一种用于包埋脂溶性活性成分的微胶囊壁材及含脂溶性活性成分微胶囊的制备方法与流程

1.本发明属于微胶囊材料制备领域，特别是涉及一种用于包埋脂溶性活性成分的微胶囊壁材及含脂溶性活性成分微胶囊的制备方法。


背景技术：

2.脂溶性活性成分如维生素a、d、k等，对热、光、酸碱、氧气、重金属等因素敏感，因此其应用范围有限。微胶囊技术可将敏感脂溶性活性成分包埋在密封的胶囊中，通过减小其与外界因素接触的机会，从而提高了脂溶性活性成分的稳定性。同时微胶囊粉还具有优良的水溶性、分散性和流动性，被广泛应用于食品加工领域。
3.然而，目前的脂溶性活性成分微胶囊制备工艺大多较为接近，主要是通过制备水相、油相，经过乳化、均质、喷雾干燥等步骤得到微胶囊粉，难有突破性的技术出现。并且现有的微胶囊制备工艺还存在一些不足，首先时脂溶性活性成分在油相制备步骤中添加，导致暴露时间长；其次乳化步骤中会出现局部产生高温。上述缺点导致的暴露时间长、制备温度高均会导致脂溶性活性成分的严重损失，增加生产成本，影响产品品质。
4.专利cn 110250521 a曾公开了一种维生素a乙酸酯微胶囊的制备方法，首先在氮气氛围中将维生素a乙酸酯和抗氧化剂混合后进行融化得到油相，再将明胶，糖，去离子水混合后加热溶解得到水相，水相在高速剪切下缓慢注入油相，得到均一乳状液，然后喷雾造粒得到维生素a微胶囊。专利cn 111202245 a则公开了一种维生素d2油脂微胶囊的制备方法，将脂溶性抗氧化剂加入到维生素d2油脂中，再加入水溶性抗氧化剂进行混合、剪切，再将壁材用水溶解得到水相，混合后均质，除氧充氮后进行喷雾干燥得到维生素d2油脂微胶囊。上述这些方法均需要氮气保护，对于设备要求高，并且乳化时间长，局部剪切部位温度高，不可避免地造成了活性成分的损失。


技术实现要素：

5.为解决上述难题，本发明提出了一种用于包埋脂溶性活性成分的微胶囊壁材及含脂溶性活性成分微胶囊的制备方法，本发明通过特定的配料和操作，有效避免制备过程中有效物质长时间受热的缺陷，同时尽量减少有效成分的暴露时间，达到显著提高脂溶性活性成分微胶囊稳定性的目的。并且本发明提供的制备方法较为简单，有助于工业化生产。
6.本发明提供了一种用于包埋脂溶性活性成分的微胶囊壁材，所述微胶囊壁材的制备方法包括以下步骤：
7.混合阿拉伯胶、白砂糖、水相抗氧化剂和水得到水相，剪切水相后向水相中添加mct得到初步乳液体系，均质初步乳液体系后得到均一稳定的乳状液体系，喷雾干燥乳液状体系得到微胶囊壁材。
8.优选的，所述阿拉伯胶、白砂糖、水相抗氧化剂、mct和水的质量分别为：阿拉伯胶为20～40份、白砂糖30～40份、水相抗氧化剂0～5份、mct 5～20份和水200～250份。
9.优选的，所述混合阿拉伯胶、白砂糖、水相抗氧化剂和水时的温度为40℃～60℃；
10.所述水相抗氧化剂包括l-抗坏血酸。
11.优选的，所述剪切的转速为5000～20000r/min，剪切的时间为1～20min，剪切的温度为40℃～60℃；
12.所述初步乳液体系中乳液的粒径≦2μm。
13.优选的，所述均质时使用的设备包括：微射流仪和/或高压均质机和/或胶体磨和/或球磨机和/或超声波细胞破碎机；
14.当使用高压均质机时，均质压力为20～80mpa，均质遍数为1～3遍；
15.当使用微射流仪时，均质指数为5000～15000psi；
16.当使用球磨机时，均质指数为200～400rpm，均质时间为10～20min，均质遍数为3～6遍；
17.当使用超声波细胞破碎机时，均质指数为200-500w，均质时间为10～30min。
18.优选的，所述喷雾干燥的进风温度为160℃～180℃，出风温度为75℃～85℃；
19.所述喷雾干燥乳液状体系得到的乳状液粒径≦1μm。
20.本发明还提供了上述微胶囊壁材在制备含脂溶性活性成分的微胶囊中的应用。
21.本发明提供了一种含脂溶性活性成分的微胶囊，所述微胶囊的制备方法包括以下步骤：
22.(1)混合脂溶性活性成分、油相抗氧化剂和上述微胶囊壁材，得到混合乳液；
23.所述混合时还包括常温处理或预加热处理；
24.所述预加热处理的温度为50℃～65℃；
25.所述混合时的温度保持在50℃～65℃；
26.所述的油相抗氧化剂包括生育酚；
