專利名稱：類胡蘿卜素乳液及微膠囊的制備方法
技術領域：
本發明涉及醫藥、食品、保健食品加工應用技術領域，涉及一種類胡蘿卜素乳液及微膠囊的制備方法。
背景技術：
近年來，營養與健康已逐漸成為新世紀食品消費的主流。目前，世界約10%的成年人處于亞健康狀態，而且肥胖、肝炎、高血壓、高血糖、動脈硬化和癌癥等慢性病的發病率也逐年上升。因此，發展保健食品，特別是具有抗氧化、抗病毒、降血脂、增強免疫功能的保健食品以改善亞健康人群的健康狀態，對提升我國國民的整體身體素質，保障我國持續、快速、健康的發展具有重要的理論和現實意義。然而，許多具有重要生理功能的食品配料，如類胡蘿卜素、不飽和脂肪酸、維生素、植物留醇等水溶性較差，對光、熱、氧敏感，容易發生降解，這都嚴重限制了其作為功能因子在食品中的應用，因此最大限度保留功能因子活性，改善其水溶性，提高它們在功能食品中的穩定性和生物利用率是功能食品發展亟需要解決的難點問題。如今，乳液作為生物活性物質(藥物)載體功能的開發已成為醫藥、食品行業的一個熱點。將食品功能因子制成乳液，不僅使其水溶性得到改善，而且克服了天然食品中功能因子生物利用率低、穩定性差等問題，同時還具有靶向性和緩釋性等優點。將類胡蘿卜素制成穩定的乳狀液的專利有EP0551638，CN1079218A, CN1109329A，雖然在類胡蘿卜素的水溶性方面有所改善，但是制備所得乳狀液中類胡蘿卜素的化學穩定性尚未得到較大的提高。 專利CN101112359A，CN101129331A及CN101143132A等制備所得乳液粒徑小，透明度高，但類胡蘿卜素載量有限，且未添加相應抗氧化劑，從而使乳液在食品體系應用過程中化學穩定性差，此外專利CN101143132A中用到了正己烷等有機溶劑，從而使其在食品體系應用過程中受到一定限制。乳液制備過程中一般需要添加乳化劑，但傳統的乳化劑通常只具有乳化功能，而對保持乳液和功能因子的穩定性有很大局限性。應用聚甘油酯、蔗糖酯等小分子乳化劑有助于乳液的形成，乳液粒徑小，但分散相液滴表面形成的界面膜機械強度低，抗液滴聚結能力差，儲藏周期短。蛋白質類乳化劑(酪蛋白酸鈉、￠-乳球蛋白等)既具有乳化性能，又能在界面上形成一定剛性的吸附膜，通過位阻作用和靜電力作用抑制液滴團聚，進而保持乳液穩定性。但是，以蛋白質為乳化劑制備的乳液易受溫度、PH值、離子強度等的影響，降低其對環境適應能力，無法滿足食品配料發展的要求。
發明內容
本發明的目的是提供一種類胡蘿卜素乳液及微膠囊的制備方法。本發明提供的制備類胡蘿卜素雙層乳液的方法，包括如下步驟I)將帶負電荷的乳化劑A與水混勻得到水相A ；將帶正電荷的乳化劑B與水混勻得到水相B ；
將含有類胡蘿卜素的植物油懸浮液、食用植物油和抗氧化劑混勻得到油相；2)將所述步驟I)所得油相與所述水相A混合進行剪切乳化，再進行高壓均質，得到類胡蘿卜素單層乳液；3)將所述步驟2)所得類胡蘿卜素單層乳液與所述水相B混合進行剪切乳化，再進行高壓均質，得到所述類胡蘿卜素雙層乳液。上述方法所述步驟I)中，所述乳化劑A選自￠-乳球蛋白、酪蛋白酸鈉、卵磷脂、 硬脂酸鉀、硬脂酰乳酸鈣、聚甘油酯、阿拉伯膠和大豆多糖中的至少一種；所述乳化劑B選自￠-乳球蛋白、殼聚糖、卡拉膠和果膠中的至少一種；所述含有類胡蘿卜素的植物油懸浮液中，所述類胡蘿卜素選自番茄紅素和￠-胡蘿卜素中的至少一種；所述食用植物油選自大豆油、葵花籽油和橄欖油中的至少一種；所述抗氧化劑選自維生素E、維生素C棕櫚酸酯和BHT中的至少一種；所述含有類胡蘿卜素的植物油懸浮液也可只由所述類胡蘿卜素和所述食用植物油組成；其中，所述類胡蘿卜素選自番茄紅素和￠-胡蘿卜素中的至少一種；所述食用植物油選自大豆油、葵花籽油和橄欖油中的至少一種；所述將含有類胡蘿卜素的植物油懸浮液、食用植物油和抗氧化劑混勻步驟中，溫度為 120-180°C ；所述含有類胡蘿卜素的植物油懸浮液中，所述類胡蘿卜素的質量百分含量為 10-30%，具體為 30% ；所述帶負電荷的乳化劑A在所述水相A中的質量百分含量為0. 8-12 %，具體為或12% ;所述帶正電荷的乳化劑B在所述水相B中的質量百分含量為
