一种肠道靶向pH敏感性复凝聚微胶囊传输体系及其制备方法与应用

摘要

本发明提供了一种肠道靶向pH敏感性复凝聚微胶囊传输体系及其制备方法和应用，以羧甲基壳聚糖、阿拉伯胶分别为聚阳离子和聚阴离子构成复凝聚体系，调节pH值，使羧甲基壳聚糖与阿拉伯胶发生复凝聚反应，离心收集复凝聚相，采用京尼平交联，冷冻干燥后即得到所述肠道靶向pH敏感性复凝聚微胶囊传输体系。本发明既可以用于水溶性功能成分的包埋，又可用于脂溶性功能成分的包埋，可保护芯材免受胃液强酸性环境的破坏，将芯材安全输送到肠道进行靶向释放，拓展了复凝聚微囊化技术的实际应用领域。所述肠道靶向pH敏感性复凝聚微胶囊传输体系在模拟胃液中不离解、在模拟肠液中溶胀而具有较强稳定性，且工艺简单、安全、高效，易于大规模化生产。

权利要求

1.肠道靶向pH敏感性复凝聚微胶囊传输体系在牛血清白蛋白包埋中的应用，其特征在于具体包括以下步骤：（1）将含w/v 为2%的大豆油与w/v 为10%的牛血清白蛋白水溶液以体积比4:1混合，在

35℃、10000r/min乳化15min得到W/O乳状液；

（2）将W/O乳状液与阿拉伯胶溶液以体积比1:4比例混合，保持阿拉伯胶浓度为w/v 为

4%，3000r/min乳化3min，得到稳定的W/O/W乳状液；

（3）再将W/O/W乳状液与w/v 为1%的O-羧甲基壳聚糖等体积混合，调节pH值为3.0，25℃、200r/min搅拌1h得到牛血清白蛋白微胶囊；

（4）将所得牛血清白蛋白微胶囊分成3等份，分别放入w/v 为0.01%、0.03%和0.05%的京尼平水溶液中，在常温下交联6h，将交联的微胶囊经过冷冻干燥，即得具有肠道靶向pH敏感性的牛血清白蛋白微胶囊。

2.肠道靶向pH敏感性复凝聚微胶囊传输体系在二十二碳六烯酸包埋中的应用，其特征在于具体包括以下步骤：（1）将二十二碳六烯酸加入到w/v 为5%的阿拉伯胶溶液中，保持二十二碳六烯酸与阿拉伯胶的质量比为1:2，12000r/min 乳化5min得到稳定的O/W乳状液；

（2）再将O/W乳状液与w/v 为1%的O-羧甲基壳聚糖溶液等体积混合，调节pH值为6.0，25℃、200r/min搅拌1h得到二十二碳六烯酸微胶囊；

（3）将所得微胶囊分成3等份，均放入w/v 为0.05%的京尼平水溶液中，常温下分别反应

2h、6h和12h，将交联的微胶囊经过冷冻干燥，即得具有肠道靶向pH敏感性的二十二碳六烯酸微胶囊。

说明书

一种肠道靶向pH敏感性复凝聚微胶囊传输体系及其制备方法

与应用

技术领域

[0001] 本发明属于微胶囊技术领域，具体涉及一种肠道靶向pH敏感性复凝聚微胶囊传输体系及其制备方法与应用。

背景技术

[0002] 功能性因子在调节人体生理机能方面起着非常重要的作用，具有健脑益智、保护视力、降血压、抗衰老、调节免疫和改善肠道菌群失调等功能，是食品领域研究的热点。但很多功能性因子极易被胃部的强酸性条件和蛋白酶破坏，这使其在体内的稳定性和实际功效受到了很大影响。微囊化是提高芯材稳定性、实现控释和改变物理状态的有效手段。微囊化的方法有多种，包括喷雾干燥法、挤压法、流化床法、原位包埋法和凝聚法(包括单凝聚法和复凝聚法)等，喷雾干燥是最常用的方法，但是复凝聚微囊化法已经引起了人们极大的兴趣。

