一种基于大豆蛋白-多糖复合凝聚制备可包载亲水活性物质微胶囊的方法

本发明属于食品加工领域，特别涉及一种基于大豆蛋白-多糖复合凝聚制备可包载亲水活性物质微胶囊的方法。

背景技术：

1、亲水性食品功能因子，如花色苷、水溶性维生素、功能性蛋白、益生菌等具有突出的生理调节与健康促进功能。然而，由于这些活性物质对外部环境高度敏感，在加工和储存过程中易发生结构降解与失活；同时，其在胃肠道复杂生理环境中稳定性较差，口服后生物利用度偏低，进而制约了其在食品体系中生理活性的有效表达。因此，如何保护亲水活性物质的稳定性以避免其因环境改变而丧失原有的生化性质是需要解决的关键问题。

2、现有技术通常将亲水活性物质与油相混合，制备成水包油包水乳液(w/o/w)以提高其稳定性。然而，多重乳液稳定性差，难以运用在复杂的食品体系中，且不便于储藏和运输。通过天然多聚物凝聚体将w/o/w中的w/o液滴包埋，从而构建具有核-壳结构的微胶囊是一种提高亲水活性物质在加工和储藏过程中稳定性的有效办法。然而，在凝聚体包裹w/o液滴的过程中，为了防止凝聚体的沉淀和聚结，需进一步借助高速机械搅拌，这一过程极易破坏w/o/w乳液内水相稳定性，难以实现对亲水活性物质的有效包封，且凝聚体对w/o液滴的润湿存在随机性，难以保证微胶囊得率。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种基于大豆蛋白-多糖复合凝聚的可包载亲水活性物质微胶囊的制备方法。其特指以大豆蛋白和阿拉伯胶作为微胶囊的壁材，通过分子拥挤剂葡聚糖调控，在一定ph条件下，诱导大豆蛋白与阿拉伯胶发生复合凝聚，并使其发生液-液相分离，得到下层凝聚相和上层稀相。在低速剪切条件下，将液态凝聚相直接与w/o乳液乳化，得到w/o/c乳液，再通过加入稀相，在低速搅拌条件下使凝聚相重分散，得到具有核-壳结构的凝聚体包油包水微胶囊。进一步，利用单宁酸与多糖和蛋白可形成氢键以及发生疏水相互作用的性质对凝聚相内分子交联，得到具有稳定核-壳结构的微胶囊以实现对亲水活性物质的包埋。

2、本发明另一目的在于提供上述方法制备的基于大豆蛋白-多糖复合凝聚的可包载亲水活性物质的微胶囊。

3、本发明的目的通过下述方案实现：

4、一种基于大豆蛋白-多糖复合凝聚制备可包载亲水活性物质微胶囊的方法，包括以下步骤：

5、（1）称取大豆蛋白粉末，加水搅拌溶解，得到大豆蛋白溶液；

6、（2）称取阿拉伯胶粉末，加水搅拌溶解，得到阿拉伯胶溶液；

7、（3）称取葡聚糖粉末，加水搅拌溶解，得到葡聚糖溶液；

8、（4）称取单宁酸粉末，加水搅拌溶解，得到单宁酸溶液；

9、（5）称取明胶粉末，加水加热搅拌溶解，得到明胶溶液；

10、（6）称取聚甘油蓖麻醇酸酯，加入油脂搅拌均匀，得到油脂混合溶液；

11、（7）将步骤（1）中得到的大豆蛋白溶液、步骤（2）中得到的阿拉伯胶溶液与步骤（3）中得到的葡聚糖溶液在搅拌条件下混合，并加酸使溶液ph下降，得到混合液，静置使溶液发生液液相分离后，分离出上层稀相和下层凝聚相；