0.8-10%，具體為 I. 25%,2%,2. 5%或 2. 4% ；步驟2)中，所述油相與水相A的質量比為I : 5-20,具體為I : 10 ;所述混合步驟中，油相的溫度為120-180°C，水相A的溫度為50-70°C ;所述剪切乳化步驟中，溫度為 50-70°C，剪切乳化的速度為5000-20000轉/分鐘，具體為10000轉/分鐘，時間為5_20分鐘，具體為15分鐘；所述高壓均質步驟中，壓力為25-80MPa，具體為60MPa，循環次數為2_4 次；步驟3)中，所述步驟2)所得類胡蘿卜素單層乳液與所述水相B的質量比為
I 0.5-2.0，具體為I : I ;所述混合步驟中，步驟2)所得類胡蘿卜素單層乳液與水相B 的混合溫度為50-70°C ;所述剪切乳化步驟中，剪切乳化的速度為5000-20000轉/分鐘， 具體為10000轉/分鐘，時間為5-20分鐘，具體為10分鐘；所述高壓均質步驟中，壓力為 25-100MPa，具體為60MPa，循環次數為2-4次。按照上述方法制備得到的類胡蘿卜素雙層乳液，也屬于本發明的保護范圍，其中， 所述類胡蘿卜素雙層乳液中，類胡蘿卜素的質量百分含量為1_2%，具體為2%。本發明還提供了一種制備類胡蘿卜素膠囊的方法，包括如下步驟將前述類胡蘿卜素雙層乳液噴霧干燥，得到所述類胡蘿卜素膠囊。所述噴霧干燥步驟中，進風溫度為160-220°C，具體為180°C ;出風溫度為 70-110°C具體為 85。。。按照上述方法制備得到的類胡蘿卜素膠囊，也屬于本發明的保護范圍，其中，所述類胡蘿卜素膠囊中，類胡蘿卜素的質量百分含量為1-10.5%，具體為10.5%，粒徑為500_1000nm。上述方法的流程圖如圖I所示。此外，以本發明提供的類胡蘿卜素雙層乳液或類胡蘿卜素膠囊為活性成分的產品，也屬于本發明的保護范圍。所述產品具體為食品、藥品和化妝品中的至少一種。本發明提供的類胡蘿卜素雙層乳液及微膠囊，具有以下特點I、制備方法簡便易行，可以進行工業化大生產，制備過程中類胡蘿卜素損失少；所用到的乳化劑及微膠囊壁材具有良好的生物兼容性，可生物降解，材料來源廣。2、針對脂溶性類胡蘿卜素，類胡蘿卜素乳液既可以解決其水溶性，又可擴大其使用范圍。
圖I為本方法的流程圖。圖2為實施例I制備所得類胡蘿卜素雙層乳液的粒徑分布圖。圖3為實施例I制備所得類胡蘿卜素雙層乳液的電位分布圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步闡述，但本發明并不限于以下實施例。所述方法如無特別說明均為常規方法。所述原料如無特別說明均能從公開商業途徑而得。所述百分比或百分含量如無特別說明，均為質量百分比或質量百分含量。所述測試方法如無特別說明，均為常規方法。實施例II)稱取番茄紅素的質量百分含量為30%的番茄紅素植物油懸浮液13. 33g，食用橄欖油18. 5克，抗氧化劑維生素C棕櫚酸酯0. 05克和維生素E 0. 