一種高穩(wěn)定性蛋白質(zhì)-殼聚糖復(fù)凝聚交聯(lián)微膠囊及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于包埋技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高穩(wěn)定性蛋白質(zhì)-殼聚糖復(fù)凝聚交聯(lián)微膠囊及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微囊化是提高芯材穩(wěn)定性、實(shí)現(xiàn)控釋和改變其物理狀態(tài)的有效手段。微囊化的方法有很多種，包括噴霧干燥法、擠壓法、流化床法和復(fù)凝聚法等，噴霧干燥是食品工業(yè)中最常用的方法，但是復(fù)凝聚法已引起了人們極大的興趣。
[0003]復(fù)凝聚是發(fā)生在膠體溶液中的一種現(xiàn)象，其利用兩種帶不同電荷的聚電解質(zhì)通過靜電相互作用沉降在芯材周圍來達(dá)到包埋的目的，目前在食品領(lǐng)域最常見的復(fù)凝聚體系為蛋白質(zhì)-多糖組合。復(fù)凝聚微囊化法具有包埋效率高、控釋性強(qiáng)等特點(diǎn)，而且所用聚電解質(zhì)為天然大分子，因此具有極佳的生物相容性及安全性，在食品領(lǐng)域有很大的應(yīng)用潛力。
[0004]由于復(fù)凝聚微膠囊的形成是基于聚電解質(zhì)之間的靜電相互作用，其機(jī)械強(qiáng)度較差，而且在偏離復(fù)凝聚反應(yīng)最適PH值時(shí)易發(fā)生解離，因此必須進(jìn)行交聯(lián)以提高其穩(wěn)定性。能夠引起蛋白質(zhì)發(fā)生共價(jià)交聯(lián)的物質(zhì)理論上均可用于復(fù)凝聚相的交聯(lián)。目前報(bào)道最多的是基于蛋白質(zhì)的交聯(lián)劑，最常用且效果最好的是戊二醛，但是該化合物具有毒性，并不適合在食品工業(yè)中使用。谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶能催化蛋白質(zhì)之間的交聯(lián)反應(yīng)，而且廉價(jià)易得，但是其所需反應(yīng)時(shí)間較長，且對很多復(fù)凝聚體系的交聯(lián)效果不如戊二醛。安全、高效且廉價(jià)的交聯(lián)劑或交聯(lián)方法已成為制約復(fù)凝聚微囊化技術(shù)在食品工業(yè)中應(yīng)用的重要因素之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種高穩(wěn)定性蛋白質(zhì)-殼聚糖復(fù)凝聚交聯(lián)微膠囊及其制備方法。本發(fā)明以蛋白質(zhì)和殼聚糖分別為聚陰離子和聚陽離子構(gòu)成微膠囊壁材，通過復(fù)凝聚法制備微膠囊。在以蛋白質(zhì)為乳化劑制備芯材0/W型乳狀液時(shí)，通過控制在蛋白質(zhì)溶液中是否添加還原糖，以及在微膠囊干燥過程中控制加熱溫度和時(shí)間，使蛋白質(zhì)-殼聚糖、蛋白質(zhì)-殼聚糖-還原糖兩兩之間發(fā)生復(fù)雜的美拉德反應(yīng)而引發(fā)交聯(lián)。所制備的微膠囊在PH4.0溶液中不溶解僅溶脹，克服了現(xiàn)有技術(shù)中復(fù)凝聚微膠囊機(jī)械強(qiáng)度較差、在偏離復(fù)凝聚反應(yīng)最適PH值時(shí)易發(fā)生解離而失去穩(wěn)定性的問題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
一種高穩(wěn)定性蛋白質(zhì)-殼聚糖復(fù)凝聚交聯(lián)微膠囊的制備方法，它包括以下步驟:
(I)將芯材與蛋白質(zhì)溶液混合，高速分散形成0/W型乳狀液，所述0/W型乳狀液中芯材與蛋白質(zhì)的質(zhì)量比為1:5-1:1 ；
(2 )向所述0/W型乳狀液中加入殼聚糖溶液，所述蛋白質(zhì)與殼聚糖的質(zhì)量比為9:1-3:1，低速攪拌，調(diào)節(jié)pH值，蛋白質(zhì)與殼聚糖通過靜電相互作用發(fā)生復(fù)凝聚反應(yīng)，形成的復(fù)凝聚相沉降在芯材乳滴周圍而得到微膠囊懸浮液； (3)進(jìn)行離心，收集獲得微膠囊，再使微膠囊中的反應(yīng)組分在溫度50-80°C下發(fā)生美拉德反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為12-48h，制得所述復(fù)凝聚交聯(lián)微膠囊。
[0007]對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):所述步驟(I)中芯材為維生素E或辣椒紅色素。
[0008]對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):所述步驟(I)中蛋白質(zhì)溶液中含有還原糖，所述還原糖與蛋白質(zhì)的質(zhì)量比為5:1-1:3。