12、（8）将步骤（5）中得到的明胶溶液加入到步骤（6）中得到的油脂混合溶液中，混合均质后得到油包水乳液；

13、（9）将步骤（8）中得到的油包水乳液与步骤（7）中得到的凝聚相在搅拌条件下混合后，再在搅拌条件下加入步骤（7）中得到的上清液，得到混合溶液；

14、（10）将步骤（4）中得到的单宁酸溶液加入步骤（9）中得到的混合溶液中，搅拌均匀并静置反应；

15、（11）将步骤（10）中得到的溶液离心后去除上清液，并用水洗涤得到微胶囊沉淀。

16、步骤（1）中选用的大豆蛋白粉末为大豆7s球蛋白或大豆11s球蛋白。

17、步骤（1）中的大豆11s和7s球蛋白是通过以下方法制得：

18、将低温脱脂豆粕粉碎后按1:10-1:15的料液比（质量比）加水搅拌均匀，用1-2mol/l naoh水溶液调ph至7.5-8，室温下搅拌1.5-2 h，离心（8000-15000 g, 15-30 min，20°c）后取所得上清液，加入亚硫酸氢钠（0.98 g/l），放置0.5-1 h后用1-2 mol/l hcl水溶液调ph至6.4；将此料液放置于4°c静置过夜后，取离心（6500-15000 g, 20-30 min，4°c）所得沉淀即为大豆11s球蛋白。所得上清液，在搅拌条件下加入nacl固体，使其终浓度为0.1mol/l，用hcl水溶液调ph至5.0，室温下搅拌0.5-1 h，离心（6500-15000 g, 20-30 min，4°c）后取所得上清液，加入等体积纯水，用hcl水溶液（1-2 mol/l）调ph至4.8；将此料液放置于4°c静置过夜后，离心（8000-15000 g, 15-30 min，4°c）所得沉淀即为大豆7s球蛋白。大豆11s球蛋白和7s球蛋白沉淀用去离子水复溶，调节溶液ph值（7.0-7.5），冷冻干燥后，可得到蛋白粉末。

19、步骤（1）中所述的溶解优选为在100-500 rpm的条件下搅拌1-2 h至完全溶解；步骤（1）中所得到的大豆蛋白溶液的浓度为100-300 g/l，优选100 g/l。

20、步骤（2）中所述的溶解优选为在100-500 rpm的条件下搅拌1-2 h至完全溶解；步骤（2）中所得到的阿拉伯胶溶液的浓度为100-300 g/l，优选100 g/l。

21、步骤（3）中所述的溶解优选为在100-500 rpm的条件下搅拌1-2 h至完全溶解；步骤（3）中所得到的葡聚糖溶液的浓度为40-200 g/l，优选100 g/l。

22、步骤（4）中所述的溶解优选为在100-500 rpm的条件下搅拌1-2 h至完全溶解；步骤（4）中所得到的单宁酸溶液的浓度为100-250 g/l，优选220 g/l。

23、步骤（5）中所述的溶解优选为在100-500 rpm，35-55°c的条件下搅拌1-2 h至完全溶解；步骤（5）中所得到的明胶的浓度为40-80 g/l，优选60 g/l。

24、为了保证步骤（1）中得到的大豆蛋白溶液没有未被溶解的大豆蛋白以及步骤（2）中得到的阿拉伯胶溶液中没有未被溶解的阿拉伯胶，加水搅拌溶解后均优选为离心后取上清液。

25、步骤（6）中以所述油脂的体积为基准，所述聚甘油蓖麻醇酸酯的用量为50 -70 g/l；步骤（6）中所述的油脂为鱼油，大豆油，亚麻籽油，葵花籽油，稻米油，玉米油中的至少一种；步骤（6）中所述的搅拌条件优选为在500-1000 rpm的条件下搅拌5-10 min；

26、步骤（7）中所加入的大豆蛋白溶液、阿拉伯胶溶液和葡聚糖溶液的用量满足加入的大豆蛋白、阿拉伯胶和葡聚糖的质量比为1:1:2-1:1:2.5；

27、步骤（7）中所述的搅拌条件优选为在500-1000 rpm的条件下搅拌1-5 min；

28、步骤（7）中所述的酸优选为0.1-1 mol/l的hcl水溶液；步骤（7）中所述的加酸使溶液ph下降是指使ph下降至2.8-3.2，优选3.0；

29、步骤（7）中所述的葡聚糖分子量为150-500 kda，优选为500 kda；

30、步骤（7）中所述的静置是指室温下放置6-18 h，优选为12-16 h。

31、步骤（8）中所加入的明胶溶液和油脂混合溶液的用量满足加入的明胶溶液和油脂混合溶液的体积比为3:7-5:5，优选为4:6；

32、步骤（8）中所述的混合均质是指首先在500-1000 rpm的磁力搅拌条件下搅拌1-5min至均匀无分层现象，随后用高速剪切均质机在6000-20000 rpm下均质5-10 min，优选10000 rpm，5 min。

