专利名称：一种长效缓释型微胶囊食品保鲜剂及其制备方法
一种长效缓释型微胶囊食品保鲜剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及食品保鲜剂技术领域，特别涉及一种长效缓释型微胶囊食品保鲜剂及其制备方法。
背景技术：
食品的防腐保鲜问题一直是食品工程及食品科学领域的一个热点和难点问题，为防止腐败，向食品中添加保鲜剂是比较普遍采用的方法。食品保鲜剂可分为天然保鲜剂和合成保鲜剂两大类。对于消费者来说，虽然天然食品保鲜剂更易于被接受，但是它们一般都存在保鲜效果差、用量大、抗菌时效短等缺点；而合成保鲜剂通常效果要好一些，但是往往存在一定的毒性，对食品的安全性有一定的影响。近年来，微胶囊技术在食品添加剂中得到了广泛的应用，许多传统工艺中无法解决的难题通过微胶囊技术可以得到有效的解决。利 用微胶囊技术将保鲜剂微胶囊化可控制释放，延长保鲜作用时间，减少保鲜剂用量和毒性，提高保鲜剂稳定性，同时也能掩盖一些保鲜剂的异味。公开号为CN101228962A的中国专利公开了一种微胶囊食品防腐剂及其制备方法，以脂肪酸和脂肪酯类化合物为壁材，合成类防腐剂为芯材，采用喷雾冷凝的方法制备微胶囊食品防腐剂，可解决防腐剂影响发酵类食品发酵、在加工过程损失大的问题，但其采用的壁材和芯材均为合成类物质，对人体存在一定的毒性，且微胶囊无缓释作用，需要加热到一定温度壁材融化后防腐剂才能释放出来并起作用，其使用范围受到较大限制。公开号为CN101897461A的中国专利申请公开了一种微胶囊复配型食品防腐剂及其制备方法，其制备方法与公开号为CN 101228962A的中国专利类似。因此，目前还需要提供一种缓释效果显著、保鲜作用高效持久和无毒安全的微胶囊食品保鲜剂以满足食品加工保存的需要。
发明内容本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种采用复凝聚法制备的长效缓释型微胶囊食品保鲜剂，使保鲜剂具有无毒安全和高效持久的保鲜作用，解决合成保鲜剂的用量大和安全性问题。为实现以上目的，本发明采用如下技术方案一种长效缓释型微胶囊食品保鲜剂，以天然抗菌剂广藿香油为芯材，天然聚合物壳聚糖和明胶为壁材，采用复凝聚法制备。首先，将芯材广藿香油乳化分散在壁材溶液中形成稳定的乳液；然后，调节体系PH值，使壳聚糖和明胶带相反电荷产生复凝聚作用，壁材逐渐在芯材广藿香油表面沉积而将芯材包埋，形成微胶囊保鲜剂；最后，加入交联剂固化微胶囊形成具有稳定结构的长效缓释型微胶囊食品保鲜剂。本发明的具体实施方案，包括以下步骤(I)将一定量壳聚糖溶于质量分数为I. 0%的醋酸溶液中配成质量分数为0. 5
3.0%的壳聚糖醋酸溶液；将一定量的明胶溶于蒸馏水中配成质量分数为I. 0 3. 0%的明胶溶液，并用质量分数为10%醋酸溶液调节其pH至3. 0 4. 5 ;(2)取一定量(I)配成的壳聚糖醋酸溶液和明胶溶液混合均匀，加入一定量的芯材和一定量的乳化剂在2000 10000r/min的搅拌速度下搅拌乳化5 20min，制成稳定的乳液；(3)将⑵的搅拌速度降低至400 800r/min，然后用10%氢氧化钠溶液调节体系的PH值至5. 0 6. 0，于50°C水浴搅拌反应15 30min ;移开水浴，冰浴冷却至0 5°C后用质量分数为10% NaOH溶液调节pH值至7. 