一种类胡萝卜素制剂及其应用的制作方法

1.本发明涉及微粒制备技术领域，特别涉及一种类胡萝卜素制剂及其应用。


背景技术：

2.类胡萝卜素(carotenoids)是一类呈黄色、橙红色或红色的多烯类物质，一般由8个类异戊二烯单位组成，分子式一般为c
40h56
。众所周知，类胡萝卜素对身体健康具有有益的效果，它是一种生理抗氧化剂，能阻碍类脂的过氧化，从而保护卵泡和子宫的类固醇生成细胞不被氧化。类胡萝卜素是维生素a原，能预防夜盲症、能够抗氧化、防癌症、着色力强等。但是类胡萝卜素都不溶于水，而在脂肪和油中的溶解度很低，同时对光、氧、热均不稳定，限制其应用。常规的方法通过将类胡萝卜素微囊化处理，形成包埋产品，提高其生物利用度，同时也提高其着色能力，例如一些漂亮的蛋糕、饮料的颜色都来自于类胡萝卜素。
3.与此同时，着色能力的提升，也会带来一些麻烦，例如产品很容易染色在手上、衣服上，甚至脸上，当服用类胡萝卜素产品后，舌头表面、杯子也被染色，给人们带来一种不好的体验感。有没有一个种方法能够既保持类胡萝卜素所具有的生物活性，同时又可以降低其染色能力等，更好的被人们使用，是本领域研究人员一直在思考的问题。通常解决此类问题的方法是将明胶或蛋白进行交联，得到交联小珠。
4.例如专利gb993138，公开了含明胶维他命产品的稳定化方法，其中使用甲醛、戊二醛等作为交联剂，并进行了加热处理。
5.专利cn1283454a，提供了一种制备脂溶性物质的小珠的方法，使用辐射或谷氨酰胺酶进行明胶的交联，然后喷雾干燥至淀粉质粉末中。
6.专利cn1764439a，提供了一种制备交联明珠粒的方法，使用90-140℃交联30秒-30分钟。
7.这些专利的主要问题是，使用高温进行交联，且交联时间过长，从而破坏不稳定性的脂溶性成分或类胡萝卜素。
8.专利cn1303670a，提供了一种粉末状稳定维他命和/或类胡萝卜素产品及其制备方法，使用碱金属磷酸盐交联剂，交联明胶、酪蛋白等蛋白类材料，达到100℃水中3min内不溶解的效果。虽然其声称降低了热交联的温度，但是实际制备过程中仍然使用加热温度为55-180℃这样的条件。
9.以上专利解决或部分解决了类胡萝卜素溶于水的问题，但是使用的均是明胶和蛋白，显而易见的明胶和蛋白经过交联后，能够部分达到降低色素溶出的目的。但是，现有技术中并未介绍如何利用其他种类的壁材制备不染色的类胡萝卜素制剂的产品。


技术实现要素：

10.针对现有技术中的不足之处，本发明提供了一种利用非明胶和蛋白类原料为壁材制备类胡萝卜素制剂及其应用，能够有效降低类胡萝卜素的着色能力，同时仍保持类胡萝卜素应用的生物活性。
11.本发明第一方面提供了一种类胡萝卜素制剂，是将预处理的类胡萝卜素和预处理的凝胶化壁材混合，经乳化处理、制粒得到粉末或颗粒产品；
12.其中，所述预处理的类胡萝卜素的制备方法为：将类胡萝卜素和3-5倍量50-70％乙醇水溶液混合，40-50℃搅拌至少20min，再经高速剪切分散，加入抗氧化剂，经70-80℃脱去溶剂至乙醇溶残小于10ppm，同时晶体的含水量为10-30％。
13.对于上文所述的技术方案，优选的，所述的类胡萝卜素选自叶黄素及其脂肪酸酯、玉米黄质、番茄红素、α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、角黄素、虾青素或其混合物。
14.无特殊说明，本说明书中所述及的及其混合物，指前述各组分中任意两种或两种以上的组分，按照任意比例的混合物。
15.对于上文所述的技术方案，优选的，所述的类胡萝卜素经过预处理后其总色素含量大于80％；更优选自叶黄素或其脂肪酸酯、玉米黄质、β胡萝卜素或其混合物；最优选的是叶黄素或其脂肪酸酯、玉米黄质、β胡萝卜素按照重量比(1-3):(1-3):(1-3)的比例混合而成的混合物。
