CN110754663A - 一种含β-胡萝卜素的交联型核壳结构微胶囊及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于脂溶性活性物质的包埋及靶向释放领域，公开了一种含β‑胡萝卜素的交联型核壳结构微胶囊及其制备方法和应用。以溶有β‑胡萝卜素的中链甘油三酯为油相，将玉米醇溶蛋白溶解于乙醇中，与生物交联剂发生交联，制得水相，将两相按照一定比例混合，高速剪切制备O/W乳液，同时缓慢加水，使玉米醇溶蛋白在油滴表面凝聚沉淀形成微胶囊，最后旋蒸去除多余乙醇。本发明通过玉米醇溶蛋白和生物交联剂发生交联后，以其为壁材制备微胶囊用于包埋β‑胡萝卜素，可以提高β‑胡萝卜素的稳定性和生物接收度。
Description
技术领域
本发明属于脂溶性活性物质的包埋及靶向释放领域，具体涉及一种含β-胡萝卜素的交联型核壳结构微胶囊及其制备方法和应用。
背景技术
随着社会和经济的快速发展，人们对自身健康水平愈加关注，对饮食模式也提出了更高的要求，从而促进了食品领域中功能性食品的研究与开发。天然生物活性物质具有多种生理活性，包括消炎、抗癌、抗氧化等，因此以天然活性物质为原料开发功能性食品已成为国内外食品领域的研究热点。β-胡萝卜素是一种脂溶性化合物，其对维持人体健康水平，预防人类慢性或退行性疾病，促进婴幼儿生长发育等具有重要意义。但β-胡萝卜素分子内含有多个共轭双键，因此对高温，紫外辐照及氧气等条件十分敏感；各种自由基及过渡金属离子会引起β-胡萝卜素的氧化降解；在胃的强酸性环境下也容易发生降解。另一方面，作为脂溶性功能物质，其在人体消化系统的水环境中无法溶解，进而阻碍了其在体内的高效吸收。因此，需要设计一种稳定、高效的传输体系，尤其是具有靶向释放作用的传输体系，对提高β-胡萝卜素溶解度、稳定性和生物接收度起到至关重要的作用。现阶段，已报道的包埋脂溶性物质的传输体系包括脂质体、多重乳液、水凝胶、固体脂质纳米颗粒和微胶囊等。微胶囊技术作为主要的包埋方式之一，不仅可以提高活性物质的稳定性，掩盖不良风味和色泽，还有利于被包埋物的加工、运输和储存等。
适用于食品工业的封装壁材应具备可食性和价格低等特点。目前，虽然已经建立和研究了许多基于合成聚合物的微胶囊体系，但这类合成聚合物在制备微胶囊过程中可能会涉及到有毒有机溶剂的使用，进而限制了其在食品工业中的应用。与合成聚合物相比，天然高分子材料生物相容性好，安全度高，在制备微胶囊过程中避免了有毒有机试剂的使用，因此是制备微胶囊的理想壁材。其中，玉米醇溶蛋白作为一种醇溶性蛋白质，具有来源广泛、价格低廉、无毒、可降解、生物相容性好等优点，可用于制备微胶囊。反溶剂法是制备微胶囊的一种技术，具有简单快速等优点。该法主要利用物质在不同溶剂中的溶解性，通过一步合成，使之凝聚沉淀进而包埋脂溶性物质。玉米醇溶蛋白几乎由相等的亲疏水性氨基酸残基组成，所以这种两亲性可以使其通过反溶剂法将玉米醇溶蛋白自组装形成微胶囊，用于包埋生物活性物质。但是单独的玉米醇溶蛋白制备得到的微胶囊，壳层结构疏松多孔，稳定性差，导致活性物质的生物接收度低。
发明内容
为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种含β-胡萝卜素的交联型核壳结构微胶囊的制备方法。
本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的含β-胡萝卜素的交联型核壳结构微胶囊。
本发明的再一目的在于提供上述含β-胡萝卜素的交联型核壳结构微胶囊在脂溶性活性物质的包埋及靶向释放领域中的应用。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种含β-胡萝卜素的交联型核壳结构微胶囊的制备方法，以溶有β-胡萝卜素的中链甘油三酯为油相，将玉米醇溶蛋白溶解于乙醇中，与生物交联剂发生交联，制得水相，将两相混合，高速剪切制备O/W乳液，同时缓慢加水，使玉米醇溶蛋白在油滴表面凝聚沉淀形成微胶囊，最后旋蒸去除多余乙醇。
具体地，包括如下制备步骤：
(1)将玉米醇溶蛋白溶解于乙醇中，搅拌均匀，加入生物交联剂，搅拌均匀；然后置于密封容器中老化，再用乙醇稀释，得到水相；
(2)将β-胡萝卜素溶解于中链甘油三酯中，搅拌混合均匀，得到油相；
