一种疏水型脂溶性营养素微胶囊及其制备方法与流程

2021-01-06 19:01:03|

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本发明涉及食品化学技术领域，具体指一种疏水型脂溶性营养素微胶囊及其制备方法。

背景技术：

维生素是维持动物机体正常生长繁殖必不可少的有机化合物，主要以辅酶和催化剂的形式广泛参与动物机体内代谢的生物化学反应。维生素的最大特点是不稳定、极易变质或失效。影响其稳定性的因素有微量元素、水分、高温、光、酸或碱等，导致这些维生素活性在贮存、生产和加工中受到不同程度的破坏。将维生素制成微胶囊可以克服上述缺点。因此，目前市售的维生素添加剂大多是以微胶囊形式，已经过乳化和包被处理。这样处理过的微粒硬度高，能抵抗机械损伤，抗氧化性能好，微粒表面粗糙且不规则，混合性能好。

《食品与机械》第24卷第3期《复合凝聚法制备ve微胶囊工艺的研究》公开了一种斥水维生素e的制备方法：将ve用明胶和阿拉伯胶乳化形成均匀的乳液，利用明胶与阿拉伯胶的电荷不同，调节乳液ph值造成复凝聚造粒，然后再用谷氨酰胺转氨酶交联固化得到斥水型微胶囊。

目前常用的蛋白质类壁材主要为动物蛋白质类，包括明胶、酪蛋白，难以符合清真认证，无法满足当前市场的需求。同时，随着当前畜牧业疫情的不断爆发，动物蛋白质类壁材的食品安全形势日益严峻。

cn103549157b中公开了一种斥水型维生素微胶囊的制备方法：向壁材和芯材经乳化、均质形成均一的乳液中加入蛋白活性酶，再造粒，交联反应后，干燥，得到斥水型维生素微胶囊。该制备方法所采用的壁材可以含有一定量的碳水化合物类壁材，例如：辛烯基琥珀酸淀粉酯、淀粉糖浆、葡萄糖、麦芽糊精等，然而壁材并不能仅仅采用这些碳水化合物类物质，还必需含有10％～100％的蛋白质类壁材，后续交联过程本质上仍然是利用蛋白质类壁材在蛋白活性酶作用下进行交联，形成微胶囊。辛烯基琥珀酸淀粉酯为碳水化合物类壁材，具有优异的乳化包埋性能。在使用过程中一般都经过酶解处理，因此含有一定比例的小分子酶解产物，导致干燥成型后极易吸水。传统由辛烯基琥珀酸淀粉酯包覆的微胶囊，遇水易受潮变形，受挤压易破损，与其它产品混合加工时，包覆的营养素稳定性不理想，所以在实际应用过程中，辛烯基琥珀酸淀粉酯包覆的微胶囊只在水溶性要求较高的领域有优势，其它需要进行后续加工的领域，一般明胶等载体应用更为广泛。

淀粉分子含多个羟基，在特定反应条件下可与含有二元或多元官能团的化学试剂反应，使不同淀粉分子的羟基间联合起来呈现多维空间网状结构。一般淀粉颗粒进行交联处理后，可提高抗剪切能力、冻融稳定性、抗膨胀性和耐离子作用等，并且交联后对生物体消化吸收基本无影响。辛烯基琥珀酸淀粉酯经酯化、水解后具备乳化性能，理论上也可发生交联反应，但是辛烯基琥珀酸淀粉酯经过交联处理后会显著降低乳化性能，因此目前尚未见实际应用的报道。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种脂溶性营养素微胶囊的制备方法，该制备方法不采用蛋白质类壁材进行交联，也能获得较好的稳定性。

一种疏水型脂溶性营养素微胶囊的制备方法，包括：

(1)将含有脂溶性营养素的芯材组分与含有辛烯基琥珀酸淀粉酯的水相混合、乳化得到乳化液；

(2)向步骤(1)得到的乳化液中加入交联试剂，经均质、造粒和交联后得到脂溶性营养素微胶囊。

本发明通过在辛烯基琥珀酸淀粉酯稳定的乳化液中加入交联试剂，在不影响乳化性能的前提下淀粉酯分子与交联试剂在溶液状态下均匀混合，然后迅速干燥，使交联试剂均匀分布于微胶囊各部分。为提高微胶囊表面的耐湿、耐加工等物理性能，本发明为微胶囊表面营造特定的水分、温度、ph值和时间等反应条件，使微胶囊表面发生一定程度的交联作用，从而显著提高微胶囊的加工性能。