[0003] 复凝聚是发生在胶体溶液中的一种现象，利用两种带不同电荷的聚电解质通过静电相互作用沉降在芯材周围来达到包埋的目的。复凝聚法包埋效率高，可通过控制反应条件获得不同的芯材释放机制；用于复凝聚反应的聚电解质多为天然大分子，具有极佳的生物相容性及安全性，而且反应条件温和，因此广泛用于敏感成分的包埋。

[0004] 目前在食品领域研究得最多的复凝聚体系是多糖/蛋白质体系，其次是多糖/多糖体系。已报导的多糖/蛋白质复凝聚体系有阿拉伯胶/大豆分离蛋白、阿拉伯胶/豌豆分离蛋白、阿拉伯胶/明胶、阿拉伯胶/乳清蛋白、壳聚糖/蚕豆蛋白等，多糖/多糖复凝聚体系有黄原胶/壳聚糖、阿拉伯胶/壳聚糖、海藻酸钠/壳聚糖等。这些复凝聚体系已广泛用于风味物质、不饱和脂肪酸及类胡萝卜素等物质的包埋，其主要目的是改变物态、提高贮藏加工过程中的稳定性、控制风味释放及掩蔽不良风味等。但由于这些复凝聚传输体系在偏离最佳制备pH时容易离解，在胃液强酸性环境下不稳定而导致芯材释放，使得这些体系不适合实现肠道靶向传输。

发明内容

[0005] 针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种肠道靶向pH敏感性复凝聚微胶囊传输体系及其制备方法与应用。本发明采用羧甲基壳聚糖和阿拉伯胶构成复凝聚体系，所述的肠道靶向pH敏感性复凝聚微胶囊传输体系制备工艺简单、安全、高效，可广泛应用于敏感性食品功能因子的包埋及肠道靶向传输，这对于提高功能性因子的体内稳定性、增强功能食品产业发展的核心竞争力具有重要意义。

[0006] 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

[0007] 一种肠道靶向pH敏感性复凝聚微胶囊传输体系的制备方法，它包括以下步骤：

[0008] (1)将羧甲基壳聚糖溶液与阿拉伯胶溶液混合，所述羧甲基壳聚糖与阿拉伯胶的质量比为1:3-1:5，调节pH值，低速搅拌使羧甲基壳聚糖与阿拉伯胶发生复凝聚反应；所述复凝聚反应的pH值为3.0-6.0，反应温度为25-55℃；

[0009] (2)离心收集复凝聚相，再采用交联剂交联，冷冻干燥后即可得到肠道靶向pH敏感性复凝聚微胶囊传输体系。

[0010] 对上述技术方案的进一步改进：所述羧甲基壳聚糖为O-羧甲基壳聚糖和/或N,O-羧甲基壳聚糖。

[0011] 对上述技术方案的进一步改进：所述复凝聚反应时的低速搅拌为400r/min以下。

[0012] 对上述技术方案的进一步改进：所述交联剂为w/v为0.01％-0.05％的京尼平水溶液。

[0013] 对上述技术方案的进一步改进：所述的交联的温度为常温，交联的时间为2-12h。

[0014] 本发明还提供了所述的制备方法制得的肠道靶向pH敏感性复凝聚微胶囊传输体系。

[0015] 对上述技术方案的进一步改进：所述的复凝聚微胶囊传输体系在pH1.2环境中不离解，在pH6.8-7.4环境中溶胀率为3.18-7.67。

[0016] 本发明还提供了所述的肠道靶向pH敏感性复凝聚微胶囊传输体系在包埋芯材中的应用，所述芯材包括水溶性芯材和脂溶性芯材。

[0017] 当芯材为水溶性芯材时，首先制备水-油-水乳状液，再将所述水-油-水乳状液与羧甲基壳聚糖混合后调节pH即获得复凝聚微胶囊，再采用京尼平交联，冷冻干燥获得含有水溶性芯材的肠道靶向pH敏感性复凝聚微胶囊。

