一种高生酮中链甘油三酯微囊粉末及其制备方法与流程

1.本发明属于油脂微胶囊化技术领域，具体涉及一种高生酮中链甘油三酯微囊粉末及其制备方法。


背景技术：

2.葡萄糖作为哺乳动物大脑的主要能量来源，若代谢受损会在大脑中产生能量不足，并可能导致神经元损失和形态变化，酮类如丙酮、乙酰乙酸盐和8-羟基丁酸盐可用作替代能源，特别是在长期禁食或碳水化合物缺乏的时期。酮可以很容易地被线粒体使用生成atp供能，并且可以代替葡萄糖被神经组织使用。酮还可以对神经元免受自由基损伤发挥保护作用。研究表明，在缺血性损伤后给予酮可降低缺血性损伤对大脑的影响。事实上，酮补充剂已被视为创伤性脑损伤的治疗选择。此外，研究表明，神经退行性疾病，如帕金森病和阿尔茨海默病，将受益于酮体给药。例如，文献(effects of b-hydroxybutyrate on cognition in memory-impaired adults，neurobiol aging，25(2004)：311-314)公开了阿尔茨海默病患者当血清酮水平的升高时，其认知评分提高。
3.mct提供了一种容易获得的非碳水化合物燃料来源，因为它们被迅速吸收并代谢成中链脂肪酸和酮类。酮类通过单羧酸转运蛋白1(mct1)主动转运至大脑，主要由神经元代谢。游离脂肪酸，例如c8游离脂肪酸和c10游离脂肪酸，也可以通过扩散到达大脑，主要由星形胶质细胞代谢。因此，中链脂肪酸可以提供直接和间接的大脑燃料来源。一般把含有8-12个碳原子组成碳链的脂肪酸称为中链脂肪酸，它被甘油酯化生成中链脂肪酸甘油三酯(或中链甘油三酯，mct)，中链甘油三酯仅由饱和脂肪酸构成，凝固点低，室温下为液体，粘度小。目前市面上的中链甘油三酯粉末的制备方法中一般需要使用单、双甘油脂肪酸酯，硬脂酰乳酸钠，双乙酰酒石酸单双甘油酯等乳化剂的一种或者多种组合，并使用高果糖浆、葡萄糖、麦芽糖或高麦芽糖浆为壁材，其合成乳化剂存在较大的食品安全隐患，采用高果糖易导致血糖升高；另外，市面上的多数的中链甘油三酯载油量在30-50％，一般生酮饮食或者生酮产品中脂肪含量需要达到52％才能切换生酮燃脂模式，这对一些想要生酮燃脂的人群来说，并不能达到理想的效果，还会因为切换模式时间过长，不适性等原因总是在低碳后暴碳恶性循环，进而对减肥丧失信心。
4.中国专利cn 113261674 a公开了一种低碳水mct粉制备工艺，其原料按重量份计包括mct油，单双甘油脂肪酸酯，去离子水，六偏磷酸钠和抗性糊精组成，其中单双甘油脂肪酸酯乳化剂为合成乳化剂存在较大的食品安全隐患。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种具有快速生酮供能的高生酮中链甘油三酯微囊粉末及其制备方法。
6.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
7.首先，提供了一种中链甘油三酯微囊粉末，由如下重量份的原料制备得到：酪蛋白
酸钠10-20份，抗性糊精10-20份，mct油40-70份，水250-450份。
8.进一步地，所述酪蛋白酸钠与抗性糊精的重量比为0.5-2：1。
9.优选地，所述酪蛋白酸钠与抗性糊精的重量比为1：1。
10.进一步地，所述水与mct油、酪蛋白酸钠、抗性糊精总量的重量比为2.5-7：1。
11.优选地，所述水与mct油、酪蛋白酸钠、抗性糊精总量的重量比为2.5-5：1。
12.更优选地，所述水与mct油、酪蛋白酸钠、抗性糊精总量的重量比为4：1。
13.其次，提供了一种所述的中链甘油三酯微囊粉末的制备方法，包括如下步骤：
14.(1)将酪蛋白酸钠溶解在水中，加热搅拌，制得料液
①
；
15.(2)将抗性糊精溶解在水中，加热搅拌，制得料液
②
；
