CN108125245B - 一种藻蓝蛋白微胶囊的制备方法 - Google Patents

一种藻蓝蛋白微胶囊的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于天然色素制备技术领域，具体涉及一种藻蓝蛋白微胶囊的制备方法。将藻蓝蛋白与海藻酸钠和环糊精混合后，滴入氯化钙溶液，经搅拌及喷雾干燥后，形成壁材为海藻酸钠和环糊精及心材为藻蓝蛋白的微胶囊。本发明操作简单，并且所得的藻蓝蛋白微胶囊不仅水溶性好、易保存，而且提高了其稳定性。

Description

一种藻蓝蛋白微胶囊的制备方法
技术领域
本发明涉及一种藻蓝蛋白微胶囊的制备方法，属于生物技术领域。
背景技术
螺旋藻是一类低等植物，属于蓝藻门。螺旋藻的细胞结构原始，与细菌一样结构简单，所以螺旋藻又被称为蓝细菌。近几十年来，科学家发现螺旋藻所含蛋白较高，可高达50～70％，而其中又以藻蓝蛋白含量最高。藻蓝蛋白可分为C型与R型两种，都呈蓝色粉末状，无毒，易溶于水，不溶于有机类。藻蓝蛋白由于色泽呈明亮的蓝色，是一种天然的捕光色素蛋白，同时藻蓝蛋白具有抗氧化、抗癌及抗炎等特性，具有一定的医疗保健作用。
藻蓝蛋白虽然存在很多优点，但也存在着稳定性不好的问题。藻蓝蛋白稳定性受温度影响很大，当温度较高时，其降解速度较快，同时藻蓝蛋白的稳定性也受所处pH值影响，只有在5.0～7.0时较为稳定，当有锌和铁离子存在时，藻蓝蛋白会出现沉淀，且随着锌和铁离子强度的增大,其颜色由蓝色变绿后转黄色。所以，要使藻蓝蛋白更好的应用，保持其稳定性是一个很重要的前提。
发明内容
本发明的目的在于提供一种藻蓝蛋白微胶囊的制备方法。本方法采用藻蓝蛋白为心材，海藻酸钠与环糊精为壁材，制备出较高稳定性藻蓝蛋白的微胶囊，该方法特点是工艺简单、制备过程易控，便于大规模工业化生产。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种藻蓝蛋白微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
(1)以海藻酸钠与环糊精作为壁材，将壁材与水混合得到壁材溶液；
(2)将藻蓝蛋白浓缩液加入步骤(1)所得的壁材溶液混合均匀，在搅拌下升温至30℃～35℃得到预混液；
(3)向步骤(2)所得的预混液中加入质量分数为10％～18％的氯化钙溶液得到混合液；
(4)将步骤(3)所得的混合液冷却至20℃～25℃，静置后进行喷雾干燥，得到藻蓝蛋白微胶囊粉末。
申请人发现，采用上述方案制备藻蓝蛋白微胶囊，能够有效提高藻蓝蛋白的稳定性和纯度。
优选地，所述方法还包括将不同批次喷雾干燥获得蓝色粉末物质通过80目的筛网及除铁器，然后置于粉体混合机中混合。
优选地，步骤(1)所述壁材中海藻酸钠与环糊精质量之比为(2～4)：1；所述壁材溶液中壁材的质量分数为20％～30％；更优选地，所述壁材溶液中壁材的质量分数为24％～26％。
优选地，步骤(2)所述预混液中藻蓝蛋白与壁材质量之比为1:(1～1.5)，所述预混液中藻蓝蛋白和壁材的质量百分数之和为15％～25％；优选地，所述预混液中藻蓝蛋白和壁材的质量百分数之和为18％～22％。
优选地，步骤(2)所述藻蓝蛋白浓缩液的固含量为15％～20％。在本发明中，所述藻蓝蛋白浓缩液可采用常规的方法进行制备，例如可将市场的普通藻蓝蛋白粉末与水混合得到藻蓝蛋白浓缩液，优选地，所述藻蓝蛋白浓缩液的制备方法如下：
a.浸提：将螺旋藻粉和质量浓度为1％～5％的氯化钠溶液按照重量之比1：(20～50)混合，在10℃～30℃下浸提6～8小时，过滤收集螺旋藻粗提液；
b.盐析沉淀：向步骤a所得的螺旋藻粗提液中加入硫酸铵至硫酸铵饱和度为10％～15％，调节pH＝6.0～6.5，在10℃～30℃下静置后过滤，收集藻蓝蛋白沉淀；
