本发明属于医药材料制备技术领域，具体涉及一种保水抗氧化淀粉基胶囊的制备方法。
背景技术
胶囊作为一种保护性包裹材料，被广泛应用于医药和食品加工行业。根据胶囊的应用需求，使得胶囊材料需要拥有一定的水溶性，以及合适的机械强度，使其能在水中溶解释放内容物，同时在受到外力时能保持原有形态不致破损。
明胶是胶囊的传统制作材料，机械强度高、韧性好，同时能溶解于30℃以上的水中，至今仍是应用最广泛的胶囊材料。但明胶胶囊本身存在很多缺点，如：易于滋生微生物，易碎，环境湿度大则易于与药物发生粘连，而环境湿度低则柔韧性较差，易碎。另外，明胶分子链含有大量活泼基团，可能同内容药物发生交联反应。
目前为止，已知可以用于生产食用或药用胶囊壳的非明胶材料有：羟丙基甲基纤维素、海藻多糖、普鲁兰多糖、淀粉。天然或改性淀粉常用于食品或药品加工行业。通过对天然淀粉的物理、化学改性，使其具备原淀粉所不具备的特性，如提高了流动性、水溶性、成膜性、机械强度等。从原材料价格和来源的广泛性方面考虑，淀粉被认为是最有潜力的胶囊原材料，若将淀粉作为胶囊壳壁材料，可弥补植物胶囊原料价格昂贵和明胶胶囊的缺陷。淀粉胶囊作为一种植物源性制品，原料来源广泛、成本低廉且安全可靠，加工处理流程简便快捷，无动物内源性病原体和其他致敏物质，能完美解决明胶胶囊的多种先天缺陷和风险弊端，是一种明胶胶囊的完美替代品。
但目前仍未见有淀粉空心胶囊产品上市，主要原因有：（1）由于淀粉分子间易于形成很强的氢键，淀粉膜易脆易碎，难以制得强度高，耐填装的空心胶囊；（2）淀粉胶囊保湿性能不佳，容易风化失水变脆，导致胶囊填充时极易破损，难以制成所需的胶囊剂，严重影响了淀粉胶囊的推广应用；（3）由于淀粉成膜性有限以及机械性能不良，粘度或硬度难以符合生产胶囊的要求，同时容易吸潮，胶囊保存条件要求较高，保质期不长，因此使其在这一领域的成功应用受到限制。
因此，急需提供一种组分相对简单，保湿性能良好，成本低的淀粉基空心胶囊原料组合物及其制备方法。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题，针对目前保水抗氧化淀粉基胶囊保湿性能不佳，容易风化失水变脆，导致胶囊填充时极易破损，保水抗氧化淀粉基胶囊抗氧化性能差，胶囊保存时，胶囊填充物易氧化的缺陷，提供了一种保水抗氧化淀粉基胶囊的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种保水抗氧化淀粉基胶囊的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）取40～50g玉米粉置于锥形瓶中，向锥形瓶中加入3～5gα-淀粉酶并磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲液，定容为100～110ml，再向锥形瓶中加入8～10ml次氯酸钠溶液，将锥形瓶置于振荡器中，水浴加热升温，振荡反应，向锥形瓶中加入10～12ml氢氧化钠溶液终止反应，得到淀粉酶解液；
（2）将上述淀粉酶解液置于烘箱中，加热升温，干燥，得到酶解玉米粉，称取20～25g酶解玉米粉加入到带有温度计和氮气导管的三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入100～110ml蒸馏水，对三口烧瓶加热升温，预热，向三口烧瓶加入10～15ml氯化钙溶液和丙烯酸，在氮气保护下，继续加热升温，引发反应得到预聚体产物；
（3）向上述预聚体产物加入氢氧化钠溶液，中和上述三口烧瓶中液体ph，继续按上述反应条件反应，得到接枝产物，将接枝产物放入烘干箱中，加热升温至40～45℃，干燥4～5h，再于120～130℃条件下鼓风干燥3～4h，得到接枝玉米粉；