33、步骤（9）中所述的油包水乳液用量满足油包水乳液占步骤（9）最终形成混合溶液总体积的2%-4.5%，优选为3.2%；步骤（9）中所述的上清液的体积为步骤（9）最终形成溶液总体积的63.7%-91.5%。

34、步骤（9）中所述的搅拌条件均相对独立的为700-1000 rpm的条件下搅拌1-10min，优选为1000 rpm搅拌8 min；

35、步骤（10）中所述的搅拌条件为400-600 rpm的条件下搅拌3-5 min；

36、步骤（10）中所述的单宁酸溶液的用量以步骤（10）最终形成的溶液体积为基准，单宁酸的最终浓度为15-25 g/l，优选为20 g/l；

37、步骤（10）中所述的静置反应是指在室温下静置反应18-24 h，优选为24 h。

38、步骤（11）所述的离心条件应满足离心力1000-2000 g，离心时间为10-20 min。

39、一种由上述方法制备得到的基于大豆蛋白-多糖复合凝聚的可包载亲水活性物质微胶囊。

40、上述的基于大豆蛋白-多糖复合凝聚的可包载亲水活性物质微胶囊在食品加工领域中的应用，尤其是在制备包载亲水活性物质的食品配料中的应用。

41、所述的亲水活性物质为益生菌、水溶性维生素、水溶性蛋白质、花色苷和多酚类物质中的至少一种。

42、所述的亲水活性物质加入的具体方法是将其水溶液在搅拌条件下加入步骤（5）得到的明胶溶液中，形成活性物质-明胶混合溶液，然后代替步骤（8）中的明胶溶液，即先将亲水性活性物质溶液与明胶溶液混合后再加入到油脂混合溶液中，混合均质后得到油包水乳液，再继续后续的步骤（9）-（11）。其中水溶活性物质（除益生菌外）在活性物质-明胶混合中的浓度为1-50 g/l，益生菌浓度为1×1013-1×1014 cfu/l。

43、本发明的机理为：

44、本发明以大豆蛋白和阿拉伯胶作为微胶囊的壁材，在葡聚糖拥挤条件下，通过调控ph值，诱导蛋白和多糖发生复合凝聚。通过利用液-液相分离形成的复合凝聚相具有良好的流动性，将其直接与w/o乳液乳化，形成w/o/c乳液，再将w/o/c乳液分散在稀相中，得到核-壳形态明确的微胶囊。最后，通过单宁酸交联对微胶囊的结构进行稳态化。通过上述手段得到的微胶囊可以保护亲水活性性物质免受外部环境变化带来的负面影响。其显著优越性在于：本发明在制备具有内水相微胶囊的工艺上避免了使用热力学不稳定的w/o/w乳液，而是直接将w/o与凝聚相在低速条件下乳化，得到w/o/c乳液，可有效减少内水相在剪切以及凝聚调控过程中的损失，降低芯材暴露，提高封效率。

45、本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：

46、传统基于蛋白-多糖复合凝聚的微胶囊技术主要是针对将o/w乳液中的油滴进行微胶囊化，难以包封亲水活性物质。本发明提供了一种高效简便将w/o乳液微胶囊化的方法，拓展了复合凝聚在包埋亲水活性物质的高效应用。

47、本发明创新性地将w/o与凝聚相直接乳化，而不是采用传统的先制备w/o/w乳液，再将其与凝聚体混合，诱导界面润湿的方式。可有效减少内水相在剪切以及凝聚调控过程中的损失，提高微胶囊内水溶性物质的保留率和稳定性。