c.脱盐浓缩：将步骤b得到的藻蓝色素沉淀用水稀释后在孔径为0.22μm～0.45μm的精滤机中过滤，过滤所得滤液用截留分子量为1万～3万的膜设备进行脱盐浓缩，得到藻蓝蛋白浓缩液。
更优选地，所述藻蓝蛋白浓缩液可按下述具体步骤制备：将干燥的优质螺旋藻300Kg放于不锈钢搅拌罐中，按螺旋藻：盐溶液＝1：20质量比加入2％的氯化钠溶液，25℃低速搅拌6～8h(7h)。将溶解好的料液通过管道输送到板框压滤机中，利用板框压滤机对料液进行分离，从而获得藻蓝色素粗提取液。收集藻蓝色素粗提取液，向其中加入食品级粉末状硫酸铵固体，至混合液中硫酸铵饱和度为10％，然后调节pH为6.0，在10℃下搅拌混匀后静置6h，除去上清液，采用电导率在1～60us的纯净水稀释后利用0.22～0.45μm的精滤机进行除杂处理，并将过滤的料液通过分子量为1～3万的超滤膜设备进行脱盐浓缩处理，直至透过液电导率在1800us/cm以下和固形物含量15.9％停止浓缩，得到藻蓝蛋白浓缩液。
优选地，步骤(1)所述水为电导率1～60us的纯净水。
优选地，步骤(2)中的搅拌速度为150～250r/min。
优选地，步骤(3)中氯化钙溶液与预混液的体积之比1:(3.5～4.5)。
优选地，步骤(3)中氯化钙溶液的加入速度为5～8Kg/min。
优选地，步骤(4)的喷雾干燥参数为：进口温度为160℃～220℃，出口温度为70℃～90℃；优选地，进口温度为187℃～193℃，出口温度为83℃～87℃。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明选取的壁材海藻酸钠和环糊精具有生物相容性、安全性高等特点，可广泛应用于食品、化妆品、医药等领域。
2、本发明制备的藻蓝蛋白微胶囊具有耐光、耐热等特点，可保障藻蓝蛋白色素长时间运输的过程中的稳定，延长藻蓝蛋白色素的保存期限。
3、本发明所述方案能够得到藻蓝蛋白含量50％以上，纯度A620/A280＞3.6的藻蓝蛋白微胶囊产品。
4、本发明所述方法具有生产周期短、设备简单、工艺条件温和等特点，可连续大规模工业化生产。
附图说明
图1：热稳定性试验曲线图；
图2：光稳定性试验曲线图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合实施例对本发明创造作进一步的描述，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例所述的范围。
下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法。
实施例1
将120Kg的海藻酸钠和40Kg的环糊精加入到500Kg的纯净水中，搅拌30min后，将1000Kg固形物为16％的藻蓝蛋白浓缩液加入到海藻酸钠与环糊精的溶液中。然后将溶液加热到30℃，并且通过泵以200r/min的速度搅拌，将375Kg 15％的氯化钙溶液通过恒流泵以6Kg/min的速度加入其中。将溶液冷却至20℃静置2h后进行喷雾干燥，喷雾干燥进口温度为189℃，出口温度为86℃，在此条件下，获得藻蓝蛋白含量51.3％，纯度A620/A280＝3.62的藻蓝蛋白微胶囊色素粉末351.6Kg。
实施例2
将90Kg的海藻酸钠和30Kg的环糊精加入到380Kg的纯净水中，搅拌30min后，将650Kg固形物为18％的藻蓝蛋白浓缩液加入到海藻酸钠与环糊精的溶液中。然后将溶液加热到35℃，并且通过泵以150r/min的速度搅拌，将280Kg 10％的氯化钙溶液通过恒流泵以5Kg/min的速度加入其中。将溶液冷却至25℃静置2h后进行喷雾干燥，喷雾干燥进口温度为193℃，出口温度为87℃，在此条件下，获藻蓝蛋白含量51.5％，纯度A620/A280＝3.65的藻蓝蛋白微胶囊色素粉末267.9Kg。
实施例3
