水分散性叶黄素微囊粉的制备方法与流程

1.本发明涉及一种叶黄素相关功能食品领域，具体涉及一种水分散性叶黄素微囊粉的制备方法。


背景技术：

2.叶黄素（lutein）是类胡萝卜素(carotenoids)的一种，呈黄至橙黄色的多烯类物质，分子式为c
40h56
o2，相对分子量为568.88。叶黄素广泛存在于植物的叶、花、果实以及某些藻类生物中，尤其在万寿菊（tagetes erecta l.）花瓣中大量以叶黄素酯的形式存在。现在市场上的天然叶黄素都来源于商品种植的万寿菊鲜花。叶黄素用途广泛，对天然叶黄素生物学功能的研究，主要应用体现在动物饲料和食品医药领域，叶黄素添加在动物饲料中，通过食物链进入人体中，被认为是一种理想的“营养型”着色剂；在食品领域用作营养补充剂、着色剂；叶黄素在医药领域还可预防老年性眼球视网膜黄斑退化引起的视力下降与失明症；同时叶黄素又具有较强的淬灭自由基能力，是良好的自由基淬灭剂，它可帮助机体抵御氧自由基在人体内对细胞核器官损伤，预防机体衰老引发的心血管硬化、冠心病和肿瘤疾病。
3.叶黄素是共轭多烯类物质，其本身化学性质不稳定，高含量叶黄素在产品储存和应用过程中极易受光、氧、ph值、热的影响而降解；而且叶黄素常以粗结晶形式的存在，也会严重影响人体或动物体的吸收；同时叶黄素在脂肪和油中溶解度极低，在水中几乎不溶；叶黄素上述特点大大限制了叶黄素在食品、医药和饲料行业的应用范围。
4.从已经公开的文献专利研究来看，为了扩大叶黄素在上述行业的应用范围，将叶黄素通过微胶囊技术制成水分散微囊粉剂是最有效、经济的方法之一。微囊化技术是将要保护的活性物（芯材）用天然或合成的壁材物质包埋形成微胶囊，其中关键核心技术是用何种方法经济有效地将被包埋芯材转化成十微米尤其是亚微米级（≤1
µ
m）以下的粒径。迄今为止，已有部分文献专利报导了水分散性类胡萝卜素微囊粉的制备方法，但这些方法都存有某些缺陷。
5.us 3998753介绍一种含水且可分散类胡萝卜素粉末的制备方法。在该方法中使用氯仿作为溶剂，在常压下加热溶解类胡萝卜素，然后将上述溶液加入到含明胶、分散剂、乳化稳定剂和防腐剂的水溶液中，经高速剪切成乳液；再除去氯仿溶剂，喷雾干燥制粒得到粉末。该发明使用毒性大的氯仿作为溶剂，对最终产品的安全性有影响。
6.ep-0065193b1 专利中记载了一种连续制备细分散的类胡萝卜素粉末的方法，将类胡萝卜素通过在大气压或超大气压下，于50～200℃下在小于10秒内溶解在挥发性水可混溶的溶剂中。在0～50℃下与含保护胶体的水溶液快速混合，溶液中的类胡萝卜素立即以分子分散溶液沉淀为粒度小于0.5微米的胶体分散形式分散于保护胶体水溶液中，脱除溶剂，喷雾干燥得类胡萝卜素粉剂，其中有效类胡萝卜素反式异构体占比只有50～60%，其余均为生物效价不高的顺式已构体。de 19637517、ep-98103113等专利都不等程度采用了这类方法。
7.以上这些专利类胡萝卜素粉剂制备方法中，大都存在生产过程复杂，需昂贵的辅助设施产生高温高压才能满足制备的条件，而且操作条件十分苛刻；类胡萝卜素水分散液制备过程中，由于溶解类胡萝卜素的大量有机溶剂与保护胶体溶液一起混合乳化，类胡萝卜素浓度低，加热脱除有机溶剂所需时间长，整个体系粘度特别大，易起泡，生产效率低；有机溶剂不易脱除干净；这些因素对类胡萝卜素微囊粉制剂的水分散性、安全性以及顺反异构和稳定性不利。
8.综上所述，有必要寻找一种简单有效的方法，既可以发挥有机溶剂法制备类胡萝卜素分散体粒径小，水分散性好、反式含量高等优势，同时又能克服上述专利方法中类胡萝卜素在溶解、加热加压、脱溶剂等过程中，因为加热时间过长而导致活性物质类胡萝卜素异构化和氧化降解等缺陷的水分散性叶黄素微囊粉剂工业化制备方法。