16.对于上文所述的技术方案，优选的，所述的玉米黄质中含有两种同分异构体，即(3r，3’r)-玉米黄质和(3r,3’s)-玉米黄质；其中(3r，3’r)-玉米黄质和(3r,3’s)-玉米黄质比例为5％-15％：95％-85％。
17.对于上文所述的技术方案，优选的，所述预处理的凝胶化壁材的制备方法是：壁材和碳水化合物按重量比1-5:1混合，再制成50-70％固含量的水溶液后，50-70℃搅拌分散，然后于80-90℃条件下搅拌35-50min，降温至60-65℃处理100-150min，优选处理110-130min。
18.对于上文所述的技术方案，优选的，所述壁材和碳水化合物的重量比为1-3:1；最优选的重量比为3:1。
19.对于上文所述的技术方案，优选的，所述的壁材选自辛烯基琥珀酸淀粉钠、阿拉伯胶以及纤维素衍生物中的至少一种；最优选的是辛烯基琥珀酸淀粉钠。
20.对于上文所述的技术方案，优选的，所述的碳水化合物选自不超过10个碳的单糖通过糖苷键连接形成直链或支链的糖，可以举例但不限于蔗糖，葡萄糖，葡萄糖浆，木糖，低聚麦芽糖，低聚果糖，固体玉米糖浆或其混合物。其中优选葡萄糖、固含量为50-90％的葡萄糖浆以及蔗糖或其按照任意比例的混合物。
21.对于上文所述的技术方案，优选的，所述的制粒方法包括喷雾干燥、流化干燥等方法得到粉末或颗粒产品。
22.对于上文所述的技术方案，优选的，凝胶化壁材的用量基于类胡萝卜素制剂终产品质量来计算，其用量为终产品质量的40-70％，优选50％-70％。
23.对于上文所述的技术方案，优选的，所述的抗氧化剂选自抗坏血酸、抗坏血酸棕榈酸酯、蔗糖脂肪酸酯、生育酚、脂肪酸抗坏血酸酯、丁基羟基甲苯(bht)、丁基羟基茴香醚(bha)、丙基没食子酸、叔丁基羟基喹啉或其混合物；更为优选的是：抗坏血酸、抗坏血酸棕榈酸酯以及蔗糖脂肪酸酯按照重量比2-5：0.1-3：0.1-3混合。
24.对于上文所述的技术方案，优选的，所述抗氧化剂的用量为类胡萝卜素重量的5-30％。更优选18-28％。
25.对于上文所述的技术方案，优选的，所述类胡萝卜素制剂，其水中的色素溶出度小
于5％。
26.对于上文所述的技术方案，优选的，所述类胡萝卜素制剂，具有一定的缓释效果，在胃肠液中的释放速度为0.5h＜35％，4h＞90％。
27.本发明第二方面提供了上述不染色的类胡萝卜素制剂的应用，包括在食品、饮品、保健品、药品等领域的应用；尤其是软糖、固体饮料、液体饮料中实现营养素可视化效果的产品中，同时还可应用于眼凝胶和滴眼液中。
28.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
29.1.经过本发明所述方法处理后，产品具有减少色素溶出的特性，尤其适合应用于要求营养素可视化效果的产品中。
30.2.经过本发明所述方法处理后，产品具有缓释的特性，这也从另一方面显示出产品在胃中的保存较好，实现耐酸特性。
31.3.类胡萝卜素经过预处理后，得到了稳定性的提升，仍可以保持类胡萝卜素应用的生物活性。
32.4.操作过程中不使用有机溶剂，制备工艺绿色环保。
33.5.利用非明胶和蛋白类原料为壁材，丰富了制备不染色的类胡萝卜素制剂的方法。
附图说明
34.图1.利用本发明实施例2和对比例4的方法制备的产品应用于软糖中，图中显示了，a为使用本发明方法制备的类胡萝卜素并未浸染软糖透明的外观，b为对比例4方法制备的β胡萝卜素产品b则将软糖染成了红色，且软糖的透明度下降。
具体实施方式
35.下面结合实施例对本发明作进一步说明，但应当理解本发明的保护范围并不受实施例的限制。
36.本发明中，除非另有其他明确说明，否则百分比、百分含量均以质量计。如无特殊说明，所使用的实验方法均为常规方法，所用材料、试剂等均可从商业途径购买。
37.本发明所述的不染色的类胡萝卜素制剂，还可以按照本领域的常规用量选择性添加下述组分中的一种或几种：