(3)将步骤(1)所得水相和步骤(2)所得油相混合，超声处理使得两相分散均匀，得到混悬液，再将所得混悬液边搅拌边滴加水、旋蒸除去多余乙醇，得到含β-胡萝卜素的交联型核壳结构微胶囊。
优选地，步骤(2)中所述生物交联剂为柠檬酸、单宁酸、阿魏酸和没食子酸中的至少一种。
优选地，所述玉米醇溶蛋白与生物交联剂加的质量比为100±20:1。
优选地，步骤(3)中所述的交联老化的时间为48±12h。
优选地，所述水相中玉米醇溶蛋白的质量分数为2±1％，所述β-胡萝卜素的质量分数为0.1±0.05％。
优选地，所述油相中链甘油三酯与水相中的玉米醇溶蛋白的质量比为1:1～5:1。
优选地，所述油相中链甘油三酯与水相中的玉米醇溶蛋白的质量比为2.5:1。
优选地，所述超声处理的时间为5min，超声功率200W，搅拌速率为8000rpm，混悬液与水混合的体积为1:1，水的滴加速度为25～45mg/s，旋蒸温度35～40℃。
一种含β-胡萝卜素的交联型核壳结构微胶囊，通过上述方法制备得到。
上述含β-胡萝卜素的交联型核壳结构微胶囊在脂溶性活性物质的包埋及靶向释放中的应用。
相对于现有技术，本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：
(1)本发明通过添加生物交联剂对玉米醇溶蛋白进行交联改性后，以其为壁材制备得到微胶囊，优化了微胶囊的壳层结构，与未交联的微胶囊相比，蛋白壳的结构更加致密，具有更优异的稳定性。
(2)本发明采用生物交联法优化制备了含β-胡萝卜素的交联型核壳结构微胶囊，用于β-胡萝卜素的肠道靶向释放，该靶向体系可以提高β-胡萝卜素的稳定性，实现β-胡萝卜素在肠道的靶向释放，并提高β-胡萝卜素的生物接收度，为脂溶性物质口服新剂型的开发提供新的思路，拓展了玉米醇溶蛋白核壳结构微胶囊在脂溶性活性物质的包埋及靶向释放领域中的应用。
附图说明
图1为实施例1最终所得含β-胡萝卜素未交联型核壳结构微胶囊的SEM图。
图2为实施例2最终所得含β-胡萝卜素单宁酸交联型核壳结构微胶囊的SEM图。
图3为本发明所得单宁酸交联型核壳结构微胶囊，在经过模拟胃液消化后β-胡萝卜素的降解率以及β-胡萝卜素在经过模拟小肠液消化后测试得到其生物接收度，以未交联型核壳结构微胶囊为对照。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种含β-胡萝卜素的未交联型核壳结构微胶囊的制备方法，具体步骤如下：
(1)0.3g玉米醇溶蛋白溶于15mL 60％乙醇中，磁力搅拌器中搅拌2h，得到2％玉米醇溶蛋白溶液。
(2)5mgβ-胡萝卜素溶于5mL中链甘油三酯中，磁力搅拌10min，得到油相。
(3)按照中链甘油三酯与玉米醇溶蛋白的质量比为2.5:1向步骤(1)的溶液中加入一定量的油相，将所得混悬液置于冰水浴条件下探头超声5min(超声功率200W，超声3s，停3s)。
(4)将步骤(3)中所得混悬液置于37℃水浴条件下进行搅拌，搅拌速率为8000rpm，以40mg/s的速度将蒸馏水滴入混悬液中。
(5)将步骤(4)最终所得的混悬液于37℃条件下，旋转蒸发除去多余乙醇，即得含β-胡萝卜素的未交联型核壳结构微胶囊。
本实施例最终所得含β-胡萝卜素的未交联型核壳结构微胶囊的SEM图如图1所示，所得β-胡萝卜素的包封率为91.4％。
实施例2
本实施例的一种含β-胡萝卜素的单宁酸交联型核壳结构微胶囊的制备，具体步骤如下：
(1)0.8g玉米醇溶蛋白溶于2mL 60％乙醇中，磁力搅拌2h，得到40％玉米醇溶蛋白溶液。
(2)按照玉米醇溶蛋白与单宁酸的质量比为100:1向步骤(1)的溶液中入一定量的单宁酸，常温下磁力搅拌2h。
(3)将步骤(2)所得交联液置于密封容器中，于室温条件下老化交联48h。
(4)将步骤(3)所得交联液用60％乙醇稀释，得到2％玉米醇溶蛋白溶液。
(5)其余步骤及参数与实施例1相同。
本实施例最终所得含β-胡萝卜素的单宁酸交联型核壳结构微胶囊的SEM图如图2所示，所得β-胡萝卜素的包封率为93.9％。
对发明所得含β-胡萝卜素的核壳结构微胶囊在体外模拟胃肠道环境下释放结果的考察，具体实施步骤如下：
温度为37±0.5℃，释放介质为模拟胃液，模拟小肠液。分别取实施例1和实施例2最终所得微胶囊先置于模拟胃液2h，然后转移至模拟小肠液6h。经过模拟胃液消化后，取出样品经萃取β-胡萝卜素，采用紫外分光光度计测定β-胡萝卜素含量，按照公式(1)计算得到β-胡萝卜素在经历模拟胃液后的降解率。
