一种天然虾青素水溶微胶囊及其制备方法与流程

1.本发明属于生物物质制备技术领域，具体涉及一种天然虾青水溶微胶囊及其制备方法。


背景技术：

2.天然虾青素是目前已知的最强的能够天然产生的抗氧化剂，已被作为一种新型的活性因子应用在食品饮料、化妆品、药品之中，具有巨大的市场潜力。虾青素广泛存在于动植物体内，但未经加工的天然虾青素主要以油溶性的酯化虾青素的形式存在，不溶于水，同时作为强抗氧化剂，未经加工的天然虾青素在通常条件下储存时极易被氧化降解从而失去活性。微胶囊可以将活性物质包裹在一个由壁材形成的保护层内，隔绝活性物质与外界环境的接触从而保护被包裹的活性物质；微胶囊包埋还可以将液体的天然虾青素转化为固体，方便运输和使用；通过对壁材进行选择，微胶囊包埋还可达成虾青素的水分散。因此将天然虾青素制成微胶囊是一种理想的加工方法。
3.于2012年12月22日申请的、专利号为201210561599.7中国发明专利提供了一种虾青素微胶囊的制备方法，但按其方法生产的虾青素微胶囊颗粒大、水分散性差，且虾青素的包埋率低，形成的微胶囊稳定性差。于2008年12月19日申请的、专利号为200810244049.6中国发明专利也给出了一种虾青素微胶囊的制备方法，但按其方法生产的微胶囊虾青素含量低，胶囊的稳定性差。于2015年4月2日申请的、专利号为201510152395.1中国专利提供了另一种虾青素微胶囊的制备方法，此方法在胶囊的粒径和水分散性上稍有提高，但也存在包埋率低和微胶囊稳定性差的问题。