38.(1)水溶性成分，所述的水溶性成分可举例但不限于葡萄糖、乳糖、低聚麦芽糖、聚乙二醇、羧甲基纤维素钠、固体葡萄糖浆。
39.(2)表面活性剂，用以解决水不溶性脂肪或蜡质材料制成的产品通常漂浮于水面的问题，增加产品的水分散性。所述的表面活性剂可举例但不限于吐温60、吐温80或蔗糖脂肪酸酯。
40.(3)粘合剂，可举例但不限于聚维酮、甘油、丙二醇、聚甘油脂肪酸酯、可溶性大豆多糖、羧甲基纤维素钠。
41.(4)悬浮剂，可举例但不限于瓜尔胶、黄原胶、海藻酸钠、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素，结冷胶、卡拉胶。
42.(5)稀释剂，可举例但不限于淀粉、麦芽糊精、磷酸氢钙。
43.(6)稳定剂，可举例但不限于乳酸钠、柠檬酸钠、碳酸镁、碳酸氢钠、微晶纤维素。
44.(7)助流剂，可举例但不限于二氧化硅、玉米淀粉、硅酸钙。
45.(8)抗氧化剂，可举例但不限于维生素e、维生素c及其衍生物。
46.(9)酸度调节剂，可举例但不限于柠檬酸、乳酸、苹果酸。
47.本发明中采用下述方法对产品进行测量和评价。
48.本发明所述的色素溶出度的测定方法为：取1g产品加入50ml水，90℃，100转转速，搅拌溶解30min，然后过滤转移至容量瓶内，30ml水洗涤一次，合并滤液，定容后测定最大吸收波长的od值。色素溶出度为(od值/产品质量)
×
100％。
49.本发明所述产品加速稳定性评价方法为中国药典提供的方法：40℃，75％rh条件下，测定的不同时间的色素含量以确定其稳定性优劣，以色素保留率来表示产品稳定性。色素保留率为不同时间时产品含量和初始含量的比率，以百分比表示。
50.本发明所述的释放度测定，参照usp〈711〉dissolutio，采用apparatus 2，转速50rpm，按delayed-release dosage forms方法b进行释放度实验，其中两小时内选择0.1n盐酸溶液作为释放介质，2小时到8小时选择ph6.8的磷酸缓冲液作为释放介质。
51.实施例1晶体的处理方法对晶体稳定性的影响
52.(1)将玉米黄质晶体160g和4倍量60％乙醇水溶液混合，45℃搅拌30min，再经10000转高速剪切分散，加入抗坏血酸28g、抗坏血酸棕榈酸酯10g，蔗糖脂肪酸酯10g，经75℃脱去溶剂，乙醇溶残8ppm，晶体的含水量为12.3％，得到玉米黄质晶体a。
53.(2)将玉米黄质晶体160g和4倍量60％乙醇水溶液混合，45℃搅拌30min，再经10000转高速剪切分散，加入抗坏血酸28g、抗坏血酸棕榈酸酯10g，经75℃脱去溶剂，乙醇溶残55ppm，晶体的含水量为25％，得到玉米黄质晶体b。
54.(3)将玉米黄质晶体160g和8倍量80％乙醇水溶液混合，45℃搅拌30min，再经10000转高速剪切分散，加入抗坏血酸28g、抗坏血酸棕榈酸酯10g，蔗糖脂肪酸酯10g，经75℃脱去溶剂，乙醇溶残155ppm，晶体的含水量为32％，得到玉米黄质晶体c。
55.(4)将玉米黄质晶体160g、抗坏血酸28g、抗坏血酸棕榈酸酯10g，蔗糖脂肪酸酯10g，混合得到玉米黄质晶体d。
56.(5)将上述玉米黄质晶体a-d经过60℃，加热，测定不同时间的色素保留率，结果如下表1：
57.表1.不同时间的色素保留率
[0058] abcd0100％100％100％100％1h95.4％88.2％60.1％55.2％2h93.1％65.2％55.0％40.4％4h90.2％55.0％35.0％28.1％
[0059]
此外，选用了含有不同的同分异构体比例的玉米黄质进行了对比实验，即：玉米黄质中含有(3r，3’r)-玉米黄质和(3r,3’s)-玉米黄质这两种同分异构体，这两种同分异构体占玉米黄质的重量比大于80％；且两种同分异构体之间的重量比(3r，3’r)-玉米黄质和(3r,3’s)-玉米黄质为5-15％：95-85％范围内的时候，均不影响步骤(1)的结果。
