不使用有机溶剂制备冷水分散型类胡萝卜素微囊粉的方法

摘要

本发明提供一种不使用有机溶剂制备冷水分散型类胡萝卜素微囊粉的方法。具体步骤为：a）将类胡萝卜素晶体悬浮于含有抗氧化剂、保护性胶体和至少一种非离子型乳化剂的水溶液中；b）将步骤a）得到的溶液在氮气保护下研磨、均质，使晶体颗粒粉碎并稳定悬浮；c）将步骤b)得到的溶液通过加热设备微细化悬浮颗粒，形成乳液；d）将保护性胶体溶解在步骤c）所得乳液中进行二次包埋，脱水干燥成粉末状颗粒。本发明的方法不使用有机溶剂或植物油以使类胡萝卜素增溶，解决了现有溶剂法和高温熔融法溶剂残留，载量低等问题。本发明在整个步骤中未使用有机溶剂，工艺绿色环保；没有高温处理的过程，不产生反式异构体，载量高，活性成分损失少。

权利要求

1.一种不使用有机溶剂制备冷水分散型类胡萝卜素微囊粉的方法，其特征在于,由如下步骤完成：a)将类胡萝卜素晶体悬浮于含有抗氧化剂、保护性胶体和至少一种非离子型乳化剂的水溶液中；

b)将步骤a)得到的类胡萝卜素晶体混悬液在氮气保护下研磨、均质，使晶体颗粒粉碎并稳定悬浮；

c)将步骤b)的类胡萝卜素晶体稳定混悬液通过加热设备微细化悬浮颗粒，形成乳液；

d)将保护性胶体和填充剂溶解在步骤c)所得乳液中进行二次包埋，脱水干燥成粉末状颗粒，所述填充剂为麦芽糊精、低聚麦芽糖、单糖或双糖；

其中，所述的非离子型乳化剂为蔗糖酯、聚甘油脂肪酸酯、聚山梨酯、单双甘油酯中的一种或两种以上以任意比例组成的混合物；

步骤c)中所述的加热温度为90～133℃，加热时间2s～60s；

步骤a)中所述的非离子型乳化剂与类胡萝卜素晶体的质量比为0.01～20:1；

所述的保护性胶体为阿拉伯胶、改性淀粉中的一种或两种以任意比例组成的混合物。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的类胡萝卜素晶体为β-胡萝卜素、叶黄素、玉米黄质、番茄红素、虾青素、岩藻黄质、隐黄质、辣椒红素、斑蝥黄质中的一种或两种以上以任意比例组成的混合物。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b)中所述的研磨采用球磨机或砂磨机。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤d)中所述的干燥采用喷雾干燥或喷雾淀粉床流化干燥。

5.如权利要求1～4的任一项所述的方法制备的冷水分散型类胡萝卜素微囊粉。

说明书

不使用有机溶剂制备冷水分散型类胡萝卜素微囊粉的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种不使用有机溶剂制备冷水分散型类胡萝卜素微囊粉的方法，更具体地说，该方法制备一种冷水分散速溶、活性成分稳定的类胡萝卜素微囊粉。且此工艺摒弃有机溶剂或油相高温熔融方法的缺点，更有利于食品安全。

背景技术

[0002] 类胡萝卜素是一类重要的天然色素的总称，普遍存在于动物、高等植物、真菌和藻类中。类胡萝卜素是含40个碳的类异戊烯聚合物。类胡萝卜素构成了从黄色到红色的一组颜色，除八氢番茄红素、六氢番茄红素等少数几种类胡萝卜素无色外，绝大多数类胡萝卜素呈黄色、橙色或红色，他们的颜色因共轭双键的数目不同而变化，共轭双键的数目越多，颜色越移向红色。迄今为止，被发现的天然类胡萝卜素已达700多种，根据化学结构的不同可以将其分为两类，一类是胡萝卜素(如β-胡萝卜素、番茄红素)，另一类是叶黄素(如叶黄素、玉米黄质、虾青素)。