05克，邊加熱邊混合，待溫度升至140度，保持I分鐘，番茄紅素充分溶解后得到油相；2)將該油相立即轉移到200g含阿拉伯膠(5%)的水相A中，溫度控制在70°C，進行高速剪切，速率控制在10000轉/分鐘，時間lOmin，然后轉入高壓均質機中，循環三次，均質壓力達到25MPa，得到番茄紅素單層乳狀液；3)將步驟2)所得番茄紅素單層乳狀液緩慢的加入到含200g含殼聚糖(I. 25% ) 的水相B中，高速剪切10分鐘后轉入高壓均質機，循環3次，壓力控制在60MPa，得到番茄紅素雙層乳液。該雙層乳液中，番茄紅素的質量百分含量為I %。該實施例制備所得雙層乳液中顆粒的粒徑分布及電位圖分別如圖2和圖3所示。由圖2可知，該雙層乳液中顆粒分布均勻；由圖3可知，該雙層乳液具有非常好的穩定性。該雙層乳液放置30天后，電位圖測定結果與圖3無實質性差別，電位基本保持不變。實施例2 I)稱取￠-胡蘿卜素的質量百分含量為30%的￠-胡蘿卜素乳油13. 33克，食用大豆油5克，維生素C棕櫚酸酯0. 5克，維生素E 0. 5克，邊加熱邊混合，升溫至160°C，保持 5分鐘得到油相；2)將該油相立即轉移到200g含大豆多糖(8% )的水相A中，高速剪切，速率控制在10000轉/分鐘，時間lOmin，溫度控制在50°C，然后轉入高壓均質機中，循環三次，均質壓力60MPa，得到P -胡蘿卜素單層乳狀液；3)將步驟2)所得￠-胡蘿卜素單層乳狀液緩慢的加入到200g含殼聚糖(2% ) 的水相B中，邊加入邊用高速剪切乳化攪拌10分鐘后，轉入高壓均質機，循環3次，壓力控制在80MPa，得到胡蘿卜素雙層乳液。該雙層乳液中，￠-胡蘿卜素的質量百分含量為I %。該實施例制備所得雙層乳液中顆粒的粒徑分布及電位圖與圖2和圖3無實質性差別，此處不再贅述。實施例3 I)稱取@ -胡蘿卜素的質量百分含量為30%的@ -胡蘿卜素乳油26. 67克,食用橄欖油4. 33克，維生素C棕櫚酸酯0. 5克，維生素E 0. 5克，邊加熱邊混合，升溫至140°C， 保持5分鐘得到油相；2)將該油相立即轉移到200g含大豆多糖(10% )的水相A中，高速剪切，速率控制在10000轉/分鐘，時間lOmin，溫度控制在70°C，然后轉入高壓均質機中，循環三次，均質壓力達到60MPa，得到P -胡蘿卜素單層乳液；3)將步驟2)所得P -胡蘿卜素單層乳液緩慢的加入到含殼聚糖(2. 5% )的水相B中，邊加入邊用高速剪切乳化攪拌，10分鐘后，轉入高壓均質機，循環6次，壓力控制在 80MPa，得到￠-胡蘿卜素雙層乳液。該雙層乳液中，￠-胡蘿卜素的質量百分含量為2%。該實施例制備所得雙層乳液中顆粒的粒徑分布及電位圖與圖2和圖3無實質性差別，此處不再贅述。實施例4 I)稱取番茄紅素的質量百分含量為30%的番茄紅素植物油懸浮液13. 33克，食用大豆油4. 5克，維生素C棕櫚酸酯0. 7克，維生素E 0. 8克，邊加熱邊混合，升溫至140°C，保持5分鐘得到油相；2)將該油相立即轉移到200g含阿拉伯膠(12% )的水相A中，高速剪切，速率控制在10000轉/分鐘，時間lOmin，溫度控制在60°C，然后轉入高壓均質機中，循環三次，均質壓力60MPa，得到番茄紅素單層乳液；3)將步驟2)所得番茄紅素單層乳液緩慢的加入含殼聚糖(2. 4% )的水相B中，邊加入邊用高速剪切乳化劑機攪拌10分鐘后，轉入高壓均質機，循環3次，壓力控制在60MPa， 得到番茄紅素雙層乳液。該雙層乳液中，番茄紅素的質量百分含量為I %。該實施例制備所得雙層乳液中顆粒的粒徑分布及電位圖與圖2和圖3無實質性差別，此處不再贅述。實施例5 :10%番茄紅素膠囊的制備I)稱取番茄紅素的質量百分含量為30%的番茄紅素植物油懸浮液13. 33克，食用大豆油2. 5克，維生素C棕櫚酸酯0. 7克，維生素E 0. 