CN109043533B

CN109043533B - 一种利用乳化喷雾干燥法制备萝卜硫素微胶囊的方法

Info

Publication number: CN109043533B
Application number: CN201810779755.4A
Authority: CN
Inventors: 栾连军; 黄忆真; 刘雪松; 吴永江; 谈满良
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2018-07-16
Filing date: 2018-07-16
Publication date: 2021-08-13
Anticipated expiration: 2038-07-16
Also published as: CN109043533A

Abstract

本发明公开一种乳化喷雾干燥法制备萝卜硫素微胶囊的方法，以西兰花籽为原料，破碎后通过超临界对其脱脂，以内源性酶水解提取萝卜硫素，再利用大孔树脂和有机溶剂萃取法纯化萝卜硫素，然后在萝卜硫素中加入乳化剂、抗氧化剂和油制备油相，复合囊材中加入聚乙二醇和水制备水相，按芯材比在水相中边搅拌边加入油相，高速剪切，最后将获得的乳液进行喷雾干燥即制得萝卜硫素微胶囊。本发明制备的萝卜硫素微胶囊，大小均匀、表面光滑；包埋率达到80.59％，微胶囊粒径为1.03～3.38μm；在90℃高温条件下放置5h，萝卜硫素的保留率可达90％以上。本发明方法工艺简单，生产成本低，提高萝卜硫素对高温的耐受性，适于工业化应用。

Description

一种利用乳化喷雾干燥法制备萝卜硫素微胶囊的方法

技术领域

本发明属于食品领域，涉及一种利用乳化喷雾干燥法制备萝卜硫素微胶囊的方法。

背景技术

萝卜硫素[1-异硫氰酸酯(4R)-4-(甲基亚磺酰基)丁烷，Sulforaphane]是萝卜硫苷的水解产物，为黄色油状液体，易溶于甲醇、乙腈、乙酸乙酯等有机溶剂中。萝卜硫素常存在于十字花科植物中，它可通过诱导II型解毒酶来预防、延迟或逆转癌前病变。研究发现萝卜硫素不仅可以抑制并杀死癌细胞，还具有抗氧化、免疫调节、抗炎、预防心血管疾病等作用。这使得萝卜硫素成为国际上备受关注的天然产物之一。但是萝卜硫素不稳定，容易受温度、氧气、光照、pH等环境因素影响，因此可对其进行微胶囊化，以保护其不被破坏，提高稳定性。

微胶囊化技术是利用成膜材料包埋芯材，保护芯材免受不利的环境因素影响，从而提高产品的稳定性。微胶囊化方法有很多，包括复合凝聚法、乳化溶剂挥发法、喷雾干燥法等。其中喷雾干燥法具有低廉性、高效性，是食品工业中应用最广泛、最成熟的方法。

公开号为CN102688219A的发明专利中复合囊材选自明胶和β-环糊精、乳清蛋白和麦芽糊精或小牛血清和戊二醛中的一种，加单甘油酯和海藻酸钠，再加水溶解，边搅棒边加入萝卜硫素，均质，喷干。该方法将极不稳定的萝卜硫素液体，通过微胶囊包埋方法合成为一种粉末状的固体颗粒。但其仅是将萝卜硫素分散在囊材中直接喷干，囊材使用量大，萝卜硫素稳定性的改善效果不佳。CN107569470A中以具有良好物理性状的仙草胶和明胶作为囊材，采用复合凝聚法制备萝卜硫素微胶囊，该工艺对温度、pH敏感，操作过程难度较大，且所用的固化剂甲醛毒性大。迄今为止萝卜硫素的稳定性仍是业内较为棘手的难题，也是一个较为活跃的研究热点。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种利用乳化喷雾干燥法制备萝卜硫素微胶囊的方法，得到一个成本低、操作简单、包埋率高的萝卜硫素微胶囊化工艺，以解决萝卜硫素的稳定性问题。