将66Kg的海藻酸钠和22Kg的环糊精加入到275Kg的纯净水中，搅拌30min后，将460Kg固形物为19％的藻蓝蛋白浓缩液加入到海藻酸钠与环糊精的溶液中。然后将溶液加热到30℃，并且通过泵以250r/min的速度搅拌，将205Kg 18％的氯化钙溶液通过恒流泵以8Kg/min的速度加入其中。将溶液冷却至21℃静置2h后进行喷雾干燥，喷雾干燥进口温度为187℃，出口温度为83℃，在此条件下，获藻蓝蛋白含量50.8％，纯度A620/A280＝3.60的藻蓝蛋白微胶囊色素粉末197.3Kg。
实施例4
取本发明实施例1得到的藻蓝蛋白微胶囊色素粉末为实验组检测热稳定性；以本公司生产的未胶囊化的藻蓝蛋白色素和本公司生产的用壳聚糖、环糊精微壁材的胶囊化的藻蓝蛋白色素作为参照。
未胶囊化的藻蓝蛋白色素按照下述方法制备：将90Kg的麦芽糊精加入到275Kg的纯净水中，搅拌30min后，将470Kg固形物为18％的藻蓝蛋白浓缩液加入到麦芽糊精的溶液中。然后将溶液加热到30℃，并且通过泵以220r/min的速度搅拌，将溶液冷却至22℃静置2h后进行喷雾干燥，喷雾干燥进口温度为189℃，出口温度为85℃，在此条件下，获藻蓝蛋白含量48.6％，纯度A620/A280＝2.89的藻蓝蛋白微胶囊色素粉末170.2Kg。
用壳聚糖、环糊精微壁材的胶囊化的藻蓝蛋白色素按照下述方法制备：将56Kg的壳聚糖和20Kg的环糊精加入到250Kg的纯净水中，搅拌30min后，将430Kg固形物为18％的藻蓝蛋白浓缩液加入到壳聚糖与环糊精的溶液中。然后将溶液加热到30℃，并且通过泵以250r/min的速度搅拌，将200Kg 18％的氯化钙溶液通过恒流泵以8Kg/min的速度加入其中。将溶液冷却至23℃静置2h后进行喷雾干燥，喷雾干燥进口温度为188℃，出口温度为85℃，在此条件下，获藻蓝蛋白含量49.7％，纯度A620/A280＝2.85的藻蓝蛋白微胶囊色素粉末176.3Kg。
取1Kg实施例1制备得到藻蓝蛋白微胶囊粉末；1kg未胶囊化的藻蓝蛋白色素，取1Kg以壳聚糖、环糊精为壁材藻蓝蛋白微胶囊粉末；分别加水稀释至618nm时吸光度A＝1.000，并将稀释的溶液分别加热至60℃，每隔1小时测1次溶液的吸光度，以时间为横坐标，以吸光度为纵坐标作图，结果如图1所示，图中，1-实施例1制备得到藻蓝蛋白微胶囊粉末；2-以壳聚糖、环糊精为壁材藻蓝蛋白微胶囊粉末；3-未胶囊化的藻蓝蛋白色素。
通过图1可以看出：与未胶囊化的藻蓝蛋白色素、以壳聚糖、环糊精为壁材藻蓝蛋白微胶囊粉末相比，本发明制备的藻蓝蛋白微胶囊的耐热性能得到了极大提升；说明采用本发明的方法能够有效提高藻蓝蛋白的耐热性能。
采用上述的方法对实施例2～3方法制备得到的藻蓝蛋白微胶囊色素粉末进行热稳定性测试，结果显示能够达到上述的效果。
实施例5
取本发明实施例1所述方法制备得到的藻蓝色素胶囊粉末检测光稳定性；以本公司生产的未胶囊化的藻蓝蛋白色素和以壳聚糖、环糊精为壁材藻蓝蛋白微胶囊粉末作为参照(未胶囊化的藻蓝蛋白色素的制备方法和以壳聚糖、环糊精为壁材藻蓝蛋白微胶囊粉末的制备同实施例4)。
取1Kg藻蓝蛋白微胶囊粉末、，1kg未胶囊化的藻蓝蛋白色素，取1Kg以壳聚糖、环糊精为壁材藻蓝蛋白微胶囊粉末；分别加水稀释至618nm时吸光度A＝1.000，并将稀释的溶液分别放置在4*40W日光灯条件下，每隔一定时间测定溶液吸光度。未胶囊化的藻蓝蛋白色素作为参照，结果如图2所示；图中，1-实施例1制备得到藻蓝蛋白微胶囊粉末；2-以壳聚糖、环糊精为壁材藻蓝蛋白微胶囊粉末；3-未胶囊化的藻蓝蛋白色素。
通过图2可以看出：本发明制备的藻蓝蛋白微胶囊对光稳定，与未胶囊化的藻蓝蛋白色素和以壳聚糖、环糊精为壁材藻蓝蛋白微胶囊粉末；相比，本发明制备的藻蓝蛋白微胶囊的耐光性能得到了极大提升；随着时间延长，在光照10天后提升幅度可达30％。
采用上述方法对实施例2～3方法制备得到的藻蓝蛋白微胶囊色素粉末进行光稳定性测试，结果显示能够达到上述的效果。