（4）将上述接枝玉米粉置于带有搅拌器的水浴锅中，向水浴锅中加入40～50ml蒸馏水，加热升温，启动搅拌器，搅拌20～25min，向水浴锅加入20～25g氯化钙，继续搅拌40～45min，得到淀粉基凝胶液；
（5）取番茄放入打浆机中，打浆粉碎，得到浆液，用氢氧化钠溶液调节浆液ph，得到碱化浆液，将碱化浆液置于烧杯中，加热升温，搅拌5～7h，得到热解浆液，待热解浆液温度降至室温，将热解浆液过滤，除去残渣得到番茄提取液；
（6）按重量份数计，将20～25份大豆分离蛋白溶液、100～120份淀粉基凝胶液倒入反应釜中，启动搅拌器以400～450r/min的转速搅拌15～20min，再向反应釜加入5～10份海藻酸钠溶液，加热升温，搅拌过程加水控制反应釜中胶液粘度，将反应釜中胶液送入胶囊生产设备中制备得到淀粉胶囊壳，将淀粉胶囊壳放入番茄提取液中吸渗后放入真空干燥箱中干燥，得到保水抗氧化淀粉基胶囊。
步骤（1）所述的磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲液ph值为7，次氯酸钠溶液的质量分数为0.1%，水浴加热升温温度为42～45℃，振荡转速为135～140r/min，振荡反应时间为3～4天，氢氧化钠溶液的质量分数为40%。
步骤（2）所述的加热升温温度为60～70℃，干燥时间为8～9h，加热升温温度为45～50℃，预热时间为10～15min，氯化钙溶液的质量分数为0.5%，丙烯酸的加入量为酶解玉米粉质量17～20%，加热升温温度为55～60℃，引发时间为30～35min。
步骤（3）所述的氢氧化钠溶液的质量分数为25%，中和三口烧瓶中液体ph为6.5～7.0，继续按上述反应条件反应时间为3～4h。
步骤（4）所述的水浴加热升温温度为40～45℃，搅拌转速为90～100r/min。
步骤（5）所述的打浆粉碎时间为20～30min，氢氧化钠溶液的质量分数为30%，调节浆液ph值为7.5～9.0，加热升温温度为50～60℃。
步骤（6）所述的大豆分离蛋白溶液的质量分数为3%，海藻酸钠溶液的质量分数为5%，加热升温温度为50～55℃，控制反应釜中胶液粘度为200～300mpa·s，吸渗时间为2～3h，真空干燥箱的设定温度为45～50℃。
本发明的有益效果是：
（1）本发明将玉米粉酶解后，暴露出更多的活性位点与丙烯酸单体接枝共聚，玉米粉中绝大部分的支链淀粉接枝丙烯酸后，呈现发散的三维网状空间结构，因而淀粉基胶囊拥有极好的吸水膨胀性能，吸水后膨胀的淀粉基胶囊填充容量也得到提高，此外，玉米淀粉基暴露出的羟基等吸水性基团，构成的氢键作用力更大，有利于吸水后的保水，避免吸水过多后渗漏，本发明在淀粉胶囊中掺入的氯化钙可渗透在接枝玉米粉的空间网络结构中，可提高淀粉基胶囊的保水量，由于玉米粉接枝丙烯酸后表面有大量亲水性基团，将水分子吸附到凝胶结构中，这样可以一直将氯化钙处于吸水不饱和状态，而氯化钙的吸水性能较强，淀粉基胶囊对外界一直存在水渗透压，使得淀粉基胶囊保持高水分，锁水性能得到提高，从而使胶囊的柔韧性得以保持；
（2）本发明中淀粉基胶囊中以大豆分离蛋白、酶解淀粉、海藻酸钠为胶囊的壁材，大豆分离蛋白分散在疏松多孔海藻酸钠凝胶上，氧化性物质或光照使大豆分离蛋白氧化后，分解成氨基酸小分子进入海藻酸钠凝胶微孔，使壁材孔隙率下降，提高氧阻隔性能，并能够减少光线射入胶囊，人体摄入胶囊时，人体内存在氧化性高价金属离子会置换海藻酸钠的钠离子形成络合物，避免其进一步侵入胶囊从而达到抗氧化效果，本发明中淀粉基胶囊经过吸渗番茄红素提取液，由于番茄红素是多不饱和碳氢化合物，还原性极强，因此通过壁材的抗氧化防线后进入的氧化性物质会优先氧化番茄红素，避免了胶囊的填充物质发生氧化反应，从而达到抗氧化的目的。
具体实施方式