16.(3)将mct油加热制得料液
③
；
17.(4)先将料液
①
进行乳化剪切后，加入料液
②
进行乳化剪切，再加入料液
③
进行乳化剪切，制得乳化液
④
；
18.(5)将乳化液
④
过滤，在20-50mpa压力下均质两次制成微胶囊乳化液
⑤
；
19.(6)将微胶囊乳化液
⑤
在进风口温度115-140℃，出风口温度50-80℃条件下喷雾干燥制得中链甘油三酯微囊粉末。
20.进一步地，步骤(1)中所述加热的温度为55-65℃，优选为60℃，所述搅拌的时间为10-15min；
21.进一步地，步骤(2)中，所述加热的温度为60-70℃，优选为65℃，所述搅拌的时间为10-15min。
22.进一步地，步骤(3)中所述加热的温度为60-70℃，优选为65℃。
23.进一步地，步骤(5)中所述过滤所用的筛网的尺寸为90-110目，所述均质设定的压力为30mpa。
24.在一些具体的实施方式中，所述中链甘油三酯微囊粉末的制备方法，包括以下步骤：
25.(1)先升温至设定温度，将二分之一的生产用水中搅拌溶解酪蛋白酸钠，保持搅拌一定时间，制得料液
①
待用；
26.(2)将剩余的水用于搅拌溶解抗性糊精，并加热至设定温度，保持搅拌一定时间，制得料液
②
待用；
27.(3)将mct油用水浴加热方式升温至设定温度制得料液
③
；
28.(4)先将料液
①
加入转移至乳化罐a，检查浆料
①
已放空并淹没乳化剪切头，开启乳化剪切；再将料液
②
加入乳化罐a中，确保料液
②
放空，并保持乳化罐a乳化剪切料液
①
和料液
②
保持10分钟以上，剪切转速大于等于8000rmp；
29.(5)乳化罐a乳化10分钟以上后，再将料液
③
加入乳化罐a，确保料液
③
放空，乳化剪切15分钟，剪切速度8000rmp，关停乳化，制成乳化液
④
；开启板式慢速搅拌，确保乳化不分层；
30.(6)将步骤(5)制得的乳化液
④
通过泵送，100目过滤，送至均质机45mpa进行均质，制成微胶囊乳化液
⑤
，持续保持慢速搅拌；
31.(7)将均质后的乳化液
⑤
经过喷雾干燥机，进行喷雾干燥，制成微囊粉末。
32.相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：
33.(1)本发明提供的原料中选用酪蛋白酸钠为天然乳化剂，避免了合成乳化剂的食品安全隐患问题；选用抗性糊精为壁材，兼具可溶性和不可溶性膳食纤维的特点，具有益生元作用，不能被上消化道的酶分解，不会引起血糖升高，具有低热值、防锯齿特性；同时利用抗性糊精在人体胃中不被吸收和利用，全部进入肠道的特性，长期食用，既不会增加血糖，也不会改变胰岛素水平，故可适合糖尿病人放心食用；另外在结肠中可被微生物菌群发酵，产生化合物和气体等，继而对肠道产生有益的生理作用，包括缓解便秘、调节血脂血糖代谢和矿物质吸收、调节肠道菌群等作用；且具备耐热、耐酸、低褐变等特性，应用在食品加工中不会改变食品的品质，因而是优良的壁材，而且抗性糊精溶水后溶液成中性，不需要额外添加酸碱调节剂调节ph，减少了原料成本，且其不会影响酪蛋白酸钠的稳定性，避免了溶液体系的不确定性。
34.(2)本发明提供的中链甘油三酯微囊粉末具有高微囊化率，低含水率，高溶解性的特点。
35.(3)本发明提供的中链甘油三酯微囊粉末，研究发现酪蛋白酸钠与抗性糊精的比例同微囊化效率密切相关，当酪蛋白酸钠与抗性糊精的重量比为1:1时，微囊化率高达95.92％。
36.(4)本发明提供的中链甘油三酯微囊粉末具有低含水率，高溶解性，高微囊化率的特性，并且能够快速生酮，其含有高载油量的mct，mct不同于其他长链甘油三酯，不需胆汁乳化，直入门静脉至肝脏代谢、吸收代谢快不激活长链酰coa合成酶，不参与脂肪合成产生能量不需肉碱(carnitine)、进入线粒体被氧化，产生酮体，能够高效快速生酮。