[0003] 类胡萝卜素是人体内维生素A的主要来源。类胡萝卜素不溶于水，在脂肪或油类中也只有极低的溶解，且这些类胡萝卜素对光、氧、热等极不稳定。因此这些有限的溶解性和对环境的高敏感性，阻碍了其产品在食品、药品、饲料行业的直接应用。并且自然结构的粗结晶形式的类胡萝卜素人体吸收较为困难，生物利用度极低。作为着色剂使用时，染色效果也不达到预期效果。人们寻求多种形式的配置技术以解决类胡萝卜素的应用。尤其是将类胡萝卜素制成冷水可分散的粉状制剂，更宽广的应用领域使其成为受欢迎的添加方式。并且已有下面一些文献在此领域进行了探索。

[0004] US 2861891将类胡萝卜素高温（140℃～150℃）溶于植物油中，并将此混溶物与胶体水溶液乳化、喷雾干燥制得干粉。但类胡萝卜素在植物油中溶解度有限，限制了其制备更高含量的微囊粉产品，而且类胡萝卜素微囊粉中加入植物油，进行如此高温的加热还会导致全反式异构体明显下降，且产品流动性差、表面渗油、抗压性差等问题。

[0005] CN 1942106A提供生产类胡萝卜素干粉的方法，该方法中使类胡萝卜素晶体悬浮于异丙醇/水共沸混合物中，并在55巴的压力和165℃的温度下溶解。然后与酪蛋白酸钠和海藻糖的水溶液乳化、浓缩并干燥。虽然此方法可以使类胡萝卜素晶体粒径保持在100～200nm的水平，但其制备过程存在大量有机溶剂与水溶性胶体的混合乳液，造成胶体变性，产品水溶性下降，包埋率降低，从而影响产品的冷水分散性能及活性成分的稳定性。

[0006] CN 1836652A提供了一种水分散性类胡萝卜素粉的制备方法，是将类胡萝卜素粗晶体溶于含有乳化剂、抗氧化剂的卤代烃或酯类溶剂中，并喷雾至乙醇或异丙醇中，过滤洗涤析出的类胡萝卜素加入胶体水溶液中均质，然后喷雾干燥成粉末。此法制备工艺过程复杂，需要使用大量有机溶剂，有机溶剂与保护性胶体水溶液混合脱溶时系统极易起泡，生产上不易控制，虽然较CN1942106A提供的方法中溶剂量减少，但仍会造成有机溶剂在终产品中的溶残问题。

发明内容

[0007] 本发明提供一种不使用有机溶剂制备冷水分散型类胡萝卜素微囊粉的方法，该方法摒弃上述有机溶剂増溶和高温熔融的方法，并能实现微囊制剂中更高的类胡萝卜素含量，迅速的冷水分散性，和更高的稳定性。

[0008] 本发明的目的是由如下技术方案来实现的。

[0009] 本发明的一种不使用有机溶剂制备冷水分散型类胡萝卜素微囊粉的方法，包括如下步骤：

[0010] a）将类胡萝卜素晶体悬浮于含有抗氧化剂、保护性胶体和至少一种非离子型乳化剂的水溶液中；

[0011] b）将步骤a）得到的类胡萝卜素晶体悬浮液在氮气保护下研磨、均质，使晶体颗粒粉碎并稳定悬浮；

[0012] c）将步骤b)的类胡萝卜素晶体稳定悬浮液通过加热设备微细化悬浮颗粒，形成乳液，晶体无定形；

[0013] d）将保护性胶体溶解在步骤c）所得乳液中进行二次包埋，然后脱水干燥成粉末状颗粒。

[0014] 本发明中，所述的非离子型乳化剂来源于食品、药品用表面活性剂。更适宜的选自蔗糖脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、聚山梨酯、单双甘油酯、磷脂中的一种或两种以上以任意比例组成的混合物。优选蔗糖脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、聚山梨酯、单双硬脂酸甘油酯中的一种或两种以上以任意比例组成的混合物。最优选的是蔗糖脂肪酸酯、聚山梨酯、单双甘油酯中的一种或者两种以上以任意比例组成的混合物。

