本發(fā)明涉及食品藥品加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種巖藻黃素微膠囊及其制備工藝。

背景技術(shù)：

巖藻黃素（fucoxanthin），又稱(chēng)巖藻黃質(zhì)、褐藻黃素，是一種廣泛存在于褐藻、硅藻、金藻及黃綠藻中的類(lèi)胡蘿卜素，在水生貝殼類(lèi)（如牡蠣、蛤蚌）生物中也有發(fā)現(xiàn)。其分子結(jié)構(gòu)比較特殊，除具有較長(zhǎng)的共軛雙鍵外，還含有不常見(jiàn)的丙二烯醇鍵和5,6-單環(huán)氧結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)的特殊性導(dǎo)致巖藻黃素具有很多重要的生理功能，比如抗癌、抗炎、抗肥胖、抗氧化、調(diào)節(jié)血糖等，在食品、藥品、保健品、美容產(chǎn)品等領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)前景十分廣闊。世界海洋中每年海藻中巖藻黃質(zhì)的產(chǎn)量可達(dá)6.8×106噸，但是受限于巖藻黃素提取工藝技術(shù)及提取成本，目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)所銷(xiāo)售的巖藻黃素純度很低，且價(jià)格十分昂貴，5%巖藻黃素價(jià)格在每公斤300美元至450美元之間，4微克標(biāo)準(zhǔn)品溶于乙醇溶液，售價(jià)高達(dá)7800元人民幣?，F(xiàn)有技術(shù)如授權(quán)公告號(hào)為cn103833692b的中國(guó)發(fā)明授權(quán)，公開(kāi)了一種從海藻中提取高純度巖藻黃素的方法。這種方法可提取高純度的巖藻黃素且不使用液相色譜分離，但提取率有待提高。此外，巖藻黃素對(duì)光、熱、酸堿、氧氣十分敏感，在弱酸、弱堿條件下，發(fā)生顏色可逆變化；在強(qiáng)堿、強(qiáng)光或高溫條件下則被破壞，有時(shí)在溶液中也會(huì)自發(fā)產(chǎn)生異構(gòu)體，這極大的限制了巖藻黃素的廣泛應(yīng)用。因此，如何提高巖藻黃素的穩(wěn)定性、擴(kuò)大其應(yīng)用范圍是一個(gè)急需解決的問(wèn)題。

微膠囊技術(shù)是指利用成膜材料將固體、液體或氣體囊于其中，形成直徑幾微米至上千微米的微小容器（即微膠囊），以保護(hù)被包裹的芯材，使之與外界環(huán)境隔離，并最大限度的保持原有的色香味及生物活性等，近年來(lái)已廣泛應(yīng)用于食品、藥品等領(lǐng)域。微膠囊制備方法大致可分為化學(xué)法、物理法和物理化學(xué)法，常用的有噴霧干燥法、沸騰床法、銳孔法、界面聚合、分子包埋法等。如授權(quán)公告號(hào)為cn104904710b的中國(guó)發(fā)明授權(quán)，公開(kāi)了一種座殼孢菌微膠囊懸浮劑及其制備方法。β-胡蘿卜素、辣椒紅色素、原花青素、抗氧化肽、獼猴桃油等都有微膠囊化研究，但巖藻黃素微膠囊化的研究在國(guó)內(nèi)外還未發(fā)現(xiàn)有報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能提高巖藻黃素穩(wěn)定性并能夠保持其生物活性的巖藻黃素微膠囊及其制備方法。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：

