（二）得到的物料调整pH值6.8，加入适量水、食品级甘油，调整浆料质量浓度2.8%，食品级甘油质量浓度 0.3%的，搅拌均匀，进行常压双螺杆挤出保温回流处理，保温条件60℃，连续将挤出物料回流送入挤出机进料口，循环进行处理，处理时间40min，制备液态胶囊壳材，可用于硬胶囊壳及软胶囊壳的生产原料。以其为原料生产的胶囊壳抗拉强度、柔软性、耐折率、透明度均达到国家相关标准要求；
所得液态胶囊壳材也可于60℃以下低温干燥制备干燥粉末状态胶囊壳材。
实施例3
（一）玉米高压热水熔融处理
洁净玉米籽粒精细粉碎筛分得到15μm玉米全籽粒粉，加水匀浆处理得到玉米浆料，浆料中玉米粉质量含量为5.2%，然后进行高压热水熔融处理，处理条件为压力17MPa、温度125℃、时间60min，使玉米发生熔融、液化，具有良好流动性及黏性；
（二）常压组织修复与交织
将步骤（一）所得黏稠浆料冷却至75℃，然后常压螺杆挤出保温回流处理，连续将挤出物料回流送入挤出机进料口，循环进行处理，处理时间42min，进一步提高物料体系均匀度及细腻度，同时使物料中蛋白质、玉米多糖、纤维素等天然成分的空间组织结构得到修复、梳理、混合，形成稳定的交织结构，使其具有成膜特性；常压挤出回流处理操作为：单、双混合螺杆挤出回流操作，首先物料流经短程单螺杆挤出机，螺杆长度25cm，直径56mm；然后直接进入长轴双螺杆，螺杆长度120cm，螺杆直径60mm，如此循环进行达到处理时间为止；
（三）常压保温调理、制备胶囊壳材
将步骤（二）得到的物料调整pH值6.2，加入适量水、食品级甘油，调整浆料质量浓度2.0%，食品级甘油质量浓度 0.18%的，搅拌均匀，进行常压双螺杆挤出保温回流处理，保温条件52℃，连续将挤出物料回流送入挤出机进料口，循环进行处理，处理时间25min，制备液态胶囊壳材，可用于硬胶囊壳及软胶囊壳的生产原料；以其为原料生产的胶囊壳抗拉强度、柔软性、耐折率、透明度均达到国家相关标准要求；
所得液态胶囊壳材也可于60℃以下低温干燥制备干燥粉末状态胶囊壳材。
实施例4
（一）玉米高压热水熔融处理
洁净玉米籽粒精细粉碎筛分得到20μm玉米全籽粒粉，加水匀浆处理得到玉米浆料，浆料中玉米粉质量含量为5.0%，然后进行高压热水熔融处理，处理条件为压力20MPa、温度120℃、时间60min，使玉米发生熔融、液化，具有良好流动性及黏性；
（二）常压组织修复与交织
将步骤（一）所得黏稠浆料冷却至70℃，然后常压螺杆挤出保温回流处理，连续将挤出物料回流送入挤出机进料口，循环进行处理，处理时间50min，进一步提高物料体系均匀度及细腻度，同时使物料中蛋白质、玉米多糖、纤维素等天然成分的空间组织结构得到修复、梳理、混合，形成稳定的交织结构，使其具有成膜特性；常压挤出回流处理操作为：单、双混合螺杆挤出回流操作。首先物料流经短程单螺杆挤出机，螺杆长度25cm，直径56mm；然后直接进入长轴双螺杆，螺杆长度120cm，螺杆直径60mm。如此循环进行达到处理时间为止；
（三）常压保温调理、制备胶囊壳材
将步骤（二）得到的物料调整pH值5.9，加入适量水、食品级甘油，调整浆料质量浓度2.5%，食品级甘油质量浓度 0.2%的，搅拌均匀，进行常压双螺杆挤出保温回流处理，保温条件50℃，连续将挤出物料回流送入挤出机进料口，循环进行处理，处理时间30min，制备液态胶囊壳材，可用于硬胶囊壳及软胶囊壳的生产原料，以其为原料生产的胶囊壳抗拉强度、柔软性、耐折率、透明度均达到国家相关标准要求；
所得液态胶囊壳材也可于60℃以下低温干燥制备干燥粉末状态胶囊壳材。
Claims (4)
1.一种全玉米基纯植物胶囊壳材，其特征在于，是由下列步骤得到的：
（一）玉米高压热水熔融处理
洁净玉米籽粒精细粉碎筛分得到5μm～25μm玉米全籽粒粉，加水匀浆处理得到玉米浆料，浆料中玉米粉质量含量为1.8%～8.5%，然后进行高压热水熔融处理，处理条件为压力10～25MPa、温度90～160℃、时间30～90min；
（二）常压组织修复与交织
将步骤（一）所得黏稠浆料冷却至60～90℃，然后常压螺杆挤出保温回流处理，连续将挤出物料回流送入挤出机进料口，循环进行处理，处理时间25～60min，常压挤出回流处理操作为：单、双混合螺杆挤出回流操作，首先物料流经短程单螺杆挤出机，螺杆长度25cm，直径56mm；然后直接进入长轴双螺杆，螺杆长度120cm，螺杆直径60mm；如此循环进行达到处理时间为止；
（三）常压保温调理、制备胶囊壳材
将步骤（二）得到的物料调整pH值5.7～6.8，加入水、食品级甘油，调整浆料质量浓度1.2%～2.8%，食品级甘油质量浓度 0.05%～0.3%的，搅拌均匀，进行常压双螺杆挤出保温回流处理，保温条件45～60℃，连续将挤出物料回流送入挤出机进料口，循环进行处理，处理时间10～40min，制备液态胶囊壳材。
2.根据权利要求1所述的一种全玉米基纯植物胶囊壳材，其特征在于，所述液态胶囊壳材于60℃以下低温干燥，制备干燥粉末状态胶囊壳材。
3.一种全玉米基纯植物胶囊壳材的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
（一）玉米高压热水熔融处理
洁净玉米籽粒精细粉碎筛分得到5μm～25μm玉米全籽粒粉，加水匀浆处理得到玉米浆料，浆料中玉米粉质量含量为1.8%～8.5%，然后进行高压热水熔融处理，处理条件为压力10～25MPa、温度90～160℃、时间30～90min；
（二）常压组织修复与交织
将步骤（一）所得黏稠浆料冷却至60～90℃，然后常压螺杆挤出保温回流处理，连续将挤出物料回流送入挤出机进料口，循环进行处理，处理时间25～60min，常压挤出回流处理操作为：单、双混合螺杆挤出回流操作，首先物料流经短程单螺杆挤出机，螺杆长度25cm，直径56mm；然后直接进入长轴双螺杆，螺杆长度120cm，螺杆直径60mm；如此循环进行达到处理时间为止；
（三）常压保温调理、制备胶囊壳材
将步骤（二）得到的物料调整pH值5.7～6.8，加入水、食品级甘油，调整浆料质量浓度1.2%～2.8%，食品级甘油质量浓度 0.05%～0.3%的，搅拌均匀，进行常压双螺杆挤出保温回流处理，保温条件45～60℃，连续将挤出物料回流送入挤出机进料口，循环进行处理，处理时间10～40min，制备液态胶囊壳材。
4.根据权利要求3所述的一种全玉米基纯植物胶囊壳材的制备方法，其特征在于，还包括：液态胶囊壳材于60℃以下低温干燥，制备干燥粉末状态胶囊壳材。
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