取40～50g玉米粉置于锥形瓶中，向锥形瓶中加入3～5gα-淀粉酶并添加ph值为7的磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲液，定容为100～110ml，再向锥形瓶中加入8～10ml质量分数为0.1%的次氯酸钠溶液，将锥形瓶置于振荡器中，水浴加热升温至42～45℃，以135～140r/min的转速振荡，振荡反应3～4天后，向锥形瓶中加入10～12ml质量分数为40%的氢氧化钠溶液终止反应，得到淀粉酶解液；
将上述淀粉酶解液置于烘箱中，加热升温至60～70℃，干燥8～9h，得到酶解玉米粉，称取20～25g酶解玉米粉加入到带有温度计和氮气导管的三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入100～110ml蒸馏水，对三口烧瓶加热升温至45～50℃，预热10～15min，向三口烧瓶加入10～15ml质量分数为0.5%的氯化钙溶液和酶解玉米粉质量17～20%的丙烯酸，在氮气保护下，继续加热升温至55～60℃，引发30～35min，得到预聚体产物；向上述预聚体产物加入质量分数为25%的氢氧化钠溶液，中和上述三口烧瓶中液体ph为6.5～7.0，继续按上述反应条件反应3～4h，得到接枝产物，将接枝产物放入烘干箱中，加热升温至40～45℃，干燥4～5h，再于120～130℃条件下鼓风干燥3～4h，得到接枝玉米粉；将上述接枝玉米粉置于带有搅拌器的水浴锅中，向水浴锅中加入40～50ml蒸馏水，加热升温至40～45℃，启动搅拌器，以90～100r/min的转速搅拌20～25min，向水浴锅加入20～25g氯化钙，继续搅拌40～45min，得到淀粉基凝胶液；取番茄放入打浆机中，打浆粉碎20～30min，得到浆液，用质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节浆液ph值为7.5～9.0，得到碱化浆液，将碱化浆液置于烧杯中，加热升温至50～60℃，搅拌5～7h，得到热解浆液，待热解浆液温度降至室温，将热解浆液过滤，除去残渣得到番茄提取液；按重量份数计，将20～25份质量分数为3%的大豆分离蛋白溶液、100～120份淀粉基凝胶液倒入反应釜中，启动搅拌器以400～450r/min的转速搅拌15～20min，再向反应釜加入5～10份质量分数为5%的海藻酸钠溶液，加热升温至50～55℃，搅拌过程加水控制反应釜中胶液粘度为200～300mpa·s，将反应釜中胶液送入胶囊生产设备中制备得到淀粉胶囊壳，将淀粉胶囊壳放入番茄提取液中吸渗2～3h后放入设定温度为45～50℃的真空干燥箱中干燥，得到保水抗氧化淀粉基胶囊。
取40g玉米粉置于锥形瓶中，向锥形瓶中加入3gα-淀粉酶并添加ph值为7的磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲液，定容为100ml，再向锥形瓶中加入8ml质量分数为0.1%的次氯酸钠溶液，将锥形瓶置于振荡器中，水浴加热升温至42℃，以135r/min的转速振荡，振荡反应3天后，向锥形瓶中加入10ml质量分数为40%的氢氧化钠溶液终止反应，得到淀粉酶解液；将上述淀粉酶解液置于烘箱中，加热升温至60℃，干燥8h，得到酶解玉米粉，称取20g酶解玉米粉加入到带有温度计和氮气导管的三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入100ml蒸馏水，对三口烧瓶加热升温至45℃，预热10min，向三口烧瓶加入10ml质量分数为0.5%的氯化钙溶液和酶解玉米粉质量17%的丙烯酸，在氮气保护下，继续加热升温至55℃，引发30min，得到预聚体产物；向上述预聚体产物加入质量分数为