壁材的制備：精確稱(chēng)取一定質(zhì)量的海藻酸鈉粉末，加入蒸餾水充分?jǐn)嚢枞芙?，置?5~55℃恒溫水浴鍋中12h~24h，使其完全吸水溶脹。然后加入乳化劑混合均勻后得到海藻酸鈉溶液，作為壁材備用。其中所述海藻酸鈉的質(zhì)量濃度為1.8~2.2%，乳化劑成份及其重量份為：4~8份吐溫-80，1~4份甘油脂肪酸脂，5~8份葡萄糖酸銨和1~3份大豆分離蛋白。海藻酸鈉濃度對(duì)巖藻黃素微膠囊的成型效果和包埋率影響極顯著，濃度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)造成微膠囊形態(tài)不完整。從成型效果和包埋率上來(lái)看，最佳海藻酸鈉濃度為1.8~2.2%。海藻酸鈉微溶于水，乳化劑能使海藻酸鈉在水中溶解度增大。乳化劑對(duì)壁材和芯材的混合非常重要，少量乳化劑可以提高微膠囊的包埋率，過(guò)高時(shí)則會(huì)降低包埋率。這是因?yàn)檫^(guò)多的乳化劑會(huì)進(jìn)入到海藻酸鈉分子鏈的間隙，使鏈間的空隙增大，鏈間作用力減小，導(dǎo)致微膠囊膜的斷裂伸長(zhǎng)率增加，質(zhì)地比較柔軟；

芯材的制備：取一定體積處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的含巖藻黃素的藻類(lèi)，先用海水洗滌5~8次，再用去離子水洗滌2~3次后收集藻泥，冷凍干燥后研磨得到藻粉。采用超聲波輔助有機(jī)溶劑法提取巖藻黃素，向藻粉中加入無(wú)水乙醇，使其料液比為1:35~1:45（g/ml），在55~65℃的條件下避光靜置于超聲波清洗器中，設(shè)置超聲功率為200~300w，浸提兩次，每次0.8~1.2h。無(wú)水乙醇中溶有1~5%丙酮、0.001~0.01%雙酚a和1~3%丁二醇。4000~6000r/mim離心10~20min，得到上清液。將上清液轉(zhuǎn)移到旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中蒸發(fā)一段時(shí)間，溶液中析出黑綠色沉淀，過(guò)濾后去除色素雜質(zhì)，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，直至溶液中析出紅色固體，濾過(guò)后紅色固體即為巖藻黃素粗品。將巖藻黃素粗品用無(wú)水乙醇溶解，即得芯材溶液。丙酮和丁二醇促進(jìn)巖藻黃素在無(wú)水乙醇中的溶解度增大，同時(shí)輔助超聲波助溶能使巖藻黃素提取率明顯提高；

芯材/壁材混合液的制備：將芯材與壁材溶液按1:2.5~1:3.5（v/v，體積比）比例混合，加入添加劑，得到芯材/壁材混合液。添加劑成份及其重量份為：2~6份木質(zhì)素磺酸鹽，1~4份月桂醇硫酸鈉和2~8份山竹殼果膠。添加劑能使芯材和壁材充分混合均勻。隨著芯材與壁材比值的減小，包埋率呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，在1:3時(shí)達(dá)到最大值，且此時(shí)成型效果較好。壁材所占比例過(guò)小時(shí)，會(huì)導(dǎo)致芯材不能完全被包埋而溶解在固化液中，而且形成的微膠囊因?yàn)槿鄙俦诓牡闹味|(zhì)地較軟，容易破碎。隨著壁材比例增加，越來(lái)越多的巖藻黃素被包埋。但壁材含量過(guò)高，黏度太大，不利于壁材固化，還會(huì)導(dǎo)致微膠囊質(zhì)地偏硬；

造粒：用0.43~0.47nm的針頭孔徑的注射器將芯材/壁材混合液以110~120顆/分鐘的速度注入凝固劑中，并用磁力攪拌器以600~1200r/min的速度攪拌。隨著注射器針頭孔徑變小，微膠囊粒度也越來(lái)越小，從而導(dǎo)致微膠囊總的表面積變大，因此使得微膠囊能夠包埋更多的巖藻黃素，包埋率也隨之增大。但是，由于海藻酸鈉溶液具有一定的黏度，針頭孔徑過(guò)小時(shí)，溶液推出有一定困難，不利于微膠囊造粒，且此時(shí)對(duì)微膠囊形態(tài)及包埋率影響不大；