Claims (7)

1.一种藻蓝蛋白微胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)以海藻酸钠与环糊精作为壁材，将壁材与水混合得到壁材溶液；
步骤(1)所述壁材中海藻酸钠与环糊精质量之比为(2～4)：1；所述壁材溶液中壁材的质量分数为20％～30％；
(2)将藻蓝蛋白浓缩液加入步骤(1)所得的壁材溶液混合均匀，在搅拌下升温至30℃～35℃得到预混液；
步骤(2)所述预混液中藻蓝蛋白与壁材质量之比为1:(1～1.5)，所述预混液中藻蓝蛋白和壁材的质量百分数之和为15％～25％；
步骤(2)所述藻蓝蛋白浓缩液的固含量为15％～20％；所述藻蓝蛋白浓缩液的制备方法如下：
a.浸提：将螺旋藻粉和质量浓度为1％～5％的氯化钠溶液按照重量之比1：(20～50)混合，在10℃～30℃下浸提6～8小时，过滤收集螺旋藻粗提液；
b.盐析沉淀：向步骤a所得的螺旋藻粗提液中加入硫酸铵至硫酸铵饱和度为10％～15％，调节pH＝6.0～6.5，在10℃～30℃下静置后过滤，收集藻蓝蛋白沉淀；
c.脱盐浓缩：将步骤b得到的藻蓝蛋白沉淀用水稀释后在孔径为0.22μm～0.45μm 的精滤机中过滤，过滤所得滤液用截留分子量为1万～3万的膜设备进行脱盐浓缩，得到藻蓝蛋白浓缩液；
(3)向步骤(2)所得的预混液中加入质量分数为10％～18％的氯化钙溶液得到混合液；
(4)将步骤(3)所得的混合液冷却至20℃～25℃，静置后进行喷雾干燥，得到藻蓝蛋白微胶囊粉末。
2.根据权利要求1所述的一种藻蓝蛋白微胶囊的制备方法，其特征在于，所述壁材溶液中壁材的质量分数为24％～26％。
3.根据权利要求1所述的一种藻蓝蛋白微胶囊的制备方法，其特征在于，所述预混液中藻蓝蛋白和壁材的质量百分数之和为18％～22％。
4.根据权利要求1所述的一种藻蓝蛋白微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述水为电导率1～60μs/cm的纯净水。
5.根据权利要求1所述的一种藻蓝蛋白微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤(2)中的搅拌速度为150～250r/min。
6.根据权利要求1所述的一种藻蓝蛋白微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤(3)中氯化钙溶液与预混液的体积之比1:(3.5～4.5)。
7.根据权利要求1所述的一种藻蓝蛋白微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤(3)中氯化钙溶液的加入速度为5～8Kg/min。
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Denomination of invention: A preparation method for phycocyanin microcapsules

Effective date of registration: 20230811

Granted publication date: 20220111

Pledgee: Yingtan branch of Jiujiang Bank Co.,Ltd.

Pledgor: JIANGXI DANXIA BIOTECHNOLOGY CO.,LTD.

Registration number: Y2023980051876