附图说明
37.图1为实施例1的得到的中链甘油单酯微囊粉末透光变化图；
38.图2为对比例6的得到的中链甘油单酯微囊粉末透光变化图；
39.图3为对比例7的得到的中链甘油单酯微囊粉末透光变化图；
40.图4为实施例1得到的中链甘油单酯微囊粉末的电子显微镜观察的微观形态图。
具体实施方式
41.值得说明的是，本发明中使用的原料均为普通市售产品，对其来源不做具体限定。
42.实施例1
43.本实施例提供了一种中链甘油三酯微囊粉末，由mct油560g，酪蛋白酸钠120g，抗性糊精120g，和水3200g制备得到，水与其他原料(除水以外的其他原料，实施例2-5、对比例1-7也是如此)的物料比为4:1。
44.制备方法如下：
45.(1)先升温至设定温度60℃，将1600g的生产用水中搅拌溶解120g酪蛋白酸钠，保持搅拌10min，制得料液
①
待用；(2)先升温至设定温度65℃，将1600g生活用水用于搅拌溶解120g抗性糊精，保持搅拌10min，制得料液
②
待用；(3)将mct油用水浴加热方式升温至65℃制得料液
③
；(4)先将料液
①
加入转移至乳化罐a，检查浆料
①
已放空并淹没乳化剪切头，开启乳化剪切；再将料液
②
加入乳化罐a中，确保料液
②
放空，并保持乳化罐a乳化剪切料液
①
和料液
②
保持15min，剪切转速8500rmp；再将料液
③
加入乳化罐a，确保料液
③
放空，乳化
剪切15min，剪切速度8000rmp，关停乳化，制成乳化液
④
；开启板式慢速搅拌，确保乳化不分层；(5)将步骤(4)制得的乳化液
④
通过泵送100目过滤，送至均质机30mpa进行两次均质，制成微胶囊乳化液
⑤
，持续保持慢速搅拌；(6)将均质后的乳化液
⑤
经过喷雾干燥机，喷雾干燥条件为进风口温度为125℃，出风口温度为58℃，制成中链甘油三酯微囊粉末(mct油脂粉末)。
46.实施例2
47.本实施例提供了一种中链甘油三酯微囊粉末，由mct油480g，酪蛋白酸钠160g，抗性糊精160g，和水3200g制备得到，水与其他原料的物料比为4:1。
48.其制备方法同实施例1。
49.实施例3
50.本实施例提供了一种中链甘油三酯微囊粉末，由mct油500g，酪蛋白酸钠200g，抗性糊精100g，和水4000g制备得到，水与其他原料的物料比为5:1。
51.其制备方法同实施例1。
52.实施例4
53.本实施例提供了一种中链甘油三酯微囊粉末，由mct油700g，酪蛋白酸钠100g，抗性糊精200g，和水2500g制备得到，水与其他原料的物料比为2.5:1。
54.其制备方法同实施例1。
55.实施例5
56.本实施例提供了一种中链甘油三酯微囊粉末，由mct油400g，酪蛋白酸钠200g，抗性糊精100g，和水4500g制备得到，水与其他原料的物料比为6.4:1。
57.其制备方法同实施例1。
58.对比例1
59.本对比例提供了一种中链甘油三酯微囊粉末，由mct油560g，酪蛋白酸钠90g，单双甘油脂肪酸酯30g，抗性糊精120g，和水3200g制备得到，水与其他原料的物料比为4:1。
60.制备方法同实施例1。
61.对比例2
62.本对比例提供了一种中链甘油三酯微囊粉末，由mct油560g，六偏磷酸钠120g，抗性糊精120g，和水3200g制备得到，水与其他原料的物料比为4:1。
63.制备方法同实施例1。
64.对比例3
65.本对比例提供了一种中链甘油三酯微囊粉末，由mct油560g，酪蛋白酸钠85.7g，单双甘油脂肪酸酯28.6g，六偏磷酸钠5.7g，抗性糊精120g，和水3200g制备得到，水与其他原料的物料比为4:1。
66.制备方法同实施例1。
67.对比例4