固化、分離、干燥：待芯材/壁材混合液在凝固劑中形成微球后，將其在室溫下放置10~20min。用干凈的紗布過(guò)濾除去凝固劑，將得到微球先在室溫下自然晾干，然后放入真空干燥箱中干燥，即獲得巖藻黃素微膠囊。凝固劑為1.5~2.5%氯化鈣和0.4~0.8%硫酸鎂。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明首次公開(kāi)了一種巖藻黃素微膠囊及其制備方法，其以巖藻黃素提取液為芯材，以加乳化劑的海藻酸鈉為壁材，將芯材與壁材按一定比例混合均勻后，加入到凝固劑中，經(jīng)固化、分離、干燥后即得巖藻黃素微膠囊。微膠囊化的巖藻黃素不僅可以保持其固有的生物活性，又可以增強(qiáng)其穩(wěn)定性，克服了自身易被破壞的缺點(diǎn)，而且可通過(guò)微膠囊的緩釋作用來(lái)增強(qiáng)巖藻黃素的生理功能；同時(shí)彌補(bǔ)了其在水溶液中不易分散的不足，便于巖藻黃素的保存、運(yùn)輸和應(yīng)用；制備方法路線合理、所用設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少、易操作、安全可靠，對(duì)操作人員專(zhuān)業(yè)素質(zhì)要求低，且能制備出粒徑均一的微球，具有應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)的能力；制備的巖藻黃素微膠囊包埋率為50%~70%，大大提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍；制備的巖藻黃素粒徑均勻、成型效果好，具有較好的流動(dòng)性，便于貯藏和運(yùn)輸；在無(wú)水乙醇中加入丙酮和丁二醇，并通過(guò)超聲波助溶，巖藻黃素的提取率顯著提高。

具體實(shí)施例

以下結(jié)合具體實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實(shí)施例1：

一種巖藻黃素微膠囊及其制備工藝，其具體步驟如下：

1）壁材的制備：精確稱(chēng)取一定質(zhì)量的海藻酸鈉粉末，加入蒸餾水充分?jǐn)嚢枞芙?，置?5~55℃恒溫水浴鍋中12h~24h，使其完全吸水溶脹。然后加入乳化劑混合均勻后得到海藻酸鈉溶液，作為壁材備用。其中所述海藻酸鈉的質(zhì)量濃度為1.8~2.2%，乳化劑成份及其重量份為：4~8份吐溫-80，1~4份甘油脂肪酸脂，5~8份葡萄糖酸銨和1~3份大豆分離蛋白。海藻酸鈉濃度對(duì)巖藻黃素微膠囊的成型效果和包埋率影響極顯著，濃度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)造成微膠囊形態(tài)不完整。從成型效果和包埋率上來(lái)看，最佳海藻酸鈉濃度為1.8~2.2%。海藻酸鈉微溶于水，乳化劑能使海藻酸鈉在水中溶解度增大。乳化劑對(duì)壁材和芯材的混合非常重要，少量乳化劑可以提高微膠囊的包埋率，過(guò)高時(shí)則會(huì)降低包埋率。這是因?yàn)檫^(guò)多的乳化劑會(huì)進(jìn)入到海藻酸鈉分子鏈的間隙，使鏈間的空隙增大，鏈間作用力減小，導(dǎo)致微膠囊膜的斷裂伸長(zhǎng)率增加，質(zhì)地比較柔軟；2）芯材的制備：取一定體積處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的含巖藻黃素的藻類(lèi)，先用海水洗滌5~8次，再用去離子水洗滌2~3次后收集藻泥，冷凍干燥后研磨得到藻粉。采用超聲波輔助有機(jī)溶劑法提取巖藻黃素，向藻粉中加入無(wú)水乙醇，使其料液比為1:35~1:45（g/ml），在55~65℃的條件下避光靜置于超聲波清洗器中，設(shè)置超聲功率為200~300w，浸提兩次，每次0.8~1.2h。無(wú)水乙醇中溶有1~5%丙酮、0.001~0.01%雙酚a和1~3%丁二醇。4000~6000r/mim離心10~20min，得到上清液。將上清液轉(zhuǎn)移到旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中蒸發(fā)一段時(shí)間，溶液中析出黑綠色沉淀，過(guò)濾后去除色素雜質(zhì)，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，直至溶液中析出紅色固體，濾過(guò)后紅色固體即為巖藻黃素粗品。將巖藻黃素粗品用無(wú)水乙醇溶解，即得芯材溶液。丙酮和丁二醇能使巖藻黃素在無(wú)水乙醇中的溶解度增大，同時(shí)輔助超聲波助溶能使巖藻黃素提取率明顯提高，雙酚a促進(jìn)提高巖藻黃素穩(wěn)定性能；3）芯材/壁材混合液的制備：將芯材與壁材溶液按1:2.5~1:3.5（v/v，體積比）比例混合，加入添加劑，得到芯材/壁材混合液。添加劑成份及其重量份為：2~6份木質(zhì)素磺酸鹽，1~4份月桂醇硫酸鈉和2~8份山竹殼果膠。添加劑能使芯材和壁材充分混合均勻。隨著芯材與壁材比值的減小，包埋率呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，在1:3時(shí)達(dá)到最大值，且此時(shí)成型效果較好。壁材所占比例過(guò)小時(shí)，會(huì)導(dǎo)致芯材不能完全被包埋而溶解在固化液中，而且形成的微膠囊因?yàn)槿鄙俦诓牡闹味|(zhì)地較軟，容易破碎。隨著壁材比例增加，越來(lái)越多的巖藻黃素被包埋。但壁材含量過(guò)高，黏度太大，不利于壁材固化，還會(huì)導(dǎo)致微膠囊質(zhì)地偏硬；