为实现上述目的，本发明通过以下步骤实现：

(1)萝卜硫素的制备：以西兰花籽为原料，经破碎、过20～60目药典筛后，利用超临界CO₂萃取法进行脱脂，脱脂粉利用内源性酶进行水解，得萝卜硫素提取液；调pH为3～4，除去蛋白质等沉淀后，利用大孔树脂和有机溶剂萃取法进行纯化。

(2)萝卜硫素乳液的制备：萝卜硫素中加入乳化剂、抗氧化剂和油，混合均匀制成油相，在复合囊材中加入聚乙二醇2000和水，混合溶解制成水相，按1:1～1:4的芯材比在水相中边搅拌边加入油相，10000r/min高速剪切5～15min，得O/W乳液。

(3)萝卜硫素微胶囊的制备：将第二步获得的乳液进行喷雾干燥即制得萝卜硫素微胶囊。

进一步，所述(1)利用超临界CO₂萃取法进行脱脂中，萃取压力为25～40MPa，萃取温度为30～40℃，萃取时间为2～4h，CO₂流量为6～8BV/h。

进一步，所述(1)大孔树脂和有机溶剂萃取法纯化中，大孔树脂为SP850或DM850；有机溶剂为二氯甲烷、乙酸乙酯和正丁醇中的一种。

进一步，所述(2)油相中，乳化剂为吐温80、吐温60、吐温20中的一种，乳化剂用量为1％～2.5％，抗氧化剂为维生素E，维生素E用量为1％～1.5％，油为芥花油、大豆油和玉米油中的一种，油的使用量为萝卜硫素质量的1～1.5倍；水相中复合囊材由阿拉伯胶和麦芽糊精组成，质量比为1:1～1:3，聚乙二醇2000用量为1％～2％，加入水的量为使最终固含量为20％～40％，芯材比(芯材比为油相与复合囊材的重量比)为1:1～1:4。

进一步，所述(3)喷雾干燥工艺参数为：进口温度140～180℃，出口温度70～95℃，进料泵为10％～20％。

在喷雾干燥过程中，进风温度对产品的质量影响较大。温度过高，微胶囊表面易产生裂痕，萝卜硫素在高温的喷干过程中损失较大；温度过低时，产品含水量过高，微囊粉易粘连成团，包埋率降低。

本发明的有益效果：

(1)本发明通过乳化喷雾干燥法制备的萝卜硫素微胶囊粉末，其大小均匀、形状规则、表面光滑；颗粒粒径为1.03～3.38μm；包埋率达到80.59％；在90℃高温条件下放置5h，萝卜硫素的保留率可达90％以上。明显提高了萝卜硫素对高温的耐受性。

(2)本发明先将萝卜硫素溶解在油相中，通过加入适量的乳化剂和增塑剂，可形成稳定且均一的O/W型乳液，从而可在较少囊材的条件下达到较高的包埋率。

(3)本发明将不稳定的萝卜硫素液体，经微胶囊化后，转变为固体颗粒，避免了不利的环境因素对萝卜硫素的影响，稳定性提高，从而可使萝卜硫素广泛应用于食品、功能保健品、医药等领域中。

(4)本发明生产过程中使用破碎、脱脂、水解、大孔树脂纯化、有机溶剂萃取纯化、喷雾干燥微囊化等简单工艺，操作简便，设备简单，反应条件温和，节约能源，生产成本低，对萝卜硫素工业化生产有很大的积极意义。

本发明可解决目前萝卜硫素在应用过程的稳定性问题，使萝卜硫素能更好的应用在各个领域。

附图说明

图1是实例一利用乳化喷雾干燥法制备的萝卜硫素微胶囊冷场发射扫描电镜图。

图2是实例一利用乳化喷雾干燥法制备的萝卜硫素微胶囊冷场发射扫描电镜图。

图3是实例一利用乳化喷雾干燥法制备的萝卜硫素微胶囊冷场发射扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