[0015] 所述的蔗糖脂肪酸酯，亦称脂肪酸蔗糖酯、蔗糖酯，简称SE(SUGAR ESTERS)是由蔗糖和脂肪酸经酯化反应生成的单质或混合物。包括蔗糖硬脂酸酯、蔗糖油酸酯、蔗糖棕榈酸酯、蔗糖月桂酸酯，其亲水亲油平衡值（HLB值）优选6～16。

[0016] 所述的聚甘油脂肪酸酯，亦称聚甘油酯，包括聚合度在三聚到十聚的油酸、硬脂酸、月桂酸的脂肪酸酯。其亲水亲油平衡值（HLB值）优选8～18。

[0017] 所述的聚山梨酯，即聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯。

[0018] 所述的单双甘油酯，包括单月桂酸甘油酯，单、双硬脂酸甘油酯，单、双油酸甘油酯中的一种或两种以上任意比例的混合物。

[0019] 本发明中，步骤a)所述的非离子型乳化剂与类胡萝卜素晶体的质量比优选0.01～20:1，更优选0.01～10:1。

[0020] 本发明中，所述的保护性胶体选自阿拉伯胶、黄原胶、卡拉胶改性淀粉、明胶、酪蛋白酸钠、大豆分离蛋白、乳清分离蛋白、海藻酸钠等。本发明优选阿拉伯胶、改性淀粉中的一种或两种任意比例的混合物。保护性胶体与类胡萝卜素晶体的质量比为40～2:1。

[0021] 所述的阿拉伯胶为金合欢树胶精制而成，或经辛烯基琥珀酸酐（OSA）改性的阿拉伯胶。

[0022] 所述的改性淀粉为辛烯基琥珀酸酐（OSA）处理过的天然来源淀粉，包括玉米、蜡质玉米、木薯、大麦、小麦等。

[0023] 本发明中，所述的类胡萝卜素为β-胡萝卜素、叶黄素、玉米黄质、番茄红素、虾青素、隐黄质、辣椒红素、斑蝥黄质中的一种或两种以上以任意比例组成的混合物。本发明的微囊粉中优选类胡萝卜素含量为1～20%。

[0024] 本发明的冷水分散性类胡萝卜素微囊粉中不特别要求含有或不含有填充剂。含有的并可适用的填充剂包括麦芽糊精、低聚麦芽糖、玉米糖浆等淀粉衍生物，单糖、双糖、多糖等。

[0025] 本发明中，在步骤b）中所述的研磨，优选采用球磨机或砂磨机研磨的方式。

[0026] 本发明中，在步骤c）中所述的加热温度优选90～140℃，加热时间优选2s～60s。

[0027] 本发明中，在步骤d）中所述的干燥，优选采用喷雾干燥或喷雾淀粉床流化干燥的方式。

[0028] 本发明的另一个目的是提供由上述方法制备的冷水分散型类胡萝卜素微囊粉。本发明的方法得到的冷水分散型类胡萝卜素微囊粉，其活性成分粒子直径在100-400nm之间，是在水中分散时间小于20秒的微囊颗粒。

[0029] 本发明的冷水分散型类胡萝卜素微囊粉的制备方法，对类胡萝卜素粗晶体与乳化剂的混合液进行研磨，以使类胡萝卜素晶体微细化，其晶体直径小于0.6微米。优选非离子型乳化剂与类胡萝卜素晶体的质量比为0.01～10:1，适量的乳化剂对晶体颗粒的分散起着至关重要的作用，其制止微细晶体的团聚。反之，造成研磨过程的无效实施。另外，保护性胶体与乳化剂的组合形成特殊的亲水润湿表面结构，并保证本发明微囊产品优秀的冷水分散性。