技术实现要素：

9.本发明所要解决的技术问题是提供一种水分散性叶黄素微囊粉的制备方法, 该方法巧妙地将大量溶有叶黄素的有机溶剂与去离子水搅拌混合，析出亚微米级的无定形叶黄素微粒；采用聚丙烯微孔滤膜过滤分离除去大量有机溶剂与水，避免了活性物质叶黄素在长时间加热回收有机溶剂过程受热氧化降解和异构化。本发明方法具有生产效率高，设备要求低，受热时间短，叶黄素损失低，全反式异构体含量高，产品稳定性好等特点。
10.本发明解决技术问题所采用的技术方案是：水分散性叶黄素微囊粉的制备方法，所述水分散性叶黄素微囊粉由以下重量份的原料组成： 天然叶黄素1～25份；保护胶体物质3～50份；增塑剂15～60份；抗氧化剂0.2～5份和残留水分0.5～7份，其制备方法包括如下步骤：（1）将叶黄素晶体和抗氧化剂加热溶于能与水混溶的醇类或酮类有机溶剂中，所得叶黄素溶液缓慢加入带搅拌的去离子水中，使叶黄素以亚微米级的无定形状态析出；叶黄素占有机溶液总质量的0.50～2.50wt.%；（2）通过微孔滤膜过滤析出的叶黄素，滤饼再用适量去离子水洗涤2次，滤干；（3）叶黄素滤饼在含水溶性保护胶体溶液中搅拌打浆，经高压均质2次后真空浓缩脱除残余溶剂和适当的水份后，制成叶黄素水分散液；（4）将水分散液用喷雾干燥得到水分散性叶黄素微囊粉。
11.本发明步骤（1）中，将天然叶黄素结晶加热溶于有机溶剂中,需要控制加热温度，以叶黄素结晶在有机溶剂中能完全溶解为度，优选控制加热温度范围在60～90℃;一般不超过90℃，这对防止叶黄素在加热溶解过程氧化降解和在终产品微囊粉中叶黄素保持高比例全反式异构体至关重要。
12.作为一种优选，步骤（1）中的天然叶黄素采用天然万寿菊油树脂为原料,经皂化、提取精制而成的食品添加剂叶黄素，其中还含有玉米黄质。
13.作为一种优选，步骤（1）中，通过调节叶黄素在溶剂中浓度、叶黄素溶液向去离子水中加入的速度和两者混合搅拌速度来控制所析出叶黄素分散粒子的粒度；其中，去离子水体积与叶黄素溶液相体积比为1.5～4.0：1，优选2.0～3.0:1；搅拌混合转速控制在2200～20000转/分(rpm)，优选8000～12000转/分。
14.作为一种优选，步骤（1）中抗氧化剂为抗坏血酸棕榈酸酯、混合生育酚、特丁基对
苯二酚、丁基羟基茴香醚、没食子酸甲酯中的一种或任一两种的混合物。其加入量优选为终产品0.2～5.0重量份。
15.作为一种优选，步骤（1）中能与水混溶的醇类溶剂为乙醇、异丙醇或正丙醇；能与水混溶的酮类溶剂为丙酮或丁酮。
16.作为一种优选，叶黄素在有机醇类或酮类溶剂中占总质量的0.50～2.50wt.%。
17.作为一种优选，步骤（2）所述的微孔滤膜为聚丙烯材质，滤膜孔径为0.3
µ
m。
18.作为一种优选，步骤（3）所述的保护性胶体物为牛、猪或鱼明胶、酪蛋白酸钠、变性淀粉或改性阿拉伯胶。优选牛猪动物皮或鱼皮经酸、碱降解型，特别优选酶促分解型低bloom 0～50的明胶,不仅具有对叶黄素活性物包埋性能优良,且冷水分散性也很好。变性淀粉，是指辛烯基琥珀酸淀粉钠，优选国民淀粉公司商品名为hi-cap100或purity gum2000变性淀粉产品。优选保护性胶体物占终产品3～50重量份。
19.作为一种优选，步骤（3）中所述的水溶性保护胶体溶液还含有增塑剂为葡萄糖、乳糖、蔗糖、麦芽糊精或低聚果糖。其加入量优选占终产品微囊干粉中15～60重量份。
20.作为一种优选，高压均质时均质压力为20～80mpa，使叶黄素分散体粒径进一步细化达到亚微米级细度。
21.本发明的有益效果是:
ꢀ①
本发明方法采用的常规工艺条件，无需高温高压，对设备要求低，操作控制方便。
②
本发明生产叶黄素微囊粉水分散性好，有机溶剂分离效率高，叶黄素活性物受热时间短，产品中全反式异构体占比高。
③
本发明产品叶黄素含量高、稳定性好。
具体实施方式