[0009]對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):所述步驟(I)中還原糖為葡萄糖、核糖、甘露糖、木糖、半乳糖或阿拉伯糖中的至少一種。
[0010]對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):所述步驟(I)中蛋白質(zhì)為大豆分離蛋白、豌豆分離蛋白、酪蛋白、牛血清白蛋白、乳球蛋白、絲蛋白、明膠或乳清分離蛋白中的一種。
[0011]對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):所述步驟(2)中調(diào)節(jié)pH值為5.5-6.5。
[0012]對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):所述步驟(2)中復(fù)凝聚反應(yīng)的溫度為25-55°C。
[0013]對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn):所述步驟(2)中復(fù)凝聚反應(yīng)的時(shí)間為15-60min。
[0014]本發(fā)明還提供了所述的制備方法制得高穩(wěn)定性蛋白質(zhì)-殼聚糖復(fù)凝聚交聯(lián)微膠嗇
ο
[0015]所述的微膠囊在pH4.0的鹽酸溶液中不溶解但可發(fā)生溶脹，浸泡2h后的芯材釋放率為 15.2%-25.8%ο
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
1、本發(fā)明采用蛋白質(zhì)和殼聚糖構(gòu)成復(fù)凝聚體系來制備微膠囊，以蛋白質(zhì)溶液為乳化劑制備芯材乳狀液時(shí)，選擇在蛋白質(zhì)溶液中不添加還原糖或添加還原糖，最后在微膠囊干燥的過程中控制加熱溫度和時(shí)間，使蛋白質(zhì)-殼聚糖、蛋白質(zhì)-殼聚糖-還原糖兩兩之間發(fā)生美拉德反應(yīng)引發(fā)微膠囊交聯(lián)，從而提高其在PH4.0溶液中的穩(wěn)定性。克服了現(xiàn)有技術(shù)中復(fù)凝聚微膠囊機(jī)械強(qiáng)度較差、在偏離復(fù)凝聚反應(yīng)最適PH值時(shí)易發(fā)生解離而失去穩(wěn)定性的問題。
[0017]2、殼聚糖含有豐富的游離-NH2，可與還原糖發(fā)生美拉德反應(yīng)而引起殼聚糖發(fā)生交聯(lián)。另外，殼聚糖含有還原性末端，也可直接與蛋白質(zhì)發(fā)生美拉德反應(yīng)生成高分子復(fù)合物。本發(fā)明是利用殼聚糖在美拉德反應(yīng)中這種獨(dú)特的性質(zhì)而對蛋白質(zhì)-殼聚糖復(fù)凝聚微膠囊體系進(jìn)行交聯(lián)，從而提高其穩(wěn)定性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)的交聯(lián)程度更高，所得微膠囊的穩(wěn)定性更好。
[0018]3、本發(fā)明操作步驟簡便，不需要像現(xiàn)有交聯(lián)技術(shù)中要調(diào)節(jié)微膠囊的pH值而容易導(dǎo)致微膠囊壁材離解，也不需要像現(xiàn)有技術(shù)中添加醛類有毒試劑作為交聯(lián)劑而不適用于食品工業(yè)，而僅僅只需控制是否添加還原糖或還原糖種類及添加量、反應(yīng)溫度和時(shí)間即可，不需要特殊試劑和設(shè)備。本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡單易行、安全高效，易于規(guī)?；a(chǎn)，對于包埋熱穩(wěn)定性較好的芯材具有廣闊的市場前景。
[0019]結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】后，本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清
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【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的高穩(wěn)定性蛋白質(zhì)-殼聚糖復(fù)凝聚交聯(lián)微膠囊的制備工藝流程圖。
[0021]圖2為本發(fā)明中實(shí)施例1和實(shí)施例2制備的交聯(lián)微膠囊在pH4.0的鹽酸溶液中浸泡2h后的Ve累積釋放率。
[0022]圖3為本發(fā)明中實(shí)施例3和實(shí)施例4制備的交聯(lián)微膠囊在pH4.0的鹽酸溶液中浸泡2h后的Ve累積釋放率。
[0023]圖4為本發(fā)明中實(shí)施例5和實(shí)施例6制備的交聯(lián)微膠囊在pH4.0的鹽酸溶液中浸泡2h后的辣椒紅色素累積釋放率。