0 8. 0，加入一定量的交联剂固化交联2 5小时；停止搅拌，抽滤，用蒸馏水洗涤，真空冷冻干燥15 30小时得到粉末状长效缓释型微胶囊保鲜剂产品。微胶囊保鲜剂粒径为I 10微米，球形度和分散性良好，包埋率为85 92%，载药量为30 40%。本发明所述的长效缓释型微胶囊保鲜剂及其制备方法，作为壁材，可选天然聚合物壳聚糖和明胶，其中，作为壳聚糖，优选脱乙酰度为80 96%、重均分子量为20 50万 的壳聚糖；作为明胶，优选碱水解法制备的B型明胶，其用量与壳聚糖用量比为I : 2 I 3;作为芯材，可选天然抗菌剂广藿香油，其用量与壁材用量比(即芯壁比)为I : I 3 I ;作为乳化剂，可选十二烷基硫酸钠或山梨醇酐倍半油酸酯中的一种，优选山梨醇酐倍半油酸酯，其用量为体系总质量的I 4%，乳化时间为10 20min ;作为交联剂，优选质量分数为10%的香草醛乙醇溶液，其用量为壁材用量的2 3倍。因此，本发明的具体实施方案，优选如下步骤(I)将一定量脱乙酰度为80 96%，重均分子量为20 50万的壳聚糖溶于适量的质量分数为I. 0%的醋酸溶液中配成质量分数为0. 5 3. 0%的壳聚糖醋酸溶液；将与壳聚糖用量比为I :2 I :3的B型明胶溶于适量的蒸馏水中配成质量分数为I. 0 3. 0%的明胶溶液，并用质量分数为10%的醋酸溶液调节其pH值至3. 5 4. 0 ; (2)将⑴配成的壳聚糖醋酸溶液和明胶溶液混合均匀，加入与壁材用量比(即芯壁比)为I : I 3 : I的广藿香油和体系总质量I 4%的乳化剂山梨醇酐倍半油酸酯，在2000 8000r/min的搅拌速度下搅拌乳化10 20min，制成广藿香油乳液；(3)将(2)的搅拌速度降低至400 600r/min,然后,用质量分数为10%氢氧化钠溶液调节体系的PH值至5. 0 5. 5，于50°C水浴搅拌反应20 30min ;移开水浴，冰浴冷却至0 5°C后，用质量分数为10% NaOH溶液调节pH值至7. 0 7. 5，加入用量为壁材2 3倍的10%的香草醛乙醇溶液固化交联2 4小时；停止搅拌，抽滤，用蒸馏水洗涤，真空冷冻干燥18 24小时，得到粉末状长效缓释型微胶囊保鲜剂产品。本发明的关键点本发明的技术关键点在于采用广藿香油为微胶囊保鲜剂芯材，广藿香油是一种天然的杀菌剂，具有高效、广谱、安全的抗菌作用。但由于广藿香油挥发性强，味道强烈，不适宜保存，不能直接应用于食品保鲜中，利用微胶囊化技术将广藿香油制成的微胶囊后可有效降低其挥发性，其由液体变成固体粉末状，既可保持成分稳定，便于利用，又能掩盖广藿香油强烈的味道，使其具有缓慢释放作用；微胶囊保鲜剂在使用过程中缓慢释放出芯材起到杀菌保鲜作用，大大延长了保鲜作用时间，减少保鲜剂的用量。本发明采用壳聚糖和明胶作为壁材，其中壁材壳聚糖本身也是一种优良的天然抗菌剂，芯材广藿香油与壁材壳聚糖的抗菌协同作用使得保鲜剂抗菌作用增强，抗菌范围变宽，因而使得微胶囊保鲜剂具有高效广谱的抗菌效果。本发明长效缓释型微胶囊保鲜剂制备过程中所采用的原材料均为无毒安全材料，尤其是以无毒安全的香草醛交联剂代替传统的甲醛、戊二醛等有毒的交联剂固化制备微胶囊，微胶囊中无有毒物质残留，从而保证了微胶囊食品保鲜剂使用的安全性。本发明的技术效果本发明方法与现有技术方法相比，具有如下显著的效果I、本发明的长效缓释型微胶囊食品保鲜剂具有传统合成或天然食品保鲜剂所不具备的如下优点具有缓释特性，可大大延长保鲜剂的作用时间，减少保鲜剂的用量；对人畜无毒害，保证了食品加工过程中使用的安全性；保鲜剂经过微胶囊包埋后，隔离物料间的相互作用，改变物料形态便于运输、贮存和添加。