25%的氢氧化钠溶液，中和上述三口烧瓶中液体ph为6.5，继续按上述反应条件反应3h，得到接枝产物，将接枝产物放入烘干箱中，加热升温至40℃，干燥4h，再于120℃条件下鼓风干燥3h，得到接枝玉米粉；将上述接枝玉米粉置于带有搅拌器的水浴锅中，向水浴锅中加入40ml蒸馏水，加热升温至40℃，启动搅拌器，以90r/min的转速搅拌20min，向水浴锅加入20g氯化钙，继续搅拌40min，得到淀粉基凝胶液；取番茄放入打浆机中，打浆粉碎20min，得到浆液，用质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节浆液ph值为7.5，得到碱化浆液，将碱化浆液置于烧杯中，加热升温至50℃，搅拌5h，得到热解浆液，待热解浆液温度降至室温，将热解浆液过滤，除去残渣得到番茄提取液；按重量份数计，将20份质量分数为3%的大豆分离蛋白溶液、100份淀粉基凝胶液倒入反应釜中，启动搅拌器以400r/min的转速搅拌15min，再向反应釜加入5份质量分数为5%的海藻酸钠溶液，加热升温至50℃，搅拌过程加水控制反应釜中胶液粘度为200mpa·s，将反应釜中胶液送入胶囊生产设备中制备得到淀粉胶囊壳，将淀粉胶囊壳放入番茄提取液中吸渗2h后放入设定温度为45℃的真空干燥箱中干燥，得到保水抗氧化淀粉基胶囊。
取45g玉米粉置于锥形瓶中，向锥形瓶中加入4gα-淀粉酶并添加ph值为7的磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲液，定容为105ml，再向锥形瓶中加入9ml质量分数为0.1%的次氯酸钠溶液，将锥形瓶置于振荡器中，水浴加热升温至43℃，以137r/min的转速振荡，振荡反应3天后，向锥形瓶中加入11ml质量分数为40%的氢氧化钠溶液终止反应，得到淀粉酶解液；将上述淀粉酶解液置于烘箱中，加热升温至65℃，干燥8h，得到酶解玉米粉，称取23g酶解玉米粉加入到带有温度计和氮气导管的三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入105ml蒸馏水，对三口烧瓶加热升温至47℃，预热13min，向三口烧瓶加入13ml质量分数为0.5%的氯化钙溶液和酶解玉米粉质量18%的丙烯酸，在氮气保护下，继续加热升温至57℃，引发33min，得到预聚体产物；向上述预聚体产物加入质量分数为25%的氢氧化钠溶液，中和上述三口烧瓶中液体ph为6.7，继续按上述反应条件反应3h，得到接枝产物，将接枝产物放入烘干箱中，加热升温至43℃，干燥4h，再于125℃条件下鼓风干燥3h，得到接枝玉米粉；将上述接枝玉米粉置于带有搅拌器的水浴锅中，向水浴锅中加入45ml蒸馏水，加热升温至43℃，启动搅拌器，以95r/min的转速搅拌23min，向水浴锅加入23g氯化钙，继续搅拌43min，得到淀粉基凝胶液；取番茄放入打浆机中，打浆粉碎25min，得到浆液，用质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节浆液ph值为8.1，得到碱化浆液，将碱化浆液置于烧杯中，加热升温至55℃，搅拌6h，得到热解浆液，待热解浆液温度降至室温，将热解浆液过滤，除去残渣得到番茄提取液；按重量份数计，将23份质量分数为3%的大豆分离蛋白溶液、110份淀粉基凝胶液倒入反应釜中，启动搅拌器以425r/min的转速搅拌17min，再向反应釜加入7份质量分数为5%的海藻酸钠溶液，加热升温至53℃，搅拌过程加水控制反应釜中胶液粘度为250mpa·s，将反应釜中胶液送入胶囊生产设备中制备得到淀粉胶囊壳，将淀粉胶囊壳放入番茄提取液中吸渗2h后放入设定温度为47℃的真空干燥箱中干燥，得到保水抗氧化淀粉基胶囊。