[0018] 当芯材为脂溶性芯材时，首先制备油-水乳状液，将所述油-水乳状液与羧甲基壳聚糖混合后调节pH即获得复凝聚微胶囊，再采用京尼平交联，冷冻干燥获得含有脂溶性芯材的肠道靶向pH敏感性复凝聚微胶囊。

[0019] 与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

[0020] 1、本发明采用羧甲基壳聚糖、阿拉伯胶分别为聚阳离子和聚阴离子构成复凝聚体系，采用京尼平作为交联剂来提高其在胃液强酸性(pH1.2)环境下的稳定性，作为微胶囊壁材包埋芯材时，使芯材免受胃部强酸性环境的破坏，能实现在肠道(pH6.8-7.4)溶胀而靶向释放芯材的目的。解决了现有技术中复凝聚微胶囊机械强度较差、在偏离复凝聚反应最适pH值时易发生解离而失去稳定性的问题。

[0021] 2、现有的交联剂大部分采用戊二醛和谷氨酰胺转氨酶。戊二醛是最常用且效果最好的交联剂，但该化合物具有毒性，并不适合在食品工业中使用，且在交联时一般要调节复凝聚相的pH到碱性范围。以谷氨酰胺转氨酶为交联剂时，一般要调节复凝聚体系的温度到45℃。本发明采用京尼平作为交联剂交联羧甲基壳聚糖-阿拉伯胶复凝聚体系时，不需要调节温度和pH值。与现有交联技术比较，本发明采用的交联剂安全、高效，而且生产工艺简单易行，易于规模化生产，具有良好的市场应用前景。

[0022] 3、本发明制备的肠道靶向pH敏感性复凝聚微胶囊传输体系，既能包埋脂溶性功能因子，又能包埋水溶性功能因子，能保护这些芯材免受强酸性环境的破坏，在肠道通过溶胀壁材而释放大部分的芯材，拓展了复凝聚微胶囊技术在食品工业中实现肠道靶向释放的应用领域。

具体实施方式

[0023] 首先配制2％(w/v)的羧甲基壳聚糖储备液：准确称取一定量羧甲基壳聚糖，加入到去离子水中，在室温下采用磁力搅拌器搅拌至完全溶解后定容，置于4℃冰箱中保存待用；然后配制10％(w/v)的阿拉伯胶储备液：准确称取一定量的阿拉伯胶加入到去离子水中，在室温下用磁力搅拌器搅拌至完全溶解，定容后置于4℃冰箱中保存待用。使用前用去离子水将储备液稀释到所需浓度。下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细的说明。

[0024] 实施例1

[0025] 本实施例中肠道靶向pH敏感性复凝聚微胶囊传输体系的制备方法包括以下步骤：

[0026] 1、以O-羧甲基壳聚糖、阿拉伯胶分别为聚阳离子和聚阴离子构成复凝聚体系，具体是将1％(w/v)O-羧甲基壳聚糖溶液和4％(w/v)阿拉伯胶溶液等体积混合，搅拌均匀，25℃下调节pH为3.0，200r/min搅拌反应1h；

[0027] 2、离心去掉上清液后收集复凝聚相，将复凝聚相分成3等份，分别放入0.01％(w/v)、0.03％(w/v)和0.05％(w/v)的京尼平水溶液中，常温下反应6h，将交联的复凝聚相经过冷冻干燥，即得到复凝聚微胶囊传输体系。

[0028] 同时设置对比组，未经过京尼平交联的复凝聚微胶囊体系在pH1.2中浸泡1h后，壁材完全离解。表1为该实施例中的复凝聚微胶囊体系在模拟胃液(pH1.2)、模拟小肠液(pH6.8)和模拟结肠液(pH7.4)中各浸泡3h后的溶胀率。

[0029] 表1实施例1的复凝聚微胶囊体系的溶胀率实验结果

[0030]

[0031] 由表1可知，该实施例即得到了在模拟胃液(pH1.2)中不离解仅溶胀、在模拟肠液(pH6.8-7.4)中溶胀率较好的肠道靶向pH敏感性复凝聚微胶囊传输体系。