2、本发明的微胶囊制备技术方法以壳聚糖和明胶为壁材，以广藿香油为芯材，采用复凝聚法制备得到的微胶囊食品保鲜剂具有载药量高，球形度好，粒径大小均匀，分散性好等特点，微胶囊具有长效的缓释效果。3、本发明微胶囊食品保鲜剂制备技术方法中所使用的原材料均对人体无毒安全，来源广泛，成本较低，制备工艺简单易行，设备要求低，容易工业化生产。
图I为采用本发明方法制备的长效缓释型微胶囊食品保鲜剂扫描电镜图。从图I可以看出，本发明方法制备的微胶囊食品保鲜剂呈光滑球形，分散性和均匀性较好；图2为采用本发明方法制备的长效缓释型微胶囊食品保鲜剂粒度分布图，从图2可以看出，本发明方法制备的长效缓释型微胶囊食品保鲜剂粒度分布呈正态分布，粒径大小均匀，粒径在1-10微米范围；图3为不同芯壁比制备的长效缓释型微胶囊食品保鲜剂在37°C条件下的药物缓释曲线，图中的横坐标表示释放时间(天)，纵坐标表示累积释放量)，从图3可以看出，本发明方法制备的长效缓释型微胶囊食品保鲜剂具有显著的缓释特性，10天后广藿香油的累积释放量在30 50%，即保留量仍在50 70%，且微胶囊释放趋于缓慢平稳。该结果说明本发明的微胶囊食品保鲜剂具有持久长效的保鲜作用；图4为长效缓释型微胶囊食品保鲜剂抗菌测试结果图，其中，4-1为空白对照(大肠杆菌)图，4-2为抗菌效果(大肠杆菌)图，4-3为空白对照(金黄色葡萄球菌)图，4-4为抗菌效果(金黄色葡萄球菌)图。从图4可以看出，本发明方法制备的长效缓释型微胶囊食品保鲜剂对具有代表性的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有较强的杀灭作用。
具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。除非另有说明，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。实施例I(I)将0. 5克脱乙酰度为80%，重均分子量为20万的壳聚糖溶于99. 5克质量分数为I. 0%的醋酸溶液中配成质量分数为0. 5%的壳聚糖醋酸溶液；将I. 0克B型明胶溶于99. O克蒸馏水中配成质量分数为I. 0%的明胶溶液，并用质量分数为10%的醋酸溶液调节其pH值至3. 5 ;(2)将(I)配成的壳聚糖醋酸溶液和明胶溶液混合均匀，加入I. 5克广藿香油和
2.Og乳化剂山梨醇酐倍半油酸酯,在2000r/min的搅拌速度下搅拌乳化20min,制成广藿香油乳液；(3)将⑵的搅拌速度降低至400r/min，然后，用10%氢氧化钠溶液调节体系的pH值至5. 0，于50°C水浴搅拌反应20min ;移开水浴，冰浴冷却至5°C后，用质量分数为10%NaOH溶液调节pH值至7. 0，加入3. 0克10 %香草醛乙醇溶液固化交联2小时；停止搅拌，抽滤，用蒸馏水洗涤，真空冷冻干燥18小时，得到粉末状长效缓释型微胶囊保鲜剂产品。该微球粒径为I 10微米，呈光滑球形，包埋率为90. 5%，载药量为32. 1%。实施例2(I)将0. 5克脱乙酰度为90%，重均分子量为30万的壳聚糖溶于99. 5克质量分数为1.0%的醋酸溶液中配成质量分数为0.5%的壳聚糖醋酸溶液；将2.0克B型明胶溶于98. 0克蒸馏水中配成质量分数为2. 0%的明胶溶液，并用质量分数为10%的醋酸溶液调节其pH值至4. 0 ;(2)将(I)配成的壳聚糖醋酸溶液和明胶溶液混合均匀，加入5. 0克广藿香油和