[0030] 本发明的类胡萝卜素微囊粉是一种亚纳米级类胡萝卜素冷水可分散型微囊粉，乳化配方的好坏直接决定了研磨后乳液粒径的大小，而研磨设备与加热设备联用更能进一步降低乳液的粒径至100-400nm之间。用这种方法做成的类胡萝卜素微囊粉产品不仅能够冷水分散而且可以达到冷水速溶。更重要的是更小的粒径可以保证产品在实际应用过程中物理形态保持稳定，从而更有利于其商业化。

[0031] 本发明的有益效果：

[0032] ①本发明冷水分散型类胡萝卜素微囊粉的制备方法，在整个步骤中未使用有机溶剂，工艺绿色环保，无溶剂残留，更有利于食品安全。

[0033] ②本发明的制备方法，无高温过程，无植物油添加，避免类胡萝卜素顺反异构进行，产品包埋率高。

[0034] ③本发明的方法制备的冷水分散型类胡萝卜素微囊粉具有比常规产品更为优秀的冷水分散速溶性，其粒子直径在100-400nm之间，有利于人体快速吸收。

[0035] ④本发明的类胡萝卜素微囊粉稳定性好，经产品加速稳定性测试，产品含量稳定，适用于多种制剂形式。

附图说明

[0036] 图1.冷水分散型番茄红素微囊粉的加速稳定性试验结果

具体实施方式

[0037] 下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。如无特殊说明，所使用的实验方法均为常规方法，所用材料、试剂等均可从生物或化学公司购买。

[0038] 下述实施例所述“水中分散性”是指冷水分散型类胡萝卜素微囊颗粒向水中分散的速度，亦是颗粒润湿“下沉”的速度。并通过以下的实验方法测定：取150ml烧杯，并向其中加入100ml的25℃水，静置15～45s至水中无气泡、水面平静。取样品2g(精确到0.01g)从烧杯中央上方50mm迅速倒入水中，并计时样品全部润湿并“下沉”至杯底的时间，记录所需时间T（s），即水中分散时间。

[0039] 实施例1

[0040] 将100g叶黄素晶体、11g蔗糖硬脂酸酯、2g d-α生育酚、3g单月桂酸甘油酯、49g阿拉伯胶置于1000ml水中，升温至40℃，搅拌至晶体分散悬浮均一，得叶黄素混悬液；将此混悬液在氮气保护下，用砂磨机循环研磨120min、均质，使晶体颗粒粉碎并稳定悬浮；将此叶黄素晶体稳定悬浮液通过管道式加热器，加热器温度在125±2℃，时间25s，使晶体悬浮颗粒更为微细化，形成乳液，乳液中叶黄素晶体粒径为260nm(D50)，将乳液降温至60℃后，加入阿拉伯胶400g，低聚麦芽糖100g搅拌至完全溶解，所得乳液喷雾干燥成干粉，再进一步附聚造粒制得冷水分散型叶黄素微囊粉，其叶黄素含量为11.3%，其中反式叶黄素含量大于92.0%。水中分散时间为8s。

[0041] 实施例2

[0042] 将123gβ-胡萝卜素晶体、10g聚山梨酯80、6g单双硬脂酸甘油酯，96g改性淀粉（Hi Cap100由National Starch USA提供），6gdl-α生育酚置于2200ml水中，升温至46℃，搅拌至晶体分散悬浮均一，得β-胡萝卜素混悬液；将此混悬液在氮气保护下，用球磨机循环研磨120min、均质，使晶体颗粒粉碎并稳定悬浮；将此β-胡萝卜素晶体稳定悬浮液通过管道式加热器，加热器温度在113℃，时间43s，使晶体悬浮颗粒更为微细化，形成乳液，乳液中β-胡萝卜素晶体粒径为120nm(D50)，乳液降温至40℃后，加入改性淀粉620g，低聚麦芽糖70g搅拌至完全溶解，所得乳液喷雾干燥成干粉，最终得冷水分散型β-胡萝卜素微囊粉，其β-胡萝卜素含量为12.8%。水中分散时间为6s。