在模拟小肠液消化阶段，通过全自动电位滴定仪不断向消化液中滴加NaOH溶液以中和油脂水解释放出的游离脂肪酸，使消化液的pH始终维持在7.0。模拟小肠液消化实验结束后，取出样品于4℃，5000g离心力条件下离心20min，吸取上层溶液得到混合胶束层，经萃取β-胡萝卜素后，采用紫外分光光度计测定β-胡萝卜素含量，按照公式(2)计算β-胡萝卜素的生物接收度。
部分溶液的配置如下：
模拟胃液：配置pH1.2的盐酸溶液，加入3.2mg/mL胃蛋白酶即可。
模拟小肠液：配置pH7.0的磷酸缓冲液，然后加入46.87mg/mL胆盐，110mg/mLCaCl2和30mg/mL胰酶即可。
实施例1和实施例2所得核壳结构微胶囊的SEM图像分别如图1和图2所示；图3表示β-胡萝卜素在经历模拟胃液消化后的降解率和模拟小肠液消化后的生物接收度。由图1～2的SEM结果可以看出，与未交联型微胶囊相比，本发明实施例2所得含β-胡萝卜素的单宁酸交联型核壳结构微胶囊，玉米醇溶蛋白的壳层结构更加致密和完整，孔状结构明显减少；而且本发明制备的含β-胡萝卜素单宁酸交联型核壳结构微胶囊具有更高的包封率。同时，实施例1和实施例2在经过模拟胃液消化后，最终测得β-胡萝卜素的降解率分别为45％和21％，在经过模拟小肠液消化后，最终测得β-胡萝卜素的生物接收度分别为49％和77％，这是因为未交联型微胶囊壳层结构较疏松多孔，在模拟胃液中不稳定，使得部分包埋的β-胡萝卜素释放出来，导致β-胡萝卜素发生降解。由此可见：本发明所得含β-胡萝卜素的单宁酸交联型核壳结构微胶囊具有更优异的肠道靶向释放效果。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种含β-胡萝卜素的交联型核壳结构微胶囊的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
(1)将玉米醇溶蛋白溶解于乙醇中，加入生物交联剂，搅拌均匀；然后置于密封容器中老化，再用乙醇稀释，得到水相；
(2)将β-胡萝卜素溶解于中链甘油三酯中，搅拌混合均匀，得到油相；
(3)将步骤(1)所得水相和步骤(2)所得油相混合，超声处理使得两相分散均匀，得到混悬液；将所得混悬液边搅拌边滴加水，最后再旋蒸除去多余乙醇，得到含β-胡萝卜素的交联型核壳结构微胶囊。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述生物交联剂为柠檬酸、单宁酸、阿魏酸和没食子酸中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述玉米醇溶蛋白与生物交联剂加的质量比为100±20:1。
4.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的交联老化的时间为48±12h。
5.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述水相中玉米醇溶蛋白的质量分数为2±1％，所述β-胡萝卜素的质量分数为0.1±0.05％。
6.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述油相中链甘油三酯与水相中的玉米醇溶蛋白的质量比为1:1～5:1。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述油相中链甘油三酯与水相中的玉米醇溶蛋白的质量比为2.5:1。
8.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于：所述超声处理的时间为5min，超声功率200W，搅拌速率为8000rpm，混悬液与水混合的体积为1:1，水的滴加速度为25～45mg/s，旋蒸温度35～40℃。
9.一种含β-胡萝卜素的交联型核壳结构微胶囊，其特征在于：通过权利要求1～8任一项所述的方法制备得到。
10.权利要求9所述的含β-胡萝卜素的交联型核壳结构微胶囊在脂溶性活性物质的包埋及靶向释放中的应用。
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