本发明实施例中，包埋率的测定方法为：

(1)微胶囊表面油含量的测定：准确称取1g微胶囊粉末置于锥形瓶中，加入20ml石油醚/二氯甲烷(1:1v/v)混合溶液，浸渍提取5min，过滤，沉淀用5ml混合溶液淋洗两次，滤液转移至已恒重的蒸发皿中，105℃烘干至恒重。

(2)微胶囊总油含量的测定：准确称取1g微胶囊粉末置于锥形瓶中，加入10ml水，超声30min，用20ml石油醚/二氯甲烷(1:1v/v)混合溶液萃取两次，收集有机相至已恒重的蒸发皿中，105℃烘干至恒重。

包埋率＝(总油含量-表面油含量)/总油含量×100％

实施例1

(1)准确称取西兰花籽2.0kg，放入破碎机中粉碎，过筛至目数为40目，西兰花籽粉投料于超临界CO₂萃取釜中，控制萃取压力为30MPa，萃取温度为40℃，萃取时间为4h，CO₂流量为7BV/h，分离得到西兰花籽脱脂粉；将脱脂粉加入10BV水，利用内源性酶进行水解，得萝卜硫素提取液；调pH为4，除去蛋白质等沉淀后，将萝卜硫素提取液与DM850树脂按体积比为1:22ml，树脂柱径高比为1:8，流速为4BV/h通过树脂柱，吸附完成静置0.5h后，先用5BV的水和3BV的10％乙醇，除去部分杂质，再用6BV的50％乙醇进行洗脱，收集洗脱液进行真空浓缩；浓缩至无醇味后，加入2BV的乙酸乙酯萃取2次，真空浓缩除去有机溶剂。

(2)取第一步制备的萝卜硫素适量，加入2％吐温80、1％维生素E和芥花油(芥花油加入量为萝卜硫素质量的1倍)，混合均匀制成油相；取质量比为1:1的阿拉伯胶和麦芽糊精适量，使得芯材比为1:2，再加入2％PEG2000和适量水搅拌溶解制成水相，加入水的量为使最终固含量为35％；在水相中边搅棒边加入油相，10000r/min高速剪切10min，得O/W乳液。

(3)将第二步获得的乳液进行喷雾干燥：进口温度为160℃，出口温度80℃，进料泵为10％。

本实例制得的萝卜硫素微胶囊包埋率为80.59％，微胶囊粒径为1.03～3.38μm；在90℃高温条件下放置5h，萝卜硫素的保留率为90.65％。

实施例2

(1)准确称取西兰花籽2.0kg，放入破碎机中粉碎，过筛至目数为60目，西兰花籽粉投料于超临界CO₂萃取釜中，控制萃取压力为25MPa，萃取温度为40℃，萃取时间为2h，CO₂流量为8BV/h，分离得到西兰花籽脱脂粉；将脱脂粉加入10BV水，利用内源性酶进行水解，得萝卜硫素提取液；调pH为3，除去蛋白质等沉淀后，将萝卜硫素提取液与SP850树脂按体积比为1:22ml，树脂柱径高比为1:8，流速为4BV/h通过树脂柱，吸附完成静置0.5h后，先用5BV的水和3BV的10％乙醇，除去部分杂质，再用6BV的50％乙醇进行洗脱，收集洗脱液进行真空浓缩；浓缩至无醇味后，加入2BV的二氯甲烷萃取2次，真空浓缩除去有机溶剂。

(2)取第一步制备的萝卜硫素适量，加入2.5％吐温60、1.5％维生素E和大豆油(大豆油加入量为萝卜硫素质量的1.5倍)，混合均匀制成油相；取质量比为1:1的阿拉伯胶和麦芽糊精适量，使得芯材比为1:4，再加入1％PEG2000和适量水搅拌溶解制成水相，加入水的量为使最终固含量为40％；在水相中边搅棒边加入油相，10000r/min高速剪切15min，得O/W乳液。