4.0克乳化剂山梨醇酐倍半油酸酯，在6000r/min的搅拌速度下搅拌乳化lOmin，制成广藿香油乳液；(3)将(2)的搅拌速度降低至500r/min，然后，用10%氢氧化钠溶液调节体系的pH值至5. 5，于50°C水浴搅拌反应30min ;移开水浴，冰浴冷却至5°C后，用质量分数为10%NaOH溶液调节pH值至7. O，加入6. O克10 %香草醛乙醇溶液固化交联3小时；停止搅拌，抽滤，用蒸馏水洗涤，真空冷冻干燥20小时，得到粉末状长效缓释型微胶囊保鲜剂产品。该微球粒径为I 10微米，呈光滑球形，包埋率为86. 2%，载药量为30. 7%。实施例3(I)将I. O克脱乙酰度为96%，重均分子量为50万的壳聚糖溶于99. O克质量分数为1.0%的醋酸溶液中配成质量分数为1.0%的壳聚糖醋酸溶液；将3. O克B型明胶溶于97. O克蒸馏水中配成质量分数为3. 0%的明胶溶液，并用质量分数为10%的醋酸溶液调节其pH值至4. O ;(2)将(I)配成的壳聚糖醋酸溶液和明胶溶液混合均匀，加入8. O克广藿香油和
6.O克乳化剂山梨醇酐倍半油酸酯，在8000r/min的搅拌速度下搅拌乳化15min，制成广藿香油乳液；(3)将(2)的搅拌速度降低至600r/min，然后，用10%氢氧化钠溶液调节体系的pH值至5. O，于50°C水浴搅拌反应30min ;移开水浴，冰浴冷却至5°C后，用质量分数为10%NaOH溶液调节pH值至7. O，加入12. O克10%香草醛乙醇溶液固化交联4小时；停止搅拌，抽滤，用蒸馏水洗涤，真空冷冻干燥24小时，得到粉末状长效缓释型微胶囊保鲜剂产品。该微球粒径为I 10微米，呈光滑球形，包埋率为89. 3%，载药量为31. 4%。实施例4(I)将I. O克脱乙酰度为96%，重均分子量为50万的壳聚糖溶于99. O克质量分数为I. O %的醋酸溶液中配成质量分数为I. O %的壳聚糖醋酸溶液；将2. O克B型明胶溶、于98. O克蒸馏水中配成质量分数为2. 0%的明胶溶液，并用质量分数为10%的醋酸溶液调节其PH值至4. 0 ;(2)将(I)配成的壳聚糖醋酸溶液和明胶溶液混合均匀，加入9. 0克广藿香油和
8.0克乳化剂山梨醇酐倍半油酸酯，在8000r/min的搅拌速度下搅拌乳化lOmin，制成广藿香油乳液；(3)将(2)的搅拌速度降低至500r/min，然后，用10%氢氧化钠溶液调节体系的pH值至5. O，于50°C水浴搅拌反应30min ;移开水浴，冰浴冷却至5°C后，用质量分数为10%NaOH溶液调节pH值至7. O，加入8. O克10 %香草醛乙醇溶液固化交联3小时；停止搅拌，抽滤，用蒸馏水洗涤，真空冷冻干燥24小时，得到粉末状长效缓释型微胶囊保鲜剂产品。该 微球粒径为I 10微米，呈光滑球形，包埋率为90. 4%，载药量为37.7%。
权利要求