作为优选，所述的芯材组分包括脂溶性营养素、抗氧化剂和油脂(油脂的含量可以为0)。

本发明的方法对脂溶性营养素的具体种类无特别的要求，一般来说，在食品领域可制成微胶囊制剂形态的脂溶性营养素都可以适用于本发明的方法，作为优选，所述的脂溶性营养素为维生素a醋酸酯、维生素a棕榈酸酯、维生素e醋酸酯、维生素e棕榈酸酯、维生素d2、维生素d3、β-胡萝卜素、虾青素、番茄红素、斑蝥黄、叶黄素、辅酶q10的一种或多种。

所述的抗氧化剂为没食子酸丙酯、bht、乙氧基喹啉、茶多酚、α-生育酚、l-抗坏血酸-6-棕榈酸酯、茶多酚棕榈酸酯、抗坏血酸钠、抗坏血酸、硫代二丙酸二月桂酯及硫辛酸中的一种或多种。

所述的油脂为玉米油、大豆油、葵花籽油、色拉油、橄榄油的一种或多种。

所述芯材组分中，按质量百分比脂溶性营养素为0～99.98％，不包括0％；抗氧化剂为0.02％～15％；油脂为0～99.98％。

本发明中，所述的芯材组分经过熔融或溶解成为油相，再与所述的水相进行混合；其中，油脂主要用于提高芯材组分熔融或溶解性能，当脂溶性营养素和抗氧化剂加热条件下容易形成均一油相时，可不加入该组分。

本发明中，含有辛烯基琥珀酸淀粉酯的水相作为微胶囊的壁材组分，还可以包含抗氧化剂例如vc钠和其他组分。

作为优选，所述的辛烯基琥珀酸淀粉酯与芯材的质量比为1∶(0.5～1.55)。

所述交联试剂为三偏磷酸钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、三氯氧磷、乙二醛和环氧氯丙烷的一种或多种。

本发明中，所述的交联试剂与所述的辛烯基琥珀酸淀粉酯的质量比为1：20～30，便于控制合适的交联程度。

所述造粒的方法为喷雾法或挤压成型法，优选为喷雾法。

所述的交联是控制造粒得到的粒子的湿度为1～20％(优选为7～15％)，在40～80度(优选为40～70)度下加热1～5小时。

本发明中，根据所加入的交联试剂的种类不同，后续交联过程中的需要控制的ph值有所不同，一般通过加入碱性溶液维持ph值为6.5～8.0；作为优选，所述交联试剂为三偏磷酸钠、六偏磷酸钠或三聚磷酸钠时，通过加入碱性溶液维持ph值为7.0～8.0；当所述的交联试剂为乙二醛时，交联过程可直接进行。

进一步的所述的碱性溶液为碳酸钠溶液或碳酸氢钠溶液。所述的碱性溶液可以在造粒前或造粒后加入。

在一优选实施例中，其具体步骤如下：

(1)将芯材熔融或溶解成为油相，将辛烯基琥珀酸淀粉酯溶于水成为水相；

(2)在剪切、均质、微射流、空化乳化、超重力等乳化作用下将水油两相混合，得到均一稳定的水包油型乳化液；

(3)乳化结束后向乳化液中加入交联试剂，混合均匀后迅速喷雾干燥，得到成型的微胶囊；

(4)在流化床中控制微胶囊表面交联的程度，得到脂溶性营养素微胶囊。

本发明还提供了一种由上述方法制备得到的脂溶性营养素微胶囊。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

(1)在存储过程中，不发生结块、变色现象。

(2)营养素的稳定性提高，40℃2个月营养素含量下降率减少63％以上，与明胶制备的va产品相当。

(3)25℃冷水不溶解，能够有效避免水汽对营养素的不利影响。

具体实施方式

实施例1

1、取辛烯基琥珀酸淀粉酯196g，加水400g，搅拌均匀后，加热至85℃，并保持30min，后降温至65℃，加入37g白糖，5gvc钠，混合均匀，得到辛烯基琥珀酸淀粉酯溶液。