[0043] 实施例3

[0044] 将62g番茄红素晶体、5g聚甘油脂肪酸酯、3g单双硬脂酸甘油酯，9g混合生育酚、113g改性淀粉（Hi Cap100由National Starch USA提供）置于1900ml水中，升温至43℃，搅拌至晶体分散悬浮均一，得番茄红素晶体混悬液；将此混悬液在氮气保护下，用砂磨机循环研磨120min，均质，使晶体颗粒粉碎并稳定悬浮；将此番茄红素晶体稳定悬浮液通过管道式加热器，加热器温度在123℃，时间35s，使晶体悬浮颗粒更为微细化，形成乳液，乳液中番茄红素晶体粒径为380nm(D50)，乳液降温至40℃后，加入改性淀粉790g，低聚麦芽糖170g搅拌至完全溶解，所得乳液采用离心雾化器喷入淀粉床内，并分离淀粉得粗产品颗粒，再进一步干燥制得冷水分散型微囊颗粒，其番茄红素含量为5.23%。水中分散时间为11s。且产品稳定性佳。

[0045] 实施例4

[0046] 将87g玉米黄质晶体、5.4g聚甘油脂肪酸酯、3.2g单双硬脂酸甘油酯，9.1g混合生育酚、120g改性淀粉（Hi Cap100由National Starch USA提供）置于1200ml水中，升温至43℃，搅拌至晶体分散悬浮均一，得玉米黄质晶体混悬液；将此混悬液在氮气保护下，用砂磨机循环研磨120min，均质，使晶体颗粒粉碎并稳定悬浮；将此玉米黄质晶体稳定悬浮液通过管道式加热器，加热器温度在133℃，时间15s，使晶体悬浮颗粒更为微细化，形成乳液，乳液中玉米黄质晶体粒径为450nm(D50)，乳液降温至40℃后，加入改性淀粉860g，搅拌至完全溶解，所得乳液采用离心雾化器喷入淀粉床内，并分离淀粉得粗产品颗粒，再进一步干燥制得冷水分散型微囊颗粒，其玉米黄质含量为5.61%。水中分散时间为8s。且产品稳定性佳。

[0047] 实施例5冷水分散型番茄红素微囊粉加速稳定性试验

[0048] 采用实施例3的方法制备的冷水分散型番茄红素微囊粉，进行加速试验，检测其稳定性。

[0049] 参照《中国药典》2005版，附录XIXC原料药与药物制剂稳定性试验指导原则。

[0050] 具体方法为：将番茄红素微囊粉开口置于适宜的洁净容器中，60℃下放置15天，于每天取样，按稳定性重点考察项目番茄红素含量进行检测。结果见图1。

[0051] 由图1可知，用本发明的方法制得的番茄红素微囊粉在60℃、开口容器中放置15天，在整个放置时间中，番茄红素含量基本没有变化，15天后也很好的保持原有（0天）含量，说明本发明的方法微囊化的番茄红素稳定性极好。

[0052] 实施例6冷水分散型番茄红素微囊粉与未微囊化的番茄红素高温稳定性对比[0053] 采用实施例3制备的冷水分散型番茄红素微囊粉（样品1）与未微囊化的番茄红素（样品2）进行高温加速试验，对比其稳定性。

[0054] 具体方法：将两对比产品分别取样5g置于表面皿中，铺成1～2mm厚的薄层，然后置于105℃热风箱内6h，每小时测定一次含量，结果如表1。

[0055] 表1.番茄红素微囊粉与未微囊化的番茄红素的高温稳定性对比

[0056]

[0057] 由表1的结果可知，本发明的方法制备的冷水分散型番茄红素微囊粉（样品1）在高温放置6个小时后，番茄红素含量基本没有变化，其降解率少于10%，与此相比，未微囊化的番茄红素在相同的条件下，其番茄红素含量显著降低，降解率达到50%以上，说明番茄红素用本发明的方法微囊化后，其稳定性大幅增加。