8克，邊加熱邊混合，升溫至160度， 保持5分鐘得到油相；2)將該油相立即轉移到200g含阿拉伯膠(10% )的水相A中，高速剪切，速率控制在10000轉/分鐘，時間lOmin，溫度控制在70°C，然后轉入高壓均質機中，循環三次，均質壓力60MPa，得到番茄紅素單層乳液；3)將步驟2)所得番茄紅素單層乳液緩慢的加入到含殼聚糖(2% )水相B中，邊加入邊用高速剪切乳化劑機攪拌10分鐘后，轉入高壓均質機，循環3次，壓力控制在60MPa，得到番茄紅素雙層乳液。4)將所得番茄紅素雙層乳狀液經噴霧干燥，進風溫度為180°C，出風溫度為70°C， 得到番茄紅素微膠囊。該微膠囊中，番茄紅素的質量百分含量為10.5%，微膠囊的粒徑為 lOOOnm。實施例6 :10% @ -胡蘿卜素膠囊的制備I)稱取￠-胡蘿卜素的質量百分含量為30%的￠-胡蘿卜素植物油懸浮液13. 33 克，食用植物油5克，維生素C棕櫚酸酯0. 5克，維生素E 0. 5克，邊加熱邊混合，升溫至 160°C，保持5分鐘得到油相；2)將該油相立即轉移到200g含大豆多糖(10% )的水相A中，高速剪切，速率控制在10000轉/分鐘，時間lOmin，溫度控制在60°C，然后轉入高壓均質機中，循環三次，均質壓力60MPa，得到P -胡蘿卜素單層乳液；3)將步驟2)所得P -胡蘿卜素單層乳液緩慢的加入到含殼聚糖(2. 5% )水相 B中，邊加入邊用高速剪切乳化攪拌10分鐘后，轉入高壓均質機，循環3次，壓力控制在 60MPa，得到￠-胡蘿卜素雙層乳液。4)將所得￠-胡蘿卜素層乳狀液經噴霧干燥，進風溫度為200°C，出風溫度為 100°C，得到e -胡蘿卜素微膠囊。該微膠囊中，胡蘿卜素的質量百分含量為10%，膠囊的粒徑為1200nm。實施例7 :5% @ -胡蘿卜素膠囊的制備I)稱取￠-胡蘿卜素的質量百分含量為30%的￠-胡蘿卜素植物油懸浮液6. 15 克，食用植物油11. 15克，維生素C棕櫚酸酯0.5克，維生素E 0.5克，邊加熱邊混合，升溫至140°C，保持5分鐘得到油相；2)將該油相立即轉移到200g含大豆多糖(10% )的水相A中，高速剪切，速率控制在10000轉/分鐘，時間lOmin，溫度控制在70°C，然后轉入高壓均質機中，循環三次，均質壓力60MPa，得到P -胡蘿卜素單層乳液；3)將步驟2)所得P -胡蘿卜素單層乳液緩慢的加入到含殼聚糖(2. 5% )水相 B中，邊加入邊用高速剪切乳化攪拌10分鐘后，轉入高壓均質機，循環3次，壓力控制在 60MPa，得到￠-胡蘿卜素雙層乳液。4)將所得￠-胡蘿卜素層乳狀液經噴霧干燥，進風溫度為180°C，出風溫度為 90°C，得到￠-胡蘿卜素微膠囊。該微膠囊中，￠-胡蘿卜素的質量百分含量為5.2%，微膠囊的粒徑為lOOOnm。
權利要求
1.一種制備類胡蘿卜素雙層乳液的方法，包括如下步驟1)將帶負電荷的乳化劑A與水混勻得到水相A；將帶正電荷的乳化劑B與水混勻得到水相B ；將含有類胡蘿卜素的植物油懸浮液、食用植物油和抗氧化劑混勻得到油相；2)將所述步驟I)所得油相與所述水相A混合進行剪切乳化，再進行高壓均質，得到類胡蘿卜素單層乳液；3)將所述步驟2)所得類胡蘿卜素單層乳液與所述水相B混合進行剪切乳化，再進行高壓均質，得到所述類胡蘿卜素雙層乳液。