2、取维生素a醋酸酯结晶235g(va结晶含量273万iu/g)，加入40gbht，搅拌均匀，加热至65℃并保持温度至结晶完全熔融形成芯材。

3、在10000r/min高速剪切条件下将芯材缓慢加入辛烯基琥珀酸淀粉酯溶液中并混合均匀，得到乳化液。然后加入9.3g三偏磷酸钠，搅拌溶解后在500bar均质压力下均质3次。喷雾造粒，流化床中去除粒子表面的淀粉粒，得到粒子含水量10.5％，雾化喷入碳酸钠水溶液，控制ph值在8.0，再将粒子在70℃密闭条件下加热4h，完成交联后，干燥至产品最终含水量2.4％。

对比例1：

2、取维生素a醋酸酯结晶235g(va结晶含量273万iu/g)，加入40gbht，搅拌均匀，加热至65℃并保持温度至结晶完全熔融形成芯材。

3、在10000r/min高速剪切条件下将芯材缓慢加入辛烯基琥珀酸淀粉酯溶液中并混合均匀，得到乳化液。然后在500bar均质压力下均质3次。喷雾造粒，流化床中去除粒子表面的淀粉粒，60℃加热30min，干燥至产品最终含水量2.7％。

将实施例1和对比例1的微胶囊进行检测，结果如表1所示。

表1实施例1和对比例1的微胶囊产品性能对比

实施例2(制备32.5万va棕榈酸酯)：

1、取辛烯基琥珀酸淀粉酯184g，加水420g，搅拌均匀后，加热至85℃，并保持30min，后降温至65℃，加入100g糊精，92g白糖，5gvc钠，混合均匀，得到辛烯基琥珀酸淀粉酯溶液。

2、取维生素a棕榈酸酯结晶92g(va棕榈酸酯结晶含量176万iu/g)，加入3.5g乙氧基喹啉，搅拌均匀，加热至65℃并保持温度至结晶完全熔融形成芯材。

3、在11000r/min高速剪切条件下将芯材缓慢加入辛烯基琥珀酸淀粉酯溶液中并混合均匀，得到乳化液。然后加入8.5g六偏磷酸钠，搅拌溶解后在500bar均质压力下均质3次。喷雾造粒，流化床中去除粒子表面的淀粉粒，得到粒子含水量13.3％，雾化喷入碳酸钠水溶液，控制ph值在6.5，再将粒子在65℃密闭条件下加热3h，完成交联后，干燥至产品最终含水量2.2％。

对比例2(制备32.5万va棕榈酸酯)：

2、取维生素a棕榈酸酯结晶92g(va棕榈酸酯结晶含量176万iu/g)，加入3.5g乙氧基喹啉，搅拌均匀，加热至65℃并保持温度至结晶完全熔融形成芯材。

3、在11000r/min高速剪切条件下将芯材缓慢加入辛烯基琥珀酸淀粉酯溶液中并混合均匀，得到乳化液。然后在500bar均质压力下均质3次。喷雾造粒，流化床中去除粒子表面的淀粉粒，60℃加热30min，干燥至产品最终含水量2.9％。

将实施例2和对比例2的微胶囊进行检测，结果如表2所示。

表2实施例2和对比例2的微胶囊产品性能对比

实施例3(制备50％ve)：

1、取辛烯基琥珀酸淀粉酯200g，加水580g，搅拌均匀后，加热至85℃，并保持30min，后降温至65℃，加入100g糊精，混合均匀，得到辛烯基琥珀酸淀粉酯溶液。

2、取维生素e醋酸酯300g(ve醋酸酯含量为99.3％)，加入0.12g没食子酸丙酯，搅拌均匀，加热至65℃并保持温度至结晶完全熔融形成芯材。

3、在9000r/min高速剪切条件下将芯材缓慢加入辛烯基琥珀酸淀粉酯溶液中并混合均匀，得到乳化液。然后加入7.5g乙二醛，搅拌溶解后在500bar均质压力下均质3次。喷雾造粒，流化床中去除粒子表面的淀粉粒，65℃密闭条件下加热3h，完成交联后，干燥至产品最终含水量2.4％。

对比例3(制备50％ve)：

2、取维生素e醋酸酯300g(ve醋酸酯含量为99.3％)，加入0.12g没食子酸丙酯，搅拌均匀，加热至65℃并保持温度至结晶完全熔融形成芯材。

3、在9000r/min高速剪切条件下将芯材缓慢加入辛烯基琥珀酸淀粉酯溶液中并混合均匀，得到乳化液。然后在500bar均质压力下均质3次。喷雾造粒，流化床中去除粒子表面的淀粉粒，60℃加热30min，干燥至产品最终含水量2.4％。