1.一种长效缓释型微胶囊食品保鲜剂，其特征在于它以天然抗菌剂广藿香油为芯材，以天然聚合物壳聚糖和明胶为壁材，微胶囊呈光滑球形，分散性好，粒径在I IOil m，包埋率为85 92%，载药量为30 40% ； 所述的天然聚合物壳聚糖脱乙酰度为80 96%，重均分子量为20 50万；所述的明胶为碱水解法制备的B型明胶。
2.一种如权利要求I所述的长效缓释型微胶囊食品保鲜剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤 (1)将一定量壳聚糖溶于质量分数为I.0%的醋酸溶液中配成质量分数为0. 5 3. 0%的壳聚糖醋酸溶液；将一定量的明胶溶于蒸馏水中配成质量分数为I. 0 3. 0%的明胶溶液，并用质量分数为10%醋酸溶液调节其pH至3. 0 4. 5 ; (2)取一定量(I)配成的壳聚糖醋酸溶液和明胶溶液混合均匀，加入一定量的芯材和一定量的乳化剂在2000 10000r/min的搅拌速度下搅拌乳化5 20min，制成稳定的乳液；所述的乳化剂为十二烷基硫酸钠或山梨醇酐倍半油酸酯中的一种； (3)将(2)的搅拌速度降低至400 800r/min，然后用10%氢氧化钠溶液调节体系的pH值至5. 0 6. 0，于50°C水浴搅拌反应15 30min ;移开水浴，冰浴冷却至0 5°C后，用质量分数为10 % NaOH溶液调节pH值至7. 0 8. 0，加入一定量的交联剂固化交联2 5小时；停止搅拌，然后抽滤，用蒸馏水洗涤，真空冷冻干燥15 30小时得到粉末状长效缓释型微胶囊保鲜剂产品；所述的交联剂为质量分数为10%的香草醛乙醇溶液。
3.根据权利要求2所述的长效缓释型微胶囊食品保鲜剂的制备方法，其特征在于所述的壳聚糖与明胶用量的质量比为I : 2 I : 3。
4.根据权利要求2所述的长效缓释型微胶囊食品保鲜剂的制备方法，其特征在于所述的芯材广藿香油与壁材壳聚糖和明胶用量的质量比为I : I 3 : I。
5.根据权利要求2所述的长效缓释型微胶囊食品保鲜剂的制备方法，其特征在于所述的乳化剂用量为体系总质量的I 4%。
6.根据权利要求2所述的长效缓释型微胶囊食品保鲜剂的制备方法，其特征在于所述的交联剂的用量为壁材用量的2 3倍。
全文摘要
本发明提供了一种长效缓释型微胶囊食品保鲜剂及其制备方法，以天然抗菌剂广藿香油为芯材，天然聚合物壳聚糖和明胶为壁材，采用复凝聚法制备；步骤包括配制质量分数为0.5～3.0％的壳聚糖醋酸溶液和质量分数为1.0～3.0％的明胶溶液，将壳聚糖醋酸溶液和明胶溶液混合均匀后加入一定量的广藿香油和乳化剂，在一定的搅拌速度下乳化一定时间，然后调节体系至适宜的pH值，复凝聚反应完成后加入质量分数为10％的香草醛乙醇溶液固化交联一定时间，最后经抽滤、洗涤和冷冻干燥后得到粉末状微胶囊食品保鲜剂产品；该产品的粒径为1～10微米，球形度和分散性良好，包埋率为85-92％，载药量为30-40％，缓释效果显著，具有无毒安全、长效持久的保鲜防腐作用；该方法制备工艺简单易行，重复性好，设备要求低，原料天然无毒，来源广泛，生产成本低，适宜工业化生产。
文档编号A23L3/3472GK102742919SQ20121020099
公开日2012年10月24日 申请日期2012年6月18日 优先权日2012年6月18日 公开号201210200992.发明者孔令学, 庞玉新, 彭政, 李普旺, 李积华, 杨子明, 罗勇悦, 韩光涛, 高为民 申请人:中国热带农业科学院农产品加工研究所