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于所述步驟I)中，所述乳化劑A選自￠-乳球蛋白、酪蛋白酸鈉、卵磷脂、硬脂酸鉀、硬脂酰乳酸鈣、聚甘油酯、阿拉伯膠和大豆多糖中的至少一種；所述乳化劑B選自￠-乳球蛋白、殼聚糖、卡拉膠和果膠中的至少一種；所述含有類胡蘿卜素的植物油懸浮液中，所述類胡蘿卜素選自番茄紅素和￠-胡蘿卜素中的至少一種；所述食用植物油選自大豆油、葵花籽油和橄欖油中的至少一種；所述抗氧化劑選自維生素E、維生素C棕櫚酸酯和BHT中的至少一種；所述將含有類胡蘿卜素的植物油懸浮液、食用植物油和抗氧化劑混勻步驟中，溫度為 120-180°C ；所述含有類胡蘿卜素的植物油懸浮液中，所述類胡蘿卜素的質量百分含量為 10% -30%，具體為 30% ；所述帶負電荷的乳化劑A在所述水相A中的質量百分含量為0. 8-12% ;所述帶正電荷的乳化劑B在所述水相B中的質量百分含量為0. 8-10% ；所述含有類胡蘿卜素的植物油懸浮液、食用植物油和抗氧化劑的質量比為1-14 4-19 0. 1-4，具體為 13. 3 : 4.5 : 1.5。
3.根據權利要求1-2任一所述的方法，其特征在于所述步驟2)中，所述油相與所述水相A的質量比為I : 5-20，具體為I : 10;所述混合步驟中，所述油相的溫度為 120-180°C，所述水相A的溫度為50-70°C;所述剪切乳化步驟中，溫度為50_70°C，剪切乳化的速度為5000-20000轉/分鐘，具體為10000轉/分鐘，時間為5_20分鐘，具體為10分鐘； 所述高壓均質步驟中，壓力為25-80MPa，具體為60MPa，循環次數為2_4次，具體為3次；所述步驟3)中，所述步驟2)所得類胡蘿卜素單層乳液與所述水相B的質量比為 I 0.5-2.0，具體為I : I ;所述混合步驟中，所述步驟2)所得類胡蘿卜素單層乳液與所述水相B的混合溫度為50-70°C;所述剪切乳化步驟中，剪切乳化的速度為5000-20000轉/ 分鐘，具體為10000轉/分鐘，時間為5-20分鐘，具體為10分鐘；所述高壓均質步驟中，壓力為25-80MPa，具體為60MPa，循環次數為2_4次，具體為3次。
4.權利要求1-3任一所述方法制備得到的類胡蘿卜素雙層乳液。
5.根據權利要求4所述的類胡蘿卜素雙層乳液，其特征在于所述類胡蘿卜素雙層乳液中，類胡蘿卜素的質量百分含量為1_2%，具體為2%。
6.一種制備類胡蘿卜素微膠囊的方法，包括如下步驟將權利要求4或5所述類胡蘿卜素雙層乳液噴霧干燥，得到所述類胡蘿卜素微膠囊。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于所述噴霧干燥步驟中，進風溫度為160-220°C，出風溫度為 70-1IO0C o
8.權利要求6或7所述方法制備得到的類胡蘿卜素微膠囊。
9.根據權利要求8所述的類胡蘿卜素微膠囊，其特征在于所述類胡蘿卜素微膠囊中， 類胡蘿卜素的質量百分含量為5-10. 5%，具體為10. 5%，粒徑為600-1500nm。
10.以權利要求4或5所述類胡蘿卜素雙層乳液、權利要求8或9所述類胡蘿卜素微膠囊為活性成分的產品。
全文摘要
本發明公開了一種類胡蘿卜素乳液及微膠囊的制備方法。該方法利用乳化劑分子在乳液界面上的靜電力相互作用，應用兩步均質法制備類胡蘿卜素雙層乳液，并可經進一步干燥制備類胡蘿卜素微膠囊。本方法具有制備簡便易行，所用乳化劑及微膠囊壁材具有良好的生物兼容性，可生物降解，材料來源廣；類胡蘿卜素乳液及微膠囊的物理化學穩定性好，貨架期長等特點，乳液中類胡蘿卜素載量可達2％，微膠囊中類胡蘿卜素載量可達10％。
文檔編號A23L1/29GK102525923SQ20121003529
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月16日 優先權日2012年2月16日
發明者侯占群, 劉雨薇, 高彥祥 申請人:中國農業大學