[0060]
实施例2
[0061]
将叶黄素晶体200g和3倍量60％乙醇水溶液混合，45℃搅拌30min，再经10000转高速剪切分散，加入抗坏血酸20g、抗坏血酸棕榈酸酯1g，蔗糖脂肪酸酯1g，经75℃脱去溶剂，乙醇溶残7ppm，晶体的含水量为10％，-20℃冷冻备用。将辛烯基琥珀酸淀粉钠583g，葡萄糖195g，配制成50％固含量的水溶液，60℃搅拌分散后，升温至90℃，匀速搅拌35min。降温至60℃，搅拌100min。将凝胶化壁材和处理后的叶黄素晶体混合，搅拌，乳化处理，喷雾干燥。得叶黄素产品a，其色素溶出度为3.1％，其30min和4h释放度为30.5％和103.3％。其不同时间的释放度见下表2：
[0062]
表2.不同时间的释放度
[0063]
时间释放度时间释放度10min10.0％3h101.6％20min16.0％4h103.3％30min30.5％6h101.6％1h40.2％8h101.6％2h89.4％
ꢀꢀ
[0064]
实施例3
[0065]
将β胡萝卜晶体233g和5倍量50％乙醇水溶液混合，40℃搅拌40min，再经10000转高速剪切分散，加入抗坏血酸17g、抗坏血酸棕榈酸酯25.5g，蔗糖脂肪酸酯25.5g，经70℃脱去溶剂，乙醇溶残5ppm，晶体的含水量为15％，-20℃冷冻备用。将辛烯基琥珀酸淀粉钠560g，葡萄糖140g，配制成70％固含量的水溶液，50℃搅拌分散后，升温至80℃，匀速搅拌50min。降温至65℃，搅拌120min。将凝胶化壁材和处理后的叶黄素晶体混合，搅拌，乳化处理，喷雾干燥。得β胡萝卜产品a，其色素溶出度为2.3％，其30min和4h释放度为28.3％和100.2％。其不同时间的释放度见下表3：
[0066]
表3.不同时间的释放度
[0067]
时间释放度时间释放度10min7.9％3h101.6％20min15.1％4h100.2％30min25.3％6h101.6％1h39.4％8h102.2％2h82.9％
ꢀꢀ
[0068]
实施例4
[0069]
将β胡萝卜晶体106g、叶黄素酯晶体212g，玉米黄质晶体106g和4倍量70％乙醇水溶液混合，50℃搅拌55min，再经10000转高速剪切分散，加入抗坏血酸73g、抗坏血酸棕榈酸酯1.5g，蔗糖脂肪酸酯1.5g，经80℃脱去溶剂，乙醇溶残3ppm，晶体的含水量为30％，-20℃冷冻备用。将辛烯基琥珀酸淀粉钠416.7g，葡萄糖浆83.3g，配制成60％固含量的水溶液，70℃搅拌分散后，升温至85℃，匀速搅拌45min。降温至63℃，搅拌130min。将凝胶化壁材和处理后的复合晶体混合，搅拌，乳化处理，喷雾干燥。得叶黄素酯、玉米黄质、β胡萝卜2:1:1产品a，其色素溶出度为3.5％，其30min和4h释放度为22.4％和99.7％。其不同时间的释放度见下表4：
[0070]
表4.不同时间的释放度
[0071]
时间释放度时间释放度10min10.2％3h97.0％20min17.2％4h99.7％30min28.3％6h99.9％1h41.4％8h99.7％2h79.9％
ꢀꢀ
[0072]
对比例5
[0073]
将β胡萝卜素晶体200g和3倍量60％乙醇水溶液混合，45℃搅拌30min，再经10000转高速剪切分散，加入抗坏血酸20g、抗坏血酸棕榈酸酯1g，蔗糖脂肪酸酯1g，经75℃脱去溶剂，乙醇溶残7ppm，晶体的含水量为12.8％，-20℃冷冻备用。将辛烯基琥珀酸淀粉钠583g，葡萄糖195g，配制成50％固含量的水溶液，60℃搅拌溶解，加入上述β胡萝卜素晶体，搅拌，乳化处理，喷雾干燥。得β胡萝卜素产品b，其色素溶出度为65.8％。其30min和4h释放度为99.1％和98.9％。