68.本对比例提供了一种中链甘油三酯微囊粉末，本对比例与实施例1的区别在于，步骤(5)中均质压力为10mpa。
69.对比例5
70.本对比例提供了一种中链甘油三酯微囊粉末，本对比例与实施例1的区别在于，步
骤(6)中喷雾干燥温度为进风口温度为145℃，出口温度为85℃。
71.对比例6
72.本对比例提供了一种中链甘油三酯微囊粉末，由mct油560g，酪蛋白酸钠120g，抗性糊精120g，和水6400g制备得到，水与其他原料的物料比为8:1。
73.对比例7
74.本对比例提供了一种中链甘油三酯微囊粉末，由mct油560g，酪蛋白酸钠120g，抗性糊精90g，阿拉伯胶30g和水3200制备得到，水与其他原料的物料比为4:1。
75.实验例1
76.乳液稳定性测定
77.对实施例及对比例得到的微胶囊乳化液
⑤
进行稳定性测试。
78.采用粒子分散稳定性分析仪(lumisizer,lum gmbh,berlin,germany)对微胶囊乳化液物理稳定性进行分析。
79.原理：样品管离心过程中，平行的近红外光(波长870nm)照射在整个样品管上，利用ccd-line检测透射光(i)，记录样品透光率的变化ln(i0/i)，以此确定微胶囊乳化液中粒子的迁移过程。若样品管上部透光率变大表示粒子下沉，若底部透光率变大则表示粒子上浮。根据透光率变化谱图，可计算澄清指数，比较微胶囊乳化液的稳定性差异。
80.步骤：取乳化液约1ml，均匀注射样品至试管底部，温度设定为25℃，样品于4000r/min条件下离心分析，透光率特征线每10s记录一次，共计300次。
81.澄清指数实验结果如下：
82.表1
[0083][0084][0085]
透光率变化图谱表示微胶囊乳化液液离心过程中特定位置在不同时间的透光率变化，表征了微胶囊乳化液的稳定性。每10s取一条线，随时间的推移，透射曲线由黑色向灰色移动。透射曲线的高度表示透射率；两条线之间的疏密程度表示透射率变化的快慢，相同时间内，线与线之间越疏松，表示透射率变化越快；样品瓶底部的透射率低，且透射曲线之间较密，透射率上升缓慢，说明乳液中油的上浮现象不太明显，稳定性良好。图1为实施例1的透光变化图；图2为对比例6的透光变化图；图3为对比例7的透光变化图。
[0086]
澄清指数同乳液稳定性呈负相关，由澄清指数和透光率变化图可知，实施例1得到
的微胶囊乳化液稳定性最好；实施例1和对比例1，对比例2，对比例3和对比例7相比可知，乳化剂的选择对于稳定性有一定的关联，本发明选用的酪蛋白酸钠和抗性糊精为最优组合。实施例1和实施例6相比可以，料液比也是影响稳定性的因素，本发明选用的料液比为最优组合。
[0087]
实验结论：
[0088]
(1)水与物料的比重同微胶囊乳化液的稳定性，微胶囊化效率相关，实验发现当水与其他原料物料的重量比为2.5-5：1时，稳定性好，微胶囊化率高；当水比重过高时，影响壁材对中链甘油三酯的乳化效果，从而导致稳定性不好，另外，含水量高，超过了喷塔的干燥能力，影响干燥效果，壁上粘粉也较多，进而造成微胶囊化率过低；当水比重过低时，过高的料液浓度大大增强了乳液的粘性导致在喷雾时容易出现堵死喷枪的现象，影响了雾化效果从而造成微囊化率过低。
[0089]
(2)将乳化液在30mp压力下均质两次得到的微胶囊乳化液，具有高稳定性的优点。15mpa组由于均质压力不够而影响了乳化液稳定性，而45mpa组均质压力过高，虽然能够更快的乳化，但随之又会破坏乳化液稳定性。
[0090]
实验例2理化指标测试
[0091]
1.含水率(水分含量)的测定：参照gb5497-1985，105℃恒重法测定。
[0092]
2.溶解度的测定：准确称取5g样品于50ml烧杯中，用38ml 25-30℃的水将样品充分溶解并转移至50ml离心管，离心10min，弃上清液；再加入38ml 25-30℃的水，振荡离心管，使沉淀悬浮在管中，离心10min，弃上清液，用少量水将沉淀移至称量皿(已知质量)中，置于沸水浴上蒸干水分后在105℃下烘干至恒重。