27.(2)低压均质混合乳液得到稳定、均一的乳状液；
28.所述的均质混合乳液时的压力为20～40mpa，均质的次数为1～2遍；
29.在本发明中，优选利用利用高压均质机进行低压均质；
30.(3)干燥造粒得到微胶囊；
31.将稳定、均一的乳状液通过干燥造粒得到含脂溶性活性成分微胶囊；
32.所述用于干燥造粒的稳定、均一的乳状液中乳状液粒径≦1μm；
33.所述干燥造粒的操作包括：喷雾干燥或喷雾造粒-流化态干燥；
34.当使用喷雾干燥时，喷雾干燥的进风温度为160℃～180℃，出风温度为75℃～85℃；
35.当使用喷雾造粒时，进风温度为100℃～120℃，出风温度为75℃～85℃；
36.所述喷雾造粒时还包括淀粉。
37.优选的，所述混合脂溶性活性成分、油相抗氧化剂、上述微胶囊壁材和淀粉的质量份/重量份/体积份分别为：混合脂溶性活性成分0.25～11.5份、油相抗氧化剂0～1.5份、上述微胶囊壁材75～99.8份和淀粉0～20份。
38.优选的，所述脂溶性活性成分包括维生素a、维生素d和维生素k。
39.有益效果：与现有技术相比，本发明所提供的制备方法具有如下显著优势：
40.(1)将水相壁材和mct预先制备成水包油乳状液，脂溶性活性成分在工艺后段添
加，经过低压均质即可形成均一稳定的乳状液，降低了脂溶性活性成分的暴露时间，并且避免了乳化工艺局部高温对活性成分的影响。降低了制备过程中脂溶性活性成分的损失，节省了生产成本，提高了生产效率。
41.(2)本发明的制备方法简单，设备要求低，无需氮气保护等除氧设备，便于工业化生产。
42.(3)本发明制备的微胶囊壁材可用于多种脂溶性活性成分的包埋，如维生素a、d、k等，扩大了通用性。并且可将包埋壁材作为成品出售，一些没有乳化设备的厂家也可以通过采购包埋壁材而实现脂溶性微胶囊的生产，扩大了应用范围。
附图说明
43.图1为本发明含脂溶性活性成分微胶囊的制备方法流程图；
44.图2为本发明维生素a微胶囊的微观结构图；
45.图3为本发明维生素d3微胶囊的微观结构图；
46.图4为本发明维生素k2微胶囊的微观结构图；
47.图5为本发明实施例1和对比例1微胶囊在37℃，75％rh下含量变化图；
48.图6为本发明实施例2和对比例2微胶囊在37℃，75％rh下含量变化图；
49.图7为本发明实施例3和对比例3微胶囊在37℃，75％rh下含量变化图。
具体实施方式
50.一种含脂溶性活性成分微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
51.(1)微胶囊包埋壁材的制备。
52.水相的制备：将阿拉伯胶、白砂糖、水相抗氧化剂在水中加热溶解至透明均一的状态；
53.乳化：将水相通过高速剪切机高速剪切，在缓慢加入mct乳化得到预分散的乳状液；
54.均质：将预分散的乳状液均质处理得到均一稳定的乳状液；
55.进一步地，步骤a)中，所述的溶解温度为25～80℃，优选40～60℃；
56.进一步地，步骤a)中，所述的水相抗氧化剂为l～抗坏血酸等；
57.进一步地，步骤b)中，所述的剪切转速为5000～20000r/min，剪切时间为1～20min，剪切温度为40～60℃，所述的预分散乳状液的粒径≦2μm；
58.进一步地，步骤c)中，所述的均质，可采用本领域已知的且常用的操作如微射流仪、高压均质机、胶体磨、球磨机和超声波细胞破碎机中的一种或更多种设备来完成。比如使用高压均质机均质压力为20～80mpa，均质遍数为1～3遍；使用微射流仪，压力范围为5000～15000psi；使用球磨机，200～400rpm，10～20min，3～6遍；使用超声波细胞破碎机，200～500w，10～30min。
59.进一步地，步骤c)中，所述的乳状液可通过喷雾干燥制备成微胶囊包埋壁材。喷雾干燥的进风温度为160～180℃，出风温度为75～85℃；用于干燥造粒的乳状液粒径≦1μm。所得的微胶囊壁材可作为包埋脂溶性活性成分的通用壁材。
60.(2)脂溶性活性成分与微胶囊壁材溶液混合、搅拌：将脂溶性活性成分与油相抗氧
化剂
61.预加热或者直接加入上述步骤1)的c)溶液中，搅拌混合。
62.进一步地，步骤2)中，所述的预加热温度范围为50～65℃；