[0074]
对比可知，不经过凝胶化处理的壁材，产品的色度提升，且缓释效果变差。
[0075]
对比例6
[0076]
将叶黄素酯晶体200g和3倍量60％乙醇水溶液混合，45℃搅拌30min，再经10000转高速剪切分散，加入抗坏血酸20g、抗坏血酸棕榈酸酯1g，蔗糖脂肪酸酯1g，经75℃脱去溶剂，乙醇溶残5.3ppm，晶体的含水量为25％，-20℃冷冻备用。将辛烯基琥珀酸淀粉钠583g，葡萄糖195g，配制成50％固含量的水溶液，60℃搅拌分散后，升温至100℃，匀速搅拌60min。将凝胶化壁材和处理后的叶黄素酯晶体混合，搅拌，乳化处理，喷雾干燥。得叶黄素酯产品a，其色素溶出度为85.2％。其30min和4h释放度为97.7％和102.3％。
[0077]
对比可知，凝胶化方法以外的条件进行的处理方法，产品的色度提升，且缓释效果变差。
[0078]
对比例7
[0079]
将叶黄素晶体200g，加入抗坏血酸20g、抗坏血酸棕榈酸酯1g，蔗糖脂肪酸酯1g混合，将辛烯基琥珀酸淀粉钠583g，葡萄糖浆195g，配制成50％固含量的水溶液，60℃搅拌分散后，升温至90℃，匀速搅拌35min。降温至60℃，搅拌100min。将凝胶化壁材和混合的叶黄素晶体混合，搅拌，乳化处理，喷雾干燥。得叶黄素产品b，其色素溶出度为33.2％。其30min和4h释放度为90.1％和95.5％。
[0080]
对比可知，晶体不经过预处理，产品的色度、释放度均变差。
[0081]
对比例8
[0082]
将叶黄素晶体200g和3倍量60％乙醇水溶液混合，45℃搅拌30min，再经10000转高速剪切分散，加入抗坏血酸20g、抗坏血酸棕榈酸酯1g，蔗糖脂肪酸酯1g，经75℃脱去溶剂，乙醇溶残7ppm，晶体的含水量为10％，-20℃冷冻备用。将玉米淀粉583g，葡萄糖195g，配制成50％固含量的水溶液，60℃搅拌分散后，升温至90℃，匀速搅拌35min。降温至60℃，搅拌100min。将凝胶化壁材和处理后的叶黄素晶体混合，搅拌，乳化处理，喷雾干燥。得叶黄素产品c，其色素溶出度为73.5％，其30min和4h释放度为99.5％和101.3％。
[0083]
对比可知，将辛烯基琥珀酸淀粉钠替换为玉米淀粉，其效果不佳。
[0084]
效果例9
[0085]
按照专利201711456450.1的方法制备得到叶黄素、玉米黄质、β胡萝卜素按重量比1:1:1获得复合产品1，使用实施例2的方法得到叶黄素、玉米黄质、β胡萝卜素按重量比1:1:1获得复合产品2，两种产品对比参数如下表5：
[0086]
表5两种产品对比参数
[0087][0088]
效果例10：软糖应用评价
[0089]
称取明胶8g，白砂糖44g、葡萄糖浆55g，加入固形物20％的水，搅拌溶解，120℃熬糖，熬至固形物85％左右，调节ph 3-4；获得溶液i。
[0090]
将上述按照实施例2方法制备获得的叶黄素产品a 或按照实施例5方法制备获得的β胡萝卜素产品b20g，分别加入上述溶液i中，搅拌均匀。90℃保温40min。注模、烘干。其外观见图片1。可以看出，叶黄素产品a在软糖中无染色现象，完整保存在软糖中，实现了营养可视化的效果。而β胡萝卜素产品b则将软糖染成了红色，且软糖的透明度下降。
[0091]
效果例11：固体饮料应用评价
[0092]
将使用实施例2方法制备获得的叶黄素产品a和使用实施例5方法制备获得的β胡萝卜素产品b，分别混合适量柠檬酸0.03％、麦芽糊精20％、黄原胶0.6％等，制成固体饮料，冲调后进行评价。如表6：
[0093]
表6效果评价
[0094][0095]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。