(3)将第二步获得的乳液进行喷雾干燥：进口温度为140℃，出口温度70℃，进料泵为15％。

本实施例制得的萝卜硫素微胶囊包埋率为71.23％，微胶囊粒径为1.93～3.68μm；在90℃高温条件下放置5h，萝卜硫素的保留率为83.36％。

实施例3

(1)准确称取西兰花籽2.0kg，放入破碎机中粉碎，过筛至目数为20目，西兰花籽粉投料于超临界CO₂萃取釜中，控制萃取压力为40MPa，萃取温度为30℃，萃取时间为4h，CO₂流量为6BV/h，分离得到西兰花籽脱脂粉；将脱脂粉加入10BV水，利用内源性酶进行水解，得萝卜硫素提取液；调pH为4，除去蛋白质等沉淀后，将萝卜硫素提取液与DM850树脂按体积比为1:22ml，树脂柱径高比为1:8，流速为4BV/h通过树脂柱，吸附完成静置0.5h后，先用5BV的水和3BV的10％乙醇，除去部分杂质，再用6BV的50％乙醇进行洗脱，收集洗脱液进行真空浓缩；浓缩至无醇味后，加入2BV的正丁醇萃取2次，真空浓缩除去有机溶剂。

(2)取第一步制备的萝卜硫素适量，加入1％吐温20、1％维生素E和玉米油(玉米油加入量为萝卜硫素质量的1倍)，混合均匀制成油相；取质量比为1:3的阿拉伯胶和麦芽糊精适量，使得芯材比为1:1，再加入2％PEG2000和适量水搅拌溶解制成水相，加入水的量为使最终固含量为20％；在水相中边搅棒边加入油相，10000r/min高速剪切5min，得O/W乳液。

(3)将第二步获得的乳液进行喷雾干燥：进口温度为180℃，出口温度95℃，进料泵为20％。

本实施例制得的萝卜硫素微胶囊包埋率为70.55％，微胶囊粒径为1.44～2.93μm；在90℃高温条件下放置5h，萝卜硫素的保留率为87.49％。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种利用乳化喷雾干燥法制备萝卜硫素微胶囊的方法，其特征是，通过以下步骤实现：

（1）萝卜硫素的制备：以西兰花籽为原料，经破碎、过20～60目药典筛后，利用超临界CO₂萃取法进行脱脂，脱脂粉利用内源性酶进行水解，得萝卜硫素提取液；调pH为3～4，除去沉淀后，利用大孔树脂和有机溶剂萃取法进行纯化；其中所述利用超临界CO₂萃取法进行脱脂中，萃取压力为25～40 MPa，萃取温度为30～40 ℃，萃取时间为2～4 h，CO₂流量为6～8BV/h；

（2）萝卜硫素乳液的制备：萝卜硫素中加入乳化剂、抗氧化剂和油，混合均匀制成油相，在复合囊材中加入聚乙二醇2000和水，混合溶解制成水相，按1:1～1:4的芯材比在水相中边搅拌边加入油相，10000 r/min高速剪切5～15 min，得O/W乳液；其中所述油相中，乳化剂为吐温80、吐温60、吐温20中的一种，乳化剂用量为1%～2.5%，抗氧化剂为维生素E，维生素E用量为1%～1.5%，油为芥花油、大豆油和玉米油中的一种，油的使用量为萝卜硫素质量的1～1.5倍；水相中复合囊材为阿拉伯胶和麦芽糊精，质量比为1:1～1:3，聚乙二醇2000用量为1%～2%，加入水的量为使最终固含量为20%～40%，芯材比为1:1～1:4；

（3）萝卜硫素微胶囊的制备：将第二步获得的乳液进行喷雾干燥即制得萝卜硫素微胶囊，所述喷雾干燥工艺参数为：进口温度140～180 ℃，出口温度70～95 ℃，进料泵为10%～20%。

2.根据权利要求1所述的一种利用乳化喷雾干燥法制备萝卜硫素微胶囊的方法，其特征在于，步骤（1）所述大孔树脂和有机溶剂萃取法纯化中，大孔树脂为SP850或DM850；有机溶剂为二氯甲烷、乙酸乙酯和正丁醇中的一种。