[0032] 实施例2

[0033] 本实施例中肠道靶向pH敏感性复凝聚微胶囊传输体系的制备方法包括以下步骤：

[0034] 1、将1％(w/v)N,O-羧甲基壳聚糖溶液和3％(w/v)阿拉伯胶溶液等体积混合，搅拌均匀，45℃下调节pH为4.5，200r/min搅拌反应1h；

[0035] 2、离心去掉上清液后收集复凝聚相，将制备的复凝聚相分成3等份，均放入0.05％(w/v)的京尼平水溶液中，常温下分别反应2h、6h和12h，将交联的复凝聚相经过冷冻干燥，即得到复凝聚微胶囊传输体系。

[0036] 同时设置对比组，未经过京尼平交联的复凝聚微胶囊体系在pH1.2中浸泡1h，壁材完全离解。表2为该实施例中的复凝聚微胶囊体系在模拟胃液(pH1.2)、模拟小肠液(pH6.8)和模拟结肠液(pH7.4)中各浸泡3h后的溶胀率。

[0037] 表2实施例2的复凝聚微胶囊体系的溶胀率实验结果

[0038]

[0039] 由表2可知，该实施例即得到了在模拟胃液(pH1.2)中不离解仅溶胀、在模拟肠液(pH6.8-7.4)中溶胀率较好的肠道靶向pH敏感性复凝聚微胶囊传输体系。

[0040] 实施例3

[0041] 本实施例中肠道靶向pH敏感性复凝聚微胶囊传输体系的制备方法包括以下步骤：

[0042] 1、将1％(w/v)O-羧甲基壳聚糖溶液和5％(w/v)阿拉伯胶溶液等体积混合，搅拌均匀，35℃下调节pH为6.0，200r/min搅拌反应1h；

[0043] 2、离心去掉上清液后收集复凝聚相，将制备的复凝聚相分成3等份，均放入0.05％(w/v)的京尼平水溶液中，常温下分别反应2h、6h和12h，将交联的复凝聚相经过冷冻干燥，即得到复凝聚微胶囊传输体系。

[0044] 同时设置对比组，未经过京尼平交联的复凝聚微胶囊体系在pH1.2中浸泡1h，壁材完全离解。表3为该实施例中的复凝聚微胶囊体系在模拟胃液(pH1.2)、模拟小肠液(pH6.8)和模拟结肠液(pH7.4)中各浸泡3h后的溶胀率。

[0045] 表3实施例3的复凝聚微胶囊体系的溶胀率实验结果

[0046]

[0047] 由表3可知，该实施例即得到了在模拟胃液(pH1.2)中不离解仅溶胀、在模拟肠液(pH6.8-7.4)中溶胀率较好的肠道靶向pH敏感性复凝聚微胶囊传输体系。

[0048] 实施例4：在包埋水溶性芯材中的应用

[0049] 本实施例中肠道靶向pH敏感性复凝聚微胶囊传输体系在BSA包埋中的应用，具体包括以下步骤：

[0050] 1、将含2％(w/v)Span的大豆油与10％(w/v)牛血清白蛋白(BSA)水溶液以体积比4:1混合，在35℃、10000r/min乳化15min得到W/O乳状液；

[0051] 2、将W/O乳状液与阿拉伯胶溶液以体积比1:4比例混合，保持阿拉伯胶浓度为4％(w/v)，3000r/min乳化3min，得到稳定的W/O/W乳状液；

[0052] 3、再将W/O/W乳状液与1％(w/v)的O-羧甲基壳聚糖等体积混合，调节pH值为3.0，25℃、200r/min搅拌1h得到BSA微胶囊；

[0053] 4、将所得BSA微胶囊分成3等份，分别放入0.01％(w/v)、0.03％(w/v)和0.05％(w/v)的京尼平水溶液中，在常温下交联6h，将交联的微胶囊经过冷冻干燥，即得具有较好肠道靶向pH敏感性的BSA微胶囊。

[0054] 表4为该实施例中的复凝聚微胶囊在大鼠胃内容物稀释液(0-3h)、大鼠小肠内容物稀释液(3-6h)和大鼠结肠内容物稀释液(6-9h)内浸泡后的BSA累积释放率。