63.进一步地，步骤2)中，所述的搅拌混合的温度保持在50～65℃；
64.进一步的，步骤2)中，所述的油相抗氧化剂为生育酚等。
65.(3)低压均质：将步骤2制备的液体用均质机进行低压均质，得到均一稳定的乳状液。
66.进一步地，步骤3)中，所述的均质压力为20～40mpa，均质1～2遍。
67.(4)干燥造粒：将所得的乳状液通过干燥造粒工艺得到含脂溶性活性成分微胶囊。
68.进一步地，步骤4)中，所述的干燥造粒工艺可以为喷雾干燥或喷雾造粒(薄淀粉层覆盖)～流化态干燥等。喷雾干燥用得乳状液喷雾干燥的进风温度为160～180℃，出风温度为75～85℃。喷雾造粒(薄淀粉层覆盖)的进风温度为100～120℃，出风温度为75～85℃。
69.进一步地，步骤4)中用于干燥造粒的乳状液粒径≦1μm。
70.下文中涉及使用的试剂或器械未注明具体技术或条件者，则按照常规实验条件进行，未明确说明有试剂公司说明书的，则按照说明书所建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
71.实施例1
72.1.称取阿拉伯胶20份、白砂糖40份、mct 7份、醋酸视黄酯11.5份、生育酚1.5份、玉米淀粉20份。
73.2.将阿拉伯胶和白砂糖混合后加入200份水中，65℃溶解1h，得到水相。
74.3.用高速剪切机剪切水相，并将mct缓慢加入水相中，15000r/min，10min，温度保持65℃，得到初步乳液体系。
75.4.将初步乳液体系经过高压均质机均质处理得到乳液，均质压力60mpa,均质次数为3次，得到均一稳定的乳状液体系。
76.5.将醋酸视黄酯在65℃下避光保温5min得到熔融的醋酸视黄酯，将熔融的醋酸视黄酯和生育酚加入步骤4得到的均一稳定的乳状液体系中搅拌均匀得到混合乳液。
77.6.用高压均质机30mpa均质混合乳液2遍，得到稳定、均一的乳状液即含有维生素a的乳状液。
78.7.将含有维生素a的乳状液通过喷雾造粒(薄淀粉层覆盖：投入玉米淀粉)-流化态干燥(进风温度120℃，出风温度80℃，流化床干燥温度100℃)，得到含有维生素a的微胶囊。
79.经检测可知含有维生素a的微胶囊中，水分含量为3.21％，va的含量为301665iu/g。
80.制备流程图如图1所示，制备得到的含有维生素a的微胶囊的微观结构图如图2所示。
81.实施例2
82.1.称取阿拉伯胶35.8份、白砂糖38份、抗坏血酸2.2份，mct 7.5份、维生素d30.25份、生育酚0.2份、玉米淀粉16.05份。
83.2.将阿拉伯胶和白砂糖混合后加入210份水中，60℃溶解1h，得到水相。
84.3.用高速剪切机剪切水相，并将5份mct缓慢加入水相中，10000r/min，15min，温度
保持60℃，得到初步乳液体系。
85.4.将初步乳液体系经过高压均质机均质，均质压力40mpa,均质次数为2次，得到均一稳定的乳状液体系。
86.5.将维生素d3在60℃下避光条件下加入2.5份mct中，得到维生素d3混合物，将维生素d3混合物加入步骤4得到的均一稳定的乳状液体系中搅拌均匀得到混合乳液。
87.6.用高压均质机40mpa均质混合乳液1遍，得到稳定、均一的乳状液，即含有维生素d3的乳状液。
88.7.将含有维生素d3的乳状液通过喷雾造粒(薄淀粉层覆盖：投入玉米淀粉)-流化态干燥(进风温度120℃，出风温度80℃，流化床干燥温度100℃)，得到含有维生素d3的微胶囊。
89.经检测可知含有维生素d3的微胶囊中，水分含量为3.77％，vd3的含量为99873iu/g。
90.制备流程图如图1所示，制备得到的含有维生素d3的微胶囊的微观结构图如图3所示。
91.实施例3
92.1.称取阿拉伯胶40份、白砂糖40份、mct 19.75份、维生素k20.25份。
93.2.将阿拉伯胶和白砂糖混合后加入250份水中，55℃溶解1h，得到水相。
94.3.用高速剪切机剪切水相，并将16份mct缓慢加入水相，12000r/min，8min，温度保持55℃，得到初步乳液体系。
95.4.将初步乳液体系经过高压均质机均质，均质压力50mpa,均质次数为2次，得到均一稳定的乳状液体系。