技术实现要素：

4.为解决现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种天然虾青水溶微胶囊配方及其制备方法，所述的具体技术方案如下：
5.本发明提供一种天然虾青素水溶微胶囊，所述微胶囊包括胶囊壁材、以及由胶囊壁材包裹的含天然虾青素的油相，所述胶囊壁材包括糖胺聚糖、聚糖、琥珀酸淀粉钠、蔗糖酯。
6.优选的，所述糖胺聚糖为透明质酸、硫酸软骨素中的一种或几种。
7.优选的，所述由胶囊壁材包裹的含天然虾青素的油相包括以下原料组份：天然虾青素以及稳定剂。
8.优选的，所述天然虾青素是指从雨生红球藻细胞、磷虾中获得的未经化学加工的主要组分为虾青素酯的油溶性物质；
9.所述稳定剂是指油溶性的物质，稳定剂为植物提取物、生育酚及其衍生物、天然多酚中的一种或几种。
10.优选的，本发明还提供一种天然虾青素水溶微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
11.s1、配置含有胶囊壁材的水相与含有天然虾青素的油相；
12.s2、通过乳化均质，将含有天然虾青素的油相分散在含有胶囊壁材的水相中制成乳液；
13.s3、通过低温真空喷雾干燥，将上述乳液干燥制成所述的微胶囊。
14.优选的，所述胶囊壁材包括糖胺聚糖、聚糖、琥珀酸淀粉钠、蔗糖酯，将上述胶囊壁材的组分和水混合并溶解后形成含有胶囊壁材的水相，其中，糖胺聚糖与水的重量比为1∶20～1∶3，聚糖与水的重量比为1∶20～1∶3，琥珀酸淀粉钠与水的重量比为1∶20～1∶3，蔗糖酯与水的重量比为1∶500～1∶100；
15.所述由胶囊壁材包裹的含天然虾青素的油相包括天然虾青素以及稳定剂，将上述由胶囊壁材包裹的含天然虾青素的油相的组分混合，加热至30℃～40℃溶解制成含有天然虾青素的油相；其中，天然虾青素占油相总重量的90％～99％，稳定剂占油相总重量的1％～10％。
16.优选的，步骤s2具体包括：将步骤s1中含有胶囊壁材的水相和含有天然虾青素的油相混合，通过乳化均质制成含有天然虾青素的乳液，水相与油相的比例为5∶1～1∶5；
17.其中，乳化均质的方法为高速均质以及高压均质，先将所述水相、油相混合进行高速均质，再进行高压均质；高速均质使用的转速为14000～26000rpm，高速均质时间为o.5～10分钟；高压均质使用的压力为800～1500bar，高压均质的遍数为1～20遍；高压均质后所制备的乳液的粒径为50～500nm。
18.优选的，步骤s3具体包括：通过低温真空喷雾干燥，将步骤s2乳液干燥制成含有天然虾青素的微胶囊，干燥过程中使用的干燥气体为氮气；
19.其中，干燥的方法为低温真空喷雾干燥，将需要干燥的物料在干燥腔内雾化，同时通入干燥气体并利用真空泵在干燥腔内产生负压促进物料所含水分蒸发，以降低所需的干燥气体的温度，雾化后物料的粒径为1～100um，干燥腔内的真空度为-0.1～-0.01mpa，干燥腔进风温度为30～40℃，干燥腔出风温度为20～30℃。
20.优选的，在水中分散的含有虾青素的油相的粒径为100～900nm。
21.本发明相较于现有技术，具有以下有益效果：
22.相比于现存技术，通过降低工艺过程温度，本发明降低了微胶囊生产过程中天然虾青素的损耗，提高了微胶囊的储存稳定性、提高了其中油相的包埋率，提升了所制得的微胶囊的水分散性能，包括：提升了溶解速度、减小了溶解后分散在水中的油相的粒径、溶解后的稳定性，同时提高了内服和外用时的吸收率。
23.虾青素属于热敏性的物质，在较高温度下易降解。通过使用低温真空喷雾干燥进行干燥，本发明所述方法利用负压降低水的沸点，在不升高干燥气体温度的前提下就可使物料中的水份快速蒸发从而完成普通工艺仅在高温下才能够达成的瞬时干燥过程。因此，本发明所述方法显著的降低了天然虾青素微胶囊制备过程中所使用的最高温度，在接近室温的温度下就可完成干燥，避免了高温，同时，本发明所述方法使用氮气作为干燥气体，完全避免了使用空气作为干燥气体导致的虾青素在加工过程中的氧化，整套干燥工艺中虾青素的损耗量几乎为零，远远优于现存技术。
24.本发明使用糖胺聚糖、聚糖、琥珀酸淀粉钠、蔗糖酯作为壁材原料，避免了动物源胶类、蛋白类等物质的使用，能够降低生产成本，同时，相比于其他壁材组分，本发明使用的壁材组分储存稳定性更优。壁材的水溶性也远远优于现存工艺所使用的壁材材料，使得按
本发明方法制备的微囊粉溶解速度大大提高。糖胺聚糖是人体中本来就存在的成分，因此在进入人体后具有更高的吸收率，通过糖胺聚糖的使用，相比于现存技术制得微胶囊，按本发明方法制备的微胶囊中的有效成分虾青素的吸收率得到了显著的提高。此外，通过利用壁材中不同组分，特别是糖胺聚糖与蔗糖酯的协同作用，使得本发明所述的壁材的乳化性能大大增加，配合高速以及高压均质，使得本发明所述的微胶囊中所包埋的油相的粒径显著的小于现存同类产品，从而：1)提高了油相的包埋率，减少了油相及其中的天然虾青素在存储期间的氧化，增加了微胶囊的存储稳定性；2)显著的降低了溶水后分散在水中的油相的粒径，提高了溶解后的澄清度以及物理稳定性，提升了内服及外用时虾青素的吸收利用率。
25.除上述有优点外，本发明使用糖胺聚糖、聚糖、琥珀酸淀粉钠、蔗糖酯做为壁材并配合低温真空喷雾干燥，依靠壁材优异的成模型、干燥定型性的特点，在低温条件下向尚未干燥的物料施加负压，不但显著的降低了干燥所需的温度，同时能够在确保油相完全被壁材包裹的前提下，使得所制得的微胶囊呈多孔状结构，有效的提升了其表面积与体积的比率，从而进一步提升了本发明所述方法制备的微胶囊的溶解速度。
26.本发明所述方案，通过向油相中加入稳定剂，配合更小的油相粒径，使得本发明所述方法制备的微胶囊能够在溶解于水后长期保持物理和化学上的稳定。因此按本发明所述方法制备的天然虾青素微胶囊，可以作为粉剂使用，也可以在溶水后作为液体使用，使用范围远广于使用现存技术制备的虾青素微胶囊，可用于固体粉剂的使用场景，也可在溶解后用于液体的使用场景。