[0024]圖5為本發(fā)明中實(shí)施例7和實(shí)施例8制備的交聯(lián)微膠囊在pH4.0的鹽酸溶液中浸泡2h后的辣椒紅色素累積釋放率。
【具體實(shí)施方式】
[0025]首先配制蛋白質(zhì)溶液:將一定質(zhì)量的蛋白質(zhì)溶解于pH7.0以上的水溶液中，制備得到所需濃度(w/V)的蛋白質(zhì)溶液作為聚陰離子溶液；然后將殼聚糖溶解在1% (w/V)的醋酸溶液中，磁力攪拌4h，得到1% (w/v)的殼聚糖溶液，以此溶液為聚陽離子貯備液，使用前用1% (w/v)的醋酸溶液將殼聚糖溶液稀釋到所需濃度。
[0026]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0027]實(shí)施例1
本實(shí)施例高穩(wěn)定性蛋白質(zhì)-殼聚糖復(fù)凝聚交聯(lián)微膠囊的制備方法包括以下步驟:
1、將芯材維生素E(Ve)添加到2.4% (w/v)的大豆分離蛋白(SPI)溶液中，￥￡與SPI的質(zhì)量比為1:2，在45°C、12000r/min條件下高速分散乳化15min，形成均勻的0/W型Ve乳狀液；
2、將0.6% (w/v)的殼聚糖溶液加入到上述0/W型乳狀液中，加入的所述殼聚糖溶液體積與所述乳狀液體積相等，保持SPI與殼聚糖的質(zhì)量比為4:1，用10% (w/v)NaOH溶液調(diào)節(jié)混合液的pH到6.5，25°C、300r/min攪拌15min，使SPI與殼聚糖通過靜電相互作用發(fā)生復(fù)凝聚反應(yīng)，形成的復(fù)凝聚相沉降在^乳滴周圍而得到微膠囊懸浮液；
3、3000r/min離心5min，收集濕Ve微膠囊，在50°C下加熱48h，讓SPI和殼聚糖直接發(fā)生美拉德反應(yīng)達(dá)到交聯(lián)的目的，從而獲得^微膠囊。
[0028]同時(shí)設(shè)置對照組，未經(jīng)過美拉德反應(yīng)交聯(lián)的^微膠囊在pH4.0的鹽酸溶液中浸泡2h后，壁材離解且Ve的累積釋放率達(dá)到了 65.2%。本實(shí)施例制備的V ￡微膠囊在pH4.0的鹽酸溶液中浸泡2h后，Ve的累積釋放率僅為20.3%。
[0029]實(shí)施例2
本實(shí)施例高穩(wěn)定性蛋白質(zhì)-殼聚糖復(fù)凝聚交聯(lián)微膠囊的制備方法包括以下步驟:
1、將半乳糖與2.4% (w/v)的SPI溶液混合，半乳糖與SPI的質(zhì)量比為3:1，再將芯材Ve加入上述混合液中，V ￡與SPI的質(zhì)量比為1:2，在45°C、12000r/min條件下高速分散乳化15min，形成均勻的0/W型Ve乳狀液；
2、將0.6% (w/v)的殼聚糖溶液加入到上述0/W型乳狀液中，加入的所述殼聚糖溶液體積與所述乳狀液體積相等，保持SPI與殼聚糖的質(zhì)量比為4:1，用10% (w/v)NaOH溶液調(diào)節(jié)混合液的pH到6.5，25°C、300r/min攪拌15min，使SPI與殼聚糖通過靜電相互作用發(fā)生復(fù)凝聚反應(yīng)，形成的復(fù)凝聚相沉降在^乳滴周圍而得到微膠囊懸浮液；
3、3000r/min離心5min，收集濕Ve微膠囊，在50°C下加熱48h，讓SP1-殼聚糖-半乳糖兩兩之間發(fā)生復(fù)雜的美拉德反應(yīng)達(dá)到交聯(lián)的目的，從而獲得^微膠囊。
[0030]同時(shí)設(shè)置對照組，未經(jīng)過美拉德反應(yīng)交聯(lián)的^微膠囊在pH4.0的鹽酸溶液中浸泡2h后，壁材離解且Ve的累積釋放率達(dá)到了 65.2%。本實(shí)施例制備的V ￡微膠囊在pH4.0的鹽酸溶液中浸泡2h后，Ve的累積釋放率僅為15.2%。
[0031]實(shí)施例3
本實(shí)施例高穩(wěn)定性蛋白質(zhì)-殼聚糖復(fù)凝聚交聯(lián)微膠囊的制備方法包括以下步驟:
1、將芯材Ve添加到0.09% (w/v)豌豆分離蛋白(PPI)溶液中，的質(zhì)量比為1: 5，在35°C、10000r/min條件下高速分散乳化lOmin，形成均勻的0/W型Ve乳狀液；
2、將0.01% (w/v)的殼聚糖溶液加入到上述0/W型乳狀液中，加入的所述殼聚糖溶液體積與所述乳狀液體積相等，保持PPI與殼聚糖的質(zhì)量比為9:1，用10% (w/v)NaOH溶液調(diào)節(jié)混合液的pH到6.2，35°C、300r/min攪拌20min，使PPI與殼聚糖通過靜電相互作用發(fā)生復(fù)凝聚反應(yīng)，形成的復(fù)凝聚相沉降在^乳滴周圍而得到微膠囊懸浮液；
3、3000r/min離心5min，收集濕Ve微膠囊，在60°C下加熱18h，讓PPI和殼聚糖直接發(fā)生美拉德反應(yīng)達(dá)到交聯(lián)的目的，從而獲得^微膠囊。
[0032]同時(shí)設(shè)置對照組，未經(jīng)過美拉德反應(yīng)交聯(lián)的^微膠囊在pH