4）造粒：用0.43~0.47nm的針頭孔徑的注射器將芯材/壁材混合液以110~120顆/分鐘的速度注入凝固劑中，并用磁力攪拌器以600~1200r/min的速度攪拌。隨著注射器針頭孔徑變小，微膠囊粒度也越來(lái)越小，從而導(dǎo)致微膠囊總的表面積變大，因此使得微膠囊能夠包埋更多的巖藻黃素，包埋率也隨之增大。但是，由于海藻酸鈉溶液具有一定的黏度，針頭孔徑過(guò)小時(shí)，溶液推出有一定困難，不利于微膠囊造粒，且此時(shí)對(duì)微膠囊形態(tài)及包埋率影響不大；

5）固化、分離、干燥：待芯材/壁材混合液在凝固劑中形成微球后，將其在室溫下放置10~20min。用干凈的紗布過(guò)濾除去凝固劑，將得到微球先在室溫下自然晾干，然后放入真空干燥箱中干燥，即獲得巖藻黃素微膠囊。凝固劑為1.5~2.5%氯化鈣和0.4~0.8%硫酸鎂。

實(shí)施例2：

一種巖藻黃素微膠囊及其制備工藝，其最優(yōu)選步驟如下：

1）壁材的制備：精確稱(chēng)取500g海藻酸鈉粉末，加入蒸餾水充分?jǐn)嚢枞芙?，置?0℃恒溫水浴鍋中18h，海藻酸鈉粉末完全吸水溶脹。然后加入乳化劑混合均勻后得到海藻酸鈉溶液，作為壁材備用，乳化劑在溶液中濃度為0.5%。乳化劑成份及其重量份為：5份吐溫-80，2份甘油脂肪酸脂，6份葡萄糖酸銨和2份大豆分離蛋白。海藻酸鈉濃度對(duì)巖藻黃素微膠囊的成型效果和包埋率影響極顯著，濃度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)造成微膠囊形態(tài)不完整。海藻酸鈉微溶于水，乳化劑能使海藻酸鈉在水中溶解度增大。乳化劑對(duì)壁材和芯材的混合非常重要，少量乳化劑可以提高微膠囊的包埋率，過(guò)高時(shí)則會(huì)降低包埋率。這是因?yàn)檫^(guò)多的乳化劑會(huì)進(jìn)入到海藻酸鈉分子鏈的間隙，使鏈間的空隙增大，鏈間作用力減小，導(dǎo)致微膠囊膜的斷裂伸長(zhǎng)率增加，質(zhì)地比較柔軟；