[0055] 表4实施例4的复凝聚微胶囊的BSA累积释放率实验结果

[0056]

[0057] 由表4可知，未经过京尼平交联的微胶囊在胃液中的稳定性很差，BSA累积释放率高达56.45％。而经过0.01％(w/v)京尼平交联6h后的微胶囊，其在胃液中的稳定性得到了显著提高，BSA累积释放率仅为33.47％，在肠道的累积释放率达到了84.02％，具有很好的肠道靶向pH敏感性。

[0058] 实施例5：在包埋水溶性芯材中的应用

[0059] 本实施例中肠道靶向pH敏感性复凝聚微胶囊传输体系在BSA包埋中的应用，具体包括以下步骤：

[0060] 1、将含2％(w/v)Span的大豆油与10％(w/v)BSA水溶液以体积比4:1比例混合，在35℃、10000r/min乳化15min得到W/O乳状液；

[0061] 2、将W/O乳状液与阿拉伯胶溶液以体积比1:4混合，保持阿拉伯胶浓度为3％(w/v)，3000r/min乳化3min，得到稳定的W/O/W乳状液；

[0062] 3、再将W/O/W乳状液与1％(w/v)的N,O-羧甲基壳聚糖等体积混合，调节pH值为4.5，45℃、200r/min搅拌1h得到BSA微胶囊；

[0063] 4、将所得微胶囊分成3等份，均放入0.05％(w/v)的京尼平水溶液中，常温下分别交联2h、6h和12h，将交联的微胶囊经过冷冻干燥，即得具有较好肠道靶向pH敏感性的BSA微胶囊。

[0064] 表5为该实施例中的复凝聚微胶囊在大鼠胃内容物稀释液(0-3h)、大鼠小肠内容物稀释液(3-6h)和大鼠结肠内容物稀释液(6-9h)内浸泡后的BSA累积释放率。

[0065] 表5实施例5的复凝聚微胶囊的BSA累积释放率实验结果

[0066]

[0067] 由表5可知，未经过京尼平交联的微胶囊在胃液中的稳定性很差，BSA累积释放率高达53.44％。而经过0.05％(w/v)京尼平交联2h后的微胶囊，其在胃液中的稳定性得到了显著提高，BSA累积释放率仅为24.48％，在肠道的累积释放率达到了88.24％，具有很好的肠道靶向pH敏感性。

[0068] 实施例6：在包埋脂溶性芯材中的应用

[0069] 本实施例中肠道靶向pH敏感性复凝聚微胶囊传输体系在二十二碳六烯酸(DHA)包埋中的应用，具体包括以下步骤：

[0070] 1、将DHA加入到5％(w/v)的阿拉伯胶溶液中，保持DHA与阿拉伯胶的质量比为1:2，12000r/min乳化5min得到稳定的O/W乳状液；

[0071] 2、再将O/W乳状液与1％(w/v)的O-羧甲基壳聚糖溶液等体积混合，调节pH值为6.0，25℃、200r/min搅拌1h得到DHA微胶囊；

[0072] 3、将所得微胶囊分成3等份，均放入0.05％(w/v)的京尼平水溶液中，常温下分别反应2h、6h和12h，将交联的微胶囊经过冷冻干燥，即得具有较好肠道靶向pH敏感性的DHA微胶囊。

[0073] 表6为该实施例中的复凝聚微胶囊在大鼠胃内容物稀释液(0-3h)、大鼠小肠内容物稀释液(3-6h)和大鼠结肠内容物稀释液(6-9h)内浸泡后的DHA的累积释放率。

[0074] 表6实施例6的复凝聚微胶囊的DHA累积释放率实验结果

[0075]

[0076] 由表6可知，未经过京尼平交联的微胶囊在胃液中的稳定性很差，DHA的累积释放率高达50.18％。而经过0.05％(w/v)京尼平交联12h后的微胶囊，其在胃液中的稳定性得到了显著提高，DHA释放率仅为9.56％，在肠道的累积释放率达到了47.84％，具有很好的肠道靶向pH敏感性。

[0077] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。