取50g玉米粉置于锥形瓶中，向锥形瓶中加入5gα-淀粉酶并添加ph值为7的磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲液，定容为110ml，再向锥形瓶中加入10ml质量分数为0.1%的次氯酸钠溶液，将锥形瓶置于振荡器中，水浴加热升温至45℃，以140r/min的转速振荡，振荡反应4天后，向锥形瓶中加入12ml质量分数为40%的氢氧化钠溶液终止反应，得到淀粉酶解液；将上述淀粉酶解液置于烘箱中，加热升温至70℃，干燥9h，得到酶解玉米粉，称取25g酶解玉米粉加入到带有温度计和氮气导管的三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入110ml蒸馏水，对三口烧瓶加热升温至50℃，预热15min，向三口烧瓶加入15ml质量分数为0.5%的氯化钙溶液和酶解玉米粉质量20%的丙烯酸，在氮气保护下，继续加热升温至60℃，引发35min，得到预聚体产物；向上述预聚体产物加入质量分数为25%的氢氧化钠溶液，中和上述三口烧瓶中液体ph为7.0，继续按上述反应条件反应4h，得到接枝产物，将接枝产物放入烘干箱中，加热升温至45℃，干燥5h，再于130℃条件下鼓风干燥4h，得到接枝玉米粉；将上述接枝玉米粉置于带有搅拌器的水浴锅中，向水浴锅中加入50ml蒸馏水，加热升温至45℃，启动搅拌器，以100r/min的转速搅拌25min，向水浴锅加入25g氯化钙，继续搅拌45min，得到淀粉基凝胶液；取番茄放入打浆机中，打浆粉碎30min，得到浆液，用质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节浆液ph值为9.0，得到碱化浆液，将碱化浆液置于烧杯中，加热升温至60℃，搅拌7h，得到热解浆液，待热解浆液温度降至室温，将热解浆液过滤，除去残渣得到番茄提取液；按重量份数计，将25份质量分数为3%的大豆分离蛋白溶液、120份淀粉基凝胶液倒入反应釜中，启动搅拌器以450r/min的转速搅拌20min，再向反应釜加入10份质量分数为5%的海藻酸钠溶液，加热升温至55℃，搅拌过程加水控制反应釜中胶液粘度为300mpa·s，将反应釜中胶液送入胶囊生产设备中制备得到淀粉胶囊壳，将淀粉胶囊壳放入番茄提取液中吸渗3h后放入设定温度为50℃的真空干燥箱中干燥，得到保水抗氧化淀粉基胶囊。
对比例以广州市某公司生产的淀粉基胶囊作为对比例对本发明制得的保水抗氧化淀粉基胶囊和对比例中的淀粉基胶囊进行检测，检测结果如表1所示：
脆碎度测定
分别取本发明制得的保水抗氧化淀粉基胶囊和对比例中的淀粉基胶囊各60粒，置于表面皿中，并放入盛有硫酸镁饱和溶液的干燥器内，置26℃±2℃恒温24h，取出，立即分别逐粒放入直立在木板（厚度2cm）上的玻璃管（内径为25mm、长为2600mm）内，将圆柱形砝码（材质为聚四氟乙烯，直径为23mm、重22g±0.2g）从玻璃管口处自由落下，视胶囊是否破裂，如有破裂，不得超过5粒。
崩解时限测定分别取每种样品6粒，装满滑石粉，崩解时限检查按模拟胃液的方法检查，各粒均应在10分钟内全部溶化或崩解。如有1粒不能全部溶化或崩解，应另取6粒复试，均应符合规定。
透明度的测定参照标准qb/t1913-2004，采用白度仪进行测量，样品是内在光反射因数和光反射因数之差与内在光反射因数的百分比。
柔软度的测定采用邵氏硬度测量计进行测定。
保湿性测定将本发明制得的保水抗氧化淀粉基胶囊和对比例中的淀粉基胶囊置于常温环境下6h，再采用水分测定仪进行测试。
表1性能测定结果
由表1数据可知，本发明制得的保水抗氧化淀粉基胶囊，具有良好的保湿性和稳定性，且安全无毒、原料来源广泛、生物降解完全等特点，具有重要的市场价值和社会价值。