96.5.将维生素k2在55℃下避光条件加入3.75份mct中，，得到维生素k2混合物，将维生素k2混合物加入步骤4的均一稳定的乳状液体系中搅拌均匀得到混合乳液。
97.6.用高压均质机20mpa均质混合乳液1遍，得到稳定、均一的乳状液，即含有维生素k2的乳状液。
98.7.将含有维生素k2的乳状液通过喷雾干燥(进风温度180℃，出风温度80℃)，得到即含有维生素k2的微胶囊。
99.经检测可知含有维生素k2的微胶囊中，水分含量为3.82％，vk2含量为2112ppm。
100.制备流程图如图1所示，制备得到的含有维生素k2的微胶囊的微观结构图如图4所示。
101.对比例1
102.1.称取阿拉伯胶20份、白砂糖40份、mct 7份、醋酸视黄酯11.5份、生育酚1.5份、玉米淀粉20份。
103.2.将阿拉伯胶和白砂糖混合后加入200份水中，65℃溶解1h，得到水相。
104.3.用高速剪切机剪切水相，并将mct和醋酸视黄酯65℃预热5min后缓慢加入水相，15000r/min，10min，温度保持65℃，得到初步乳液体系。
105.4.再将初步乳液体系经过高压均质机均质，均质压力60mpa,均质次数为3次，得到均一稳定的乳状液体系。
106.5.将该维生素a乳状液通过喷雾造粒(薄淀粉层覆盖：投入玉米淀粉)-流化态干燥
(进风温度120℃，出风温度80℃，流化床干燥温度100℃)，得到水分含量为3.11％，va含量为251532iu/g的微胶囊。
107.对比例2
108.1.称取阿拉伯胶38份、白砂糖38份、mct 7.5份、维生素d30.25份、生育酚0.2份、玉米淀粉16.05份。
109.2.将阿拉伯胶和白砂糖混合后加入210份水中，60℃溶解1h，得到水相。
110.3.用高速剪切机剪切水相，并将维生素d3和mct 60℃预热5min缓慢加入水相，10000r/min，15min，温度保持60℃，得到初步乳液体系。
111.4.再将初步乳液体系经过高压均质机均质，均质压力40mpa,均质次数为2次，得到均一稳定的乳状液体系。
112.5.将该维生素d3乳状液通过喷雾造粒(薄淀粉层覆盖：投入玉米淀粉)-流化态干燥(进风温度120℃，出风温度80℃，流化床干燥温度100℃)，得到水分含量为3.66％，vd3含量为93432iu/g的微胶囊。
113.对比例3
114.1.称取阿拉伯胶40份、白砂糖40份、mct 19.75份、维生素k20.25份。
115.2.将阿拉伯胶和白砂糖混合后加入250份水中，55℃溶解1h，得到水相。
116.3.用高速剪切机剪切水相，并将维生素k2和mct 55℃预热5min缓慢加入水相，12000r/min，8min，温度保持55℃，得到初步乳液体系。
117.4.再将初步乳液体系经过高压均质机均质，均质压力50mpa,均质次数为2次，得到均一稳定的乳状液体系。
118.5.将该维生素k2乳状液通过喷雾干燥(进风温度180℃，出风温度80℃)，得到水分含量为3.45％，vk2含量为2076ppm的微胶囊。
119.应用例1
120.1、对实施例1～3和对比例1～3制备得到的微胶囊中的有效物质进行检测，检测结果如表1所示。
121.表1实施例1～3和对比例1～3制备得到的微胶囊有效物质
[0122][0123][0124]
由表1可知，相较于现有技术提供的微胶囊制备方法，本技术实施例1～3提供的包被脂溶性活性成分的微胶囊能够有效提高有效物质的含量。
[0125]
2、将实施例1～3和对比例1～3制备得到微胶囊置于温度37℃，湿度75％条件下进
行稳定性测试，对比放置3个月、6个月时内容物含量的稳定性，所得结果分别见图5、图6和图7。
[0126]
由图5～7可知，本技术提供的微胶囊制备方法能够有效延长含有脂溶性活性物质的微胶囊的保藏时间，能够有效提高微胶囊的稳定性。
[0127]
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0128]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不予盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。