22.以下结合具体实例，进一步对本发明予以详细说明，但本发明并不局限在下列实施例中。
23.本发明中所述叶黄素微囊粉含量和叶黄素顺反异构体的检测方法，采用食品添加剂叶黄素食品安全国家标准gb 26405-2011和美国药典usp-nf lutein preparation。
24.本发明中所述的叶黄素微囊粉中检测的顺反异构体占比百分含量是指反式叶黄素与反式玉米黄质之和。
25.本发明中所述产品稳定性评价方法为中国药典提供的加速稳定性试验方法：40℃,75%rh条件下经不同时间后测定叶黄素含量以确定稳定性优劣。
26.实施例1将6.5kg叶黄素晶体，1 kg抗坏血酸棕榈酸酯，1 kg混合生育酚和410 kg无水乙醇分别加入反应釜a中，在75℃下搅拌溶解，得到叶黄素溶液。在带高速搅拌（10000 rpm）的反应釜b中，加入去离子水1050kg，将反应釜a中的叶黄素溶液缓慢加入反应釜b内，使叶黄素在水中以亚微米级析出无定形状态胶体微粒。用0.3
µ
m聚丙烯微孔滤膜压滤叶黄素微粒，滤液中的乙醇去回收利用，其中滤饼用去离子水洗涤2次后，压干。将滤饼与含有26 kg鱼皮明胶（bloom值50），60.5kg葡萄糖和150kg水的保护性胶体水溶液一起搅拌打浆，在50mpa条件下，经过高压均质机均质两次后，叶黄素水分散液去真空浓缩脱除残留溶剂和多余水份，再通过喷雾干燥得到5.75%水分散叶黄素微囊粉，其中全反式异构体占比为99.1%。
27.对比实施例2
将6.5kg叶黄素晶体，1 kg抗坏血酸棕榈酸酯，1 kg混合生育酚和410 kg无水乙醇分别加入反应釜a中，在75℃下搅拌溶解，得到叶黄素溶液。在带高速搅拌（10000 rpm）的反应釜b中，加入预先已配置好含有 26 kg鱼皮明胶（bloom值50），60.5kg葡萄糖和1050kg水的保护性胶体水溶液；将反应釜a中的叶黄素溶液缓慢加入反应釜b内，使叶黄素在保护性胶体水溶液中以亚微米级析出无定形状态胶体微粒；继续搅拌十分钟后，在50mpa条件下，经过高压均质机均质两次后，分散液在70-75℃下真空浓缩脱除残留乙醇和多余水份；再通过喷雾干燥得到5.45%水分散叶黄素微囊粉，其中全反式异构体占比为92.2%。
28.实施例3将12.7kg叶黄素晶体，1.5 kg混合生育酚,1.25 kg丁基羟基茴香醚，830kg丙酮分别加入反应釜a中，在60℃下搅拌溶解，得到叶黄素溶液。在带高速搅拌（10000 rpm）的反应釜b中，加入去离子水3150kg，将反应釜a中的叶黄素溶液缓慢加入反应釜b内，使叶黄素在水中以亚微米级析出无定形状态胶体微粒。滤液中的丙酮去回收利用，其中滤饼用去离子水洗涤2次后，压干。将滤饼与含有65 kg变性淀粉辛烯基琥珀酸酯淀粉钠，17.5kg麦芽糊精的保护性胶体水溶液一起搅拌打浆，在40mpa条件下，经过高压均质机均质两次后，叶黄素水分散液去真空浓缩脱除残留溶剂和多余水份，再通过喷雾干燥得到11.20%水分散叶黄素微囊粉，其中全反式异构体占比为99.0%。
29.对比实施例4将12.7kg叶黄素晶体，1.5 kg混合生育酚,1.25 kg丁基羟基茴香醚，830kg丙酮分别加入反应釜a中，在60℃下搅拌溶解，得到叶黄素溶液。在反应釜b中，加入预先配制含有65 kg变性淀粉(商品名hi-cap100辛烯基琥珀酸酯淀粉钠)，17.5kg麦芽糊精和去离子水3150kg的保护性胶体水溶液，在高速搅拌（10000 rpm）下，将反应釜a中的叶黄素溶液缓慢加入反应釜b内混合均匀，使叶黄素在水中以亚微米级析出无定形状态胶体微粒。在40mpa条件下，经过高压均质机均质两次后，混合分散液在55-75℃下真空浓缩脱除残留丙酮和多余水份，再通过喷雾干燥得到10.66%水分散叶黄素微囊粉，其中全反式异构体占比为91.8%。
30.叶黄素微囊粉加速稳定性试验数据表