2）芯材的制備：取500cm³處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的三角褐指藻，先用海水洗滌6次，再用去離子水洗滌2后收集藻泥，冷凍干燥后研磨得到藻粉。采用超聲波輔助有機(jī)溶劑法提取巖藻黃素，向藻粉中加入無(wú)水乙醇，使其料液比為1:40（g/ml），在60℃的條件下避光靜置于超聲波清洗器中，設(shè)置超聲功率為250w，浸提兩次，每次1h。無(wú)水乙醇中溶有3%丙酮、0.001~0.01%雙酚a和2%丁二醇。5000r/mim離心20min，得到上清液。將上清液轉(zhuǎn)移到旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中蒸發(fā)一段時(shí)間，溶液中析出黑綠色沉淀，過(guò)濾后去除色素雜質(zhì)，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，直至溶液中析出紅色固體，濾過(guò)后紅色固體即為巖藻黃素粗品。將巖藻黃素粗品用無(wú)水乙醇溶解，即得芯材溶液。丙酮和丁二醇能使巖藻黃素在無(wú)水乙醇中的溶解度增大，同時(shí)輔助超聲波助溶能使巖藻黃素提取率明顯提高；

3）芯材/壁材混合液的制備：將芯材與壁材溶液按1:3（v/v，體積比）比例混合，加入添加劑，得到芯材/壁材混合液。添加劑成份及其重量份為：3份木質(zhì)素磺酸鹽，2份月桂醇硫酸鈉和7份山竹殼果膠。添加劑能使芯材和壁材充分混合均勻。隨著芯材與壁材比值的減小，包埋率呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，在1:3時(shí)達(dá)到最大值，且此時(shí)成型效果較好。壁材所占比例過(guò)小時(shí)，會(huì)導(dǎo)致芯材不能完全被包埋而溶解在固化液中，而且形成的微膠囊因?yàn)槿鄙俦诓牡闹味|(zhì)地較軟，容易破碎。隨著壁材比例增加，越來(lái)越多的巖藻黃素被包埋。但壁材含量過(guò)高，黏度太大，不利于壁材固化，還會(huì)導(dǎo)致微膠囊質(zhì)地偏硬；

4）造粒：用0.45nm的針頭孔徑的注射器將芯材/壁材混合液以115顆/分鐘的速度注入凝固劑中，并用磁力攪拌器以1000r/min的速度攪拌。隨著注射器針頭孔徑變小，微膠囊粒度也越來(lái)越小，從而導(dǎo)致微膠囊總的表面積變大，因此使得微膠囊能夠包埋更多的巖藻黃素，包埋率也隨之增大。但是，由于海藻酸鈉溶液具有一定的黏度，針頭孔徑過(guò)小時(shí)，溶液推出有一定困難，不利于微膠囊造粒，且此時(shí)對(duì)微膠囊形態(tài)及包埋率影響不大；

5）固化、分離、干燥：待芯材/壁材混合液在凝固劑中形成微球后，將其在室溫下放置20min。用干凈的紗布過(guò)濾除去凝固劑，將得到微球先在室溫下自然晾干，然后放入真空干燥箱中干燥，即獲得巖藻黃素微膠囊。凝固劑為1.5~2.5%氯化鈣和0.4~0.8%硫酸鎂。

本發(fā)明的原料除三角褐指藻外，還可以選擇海帶、裙帶菜、羊棲菜、馬尾藻、銅藻、纖細(xì)角毛藻、等鞭金藻、墨藻、鼠尾藻、菱形藻等含有巖藻黃素的藻類(lèi)及海洋浮游植物，在此不一一列舉，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)呈非線性，產(chǎn)生意想不到的效果其作用機(jī)理尚不明確。

上述發(fā)明并非對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也不限于上述舉例。本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)，作出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。