[0093]
溶解度＝{1-(m2-m1)/[(1-b)
×
m]}
×
100％
[0094]
式中：m—样品质量，g；m1—称量皿的质量，g；m2—称量皿的质量 不溶物的质量，g；b—样品含水率，％。
[0095]
3.微胶囊化效率测定：微胶囊化效率＝(1-微胶囊表面油含量/微胶囊总油含量)
×
100％
[0096]
表面油含量的测定：准确称取1g微胶囊，加入50ml正己烷，振荡提取10min，滤纸过滤，蒸发滤液(回收正己烷)，在60℃下烘干并冷却称重，得表面油质量，计算表面油含量。
[0097]
总油含量的测定：准确称取微胶囊样品，加入氨水破壁，再用石油醚、乙醚及乙醇混合溶剂振荡提取、洗涤、过滤，滤液经旋转蒸发仪去溶剂后称重，得总油的质量，计算总油含量。
[0098]
4.微观结构
[0099]
表面结构的电镜观察：将少量的微囊粉末样品(实施例1)撒在贴有双面胶的样品台上，吹去多余的粉末后，在加速电压为20kv的条件下，用扫描电子显微镜观察样品的表面结构(见图4)。
[0100]
对实施例及对比例得到的中链甘油三酯微囊粉末的含水量、溶解度和微胶囊化率进行测定，实验结果如表2所示。
[0101]
表2
[0102][0103][0104]
微胶囊产品的含水率在2-5％之间较好，由数据可知，本发明得到的中链甘油三酯微囊粉末具有较好的含水率和溶解性，溶解度在95％以上。
[0105]
本发明得到的中链甘油三酯微囊粉末具有较好的微胶囊化率，由实施例1和对比例1、对比例2、对比例3和对比例7可知，抗性糊精和酪蛋白酸钠为最优的组合；由实施例1和对比例4可知，均质压力对微胶囊化率有影响，本发明条件为优选组合；由实施例1和对比例5可知，喷雾条件对微胶囊化率有影响，本发明选用的喷雾干燥温度为优选条件。
[0106]
对实施例1得到的中链甘油三酯微囊粉末通过扫描电子显微镜观察的微观形态(见图4)可以看出，中链甘油三酯微囊粉呈大小均一的球状，表面平滑，无细孔无裂纹，说明对油脂的包埋较完全。
[0107]
实验例3生酮实验
[0108]
测试样品：实施例1和实施2制备得到的中链甘油三酯微囊粉末为测试样品。
[0109]
spf级雄性icr小鼠(22-24g)(合格证号：scxk(京)2012-0001)30只，所有小鼠均能随意获得足够食物和水，通风良好，压差20pa-50pa，室温22-25℃，相对湿度40％-50％，正常昼夜变化(9∶00a.m.-9∶00p.m.)，饲养5周，按平均体质量随机分成3组，每组10只，分别为：(i)正常组，用基础饲料(lad3001m)喂养小鼠；(ii)生酮饮食(实施例1)基础饮食同时进行生酮饮食干预，直到实验结束；(iii)生酮饮食(实施例2)基础饮食同时进行生酮饮食干预，直到实验结束。
[0110]
血酮的测量
[0111]
采用手持式酮体测定仪测定血酮浓度。每周测一次血酮含量，结果见表3。本研究结果显示，与正常对照组相比，实施例1和实施例2组的血酮水平显著增加(见表3)。上述结果表明，实施列1组和实施例2组生酮饮食均可以升高血酮浓度。
[0112]
表3表示生酮饮食组合物(实施例1和实施例2)对小鼠血酮的影响
[0113][0114]
注：*，与正常对照组相比，p＜0.05；**，与正常对照组相比，p＜0.01。
[0115]
血酮浓度为1.5-3mmol/l时为最佳生酮浓度，3.0-8.0为饥饿生酮状态，小鼠服用一周后即可达到最佳生酮状态。
[0116]
最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。