具体实施方式
27.下面用实施例来具体说明本发明中所述的微胶囊的制备，实施例只是为了更好地阐述本发明，并不限制本发明的组成组分及制备方法。
28.实施例1
29.向27g虾青素含量为10％的雨生红球藻提取物，加入3g生育酚在40℃下搅拌均匀制成油相。将0.5g蔗糖月桂酸酯、15g中链透明质酸、5g乳糖、10g抗性糊精、15g琥珀酸淀粉钠溶解到100g水中以形成水相。
30.将油相与水相混合，先使用高速剪切乳化机(wiggens，d-500，中国)高速均质将混合物制成粗乳液(18000rpm，5分钟)，再使用高压均质机(ats，ah-nano，中国)进行高压均质(1000bar，4遍)，制得粒径为190nm的乳液。
31.将上述乳液使用真空低温喷雾进行干燥(雅程，yc-2100，中国)制成微胶囊，使用用氮气作为干燥气体。喷雾过程参数为：进风温度38℃，出风温度26℃，雾化粒度5um，真空度-0.09mpa，对照例1
32.将27g虾青素含量为10％的雨生红球藻提取物作为油相。将22g的阿拉伯胶与23g的麦芽糊精溶解到100g水中以形成水相。
33.将油相与水相混合，使用高速剪切乳化机(wiggens，d-500，中国)高速均质将混合物制成乳液(30000rpm，5分钟)，乳液粒径为810nm。
34.将上述乳液进行喷雾干燥(雅程，yc-1000，中国；进风温度125℃，出风温度83℃，雾化粒度5um)制成微胶囊，使用用空气作为干燥气体。
35.下表为按实施例1与对照例1所述方法制得的微胶囊的参数对比：
[0036][0037][0038]
本发明所举实施例中所使用的分析检测方法如下：
[0039]
(1)粒径检测
[0040]
将按本发明所述方法制备的微胶囊用纯水按重量比1∶25溶解，待颗粒完全溶解后在25℃使用光相关性纳米粒径分布仪(济南微纳，802)测定粒径分布。
[0041]
(2)天然虾青素酯虾青素含量测定
[0042]
将天然虾青素酯按重量比1∶50放入丙酮中。待虾青素酯完全溶解后，取上清液装入一个干净的容器。向上述丙酮溶液中按体积比1∶1加入含有胆固醇酯酶的tris-hcl ph7.0的缓冲液，缓冲液中胆固醇酯酶浓度为4单元/ml。在37℃下反应45分钟，将虾青素酯转化为游离虾青素。按体积比1∶1向上述溶液中加入石油醚将游离虾青素萃取到石油醚中。离心使得石油醚和还有丙酮的水相分离，将石油醚小心取出后放入一个洁净的容器。使用
氮气在低温下将石油醚蒸发，将干燥后的遗留物溶解到与丙酮稀释液体积比为1∶1的高纯丙酮中。将20μl的上述高纯丙酮溶液用高效液相色谱仪进行分析(安捷伦，infinity 1260，美国；柱为infinitylab 120hilic 2.1x150mm，2.7μm，安捷伦，美国；流动相为82∶18的己烷∶丙酮；流速1ml/分钟；定量波长474nm)。最终虾青素的浓度根据虾青素的标准曲线计算得到(虾青素标准≥98％，西格玛，德国)。
[0043]
(3)微胶囊虾青素含量测定
[0044]
称取5mg按本发明所述方法制备的微胶囊放入1ml丙酮中，用细胞破碎机(奥盛，bioprep-24，中国)破碎(10颗2.8mm不锈钢珠，30秒，6.5m/s，9循环)，离心后取出上清液装入干净容器，将沉淀物继续用1ml的丙酮萃取4次，每次萃取并离心后的上清液汇入装有破碎离心上清液的同一容器。将此容器中的丙酮溶液稀释10倍得到丙酮稀释液。向上述丙酮稀释液按体积比1∶1加入含有胆固醇酯酶的tris-hcl ph7.0的缓冲液，缓冲液中胆固醇酯酶浓度为4单元/ml。在37℃下反应45分钟，将虾青素酯转化为游离虾青素。按体积比1∶1向上述溶液中加入石油醚，将游离虾青素萃取到石油醚中。离心使得石油醚和还有丙酮的水相分离，将石油醚小心取出后放入一个洁净的容器。使用氮气在低温下将石油醚蒸发，将干燥后的遗留物溶解到与丙酮稀释液体积比为1∶1的高纯丙酮中。将20μl的上述高纯丙酮溶液用高效液相色谱仪进行分析(infinity 1260，安捷伦，美国；柱为infinitylab 120hilic 2.1x150mm，2.7μm，安捷伦，美国；流动相为82∶18的己烷∶丙酮；流速1ml/分钟；定量波长474nm)。最终虾青素的浓度根据虾青素的标准曲线计算得到(虾青素标准≥98％，西格玛，德国)。微胶囊的包埋率为微胶囊虾青素含量除以制备同量微胶囊时加入的天然虾青素酯中的虾青素含量。
[0045]
(4)血清虾青素含量测定
[0046]
将小鼠血液离心后取上清液获得血清，向血清中加入体积比为1∶1的石油醚，将游离虾青素萃取到石油醚中。离心使得石油醚和含有丙酮的水相分离，将石油醚小心取出后放入一个洁净的容器。使用氮气在低温下将石油醚蒸发，将干燥后的遗留物溶解到与丙酮稀释液体积比为1∶1的高纯丙酮中。将20μl的上述高纯丙酮溶液用高效液相色谱仪进行分析(infinity 1260，安捷伦，美国；柱为infinitylab 120hilic 2.1x150mm，2.7μm，安捷伦，美国；流动相为82∶18的己烷∶丙酮；流速1ml/分钟)。最终虾青素的浓度根据虾青素的标准曲线计算得到(虾青素标准≥98％，西格玛，德国)。
[0047]
(5)内服实验
[0048]
向小鼠一次性喂食含有2g虾青素微胶囊的饲料，在喂食1、2、4、8小时后采集血液进行血清中虾青素含量的分析。
[0049]
(6)外用实验
[0050]
将1g虾青素微胶囊溶解于10g的纯水中，将所得溶液涂抹与无毛小鼠背部，5分钟后用纯水清洗涂抹区域后使用光谱仪结合虾青素的吸收光谱进行皮肤虾青素吸收率的分析。
[0051]
应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护
范围之内。