一种稳定性高的蛋白质‑壳聚糖复凝聚交联微胶囊及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种稳定性高的蛋白质‑壳聚糖复凝聚交联微胶囊及其制备方法，首先将芯材与蛋白质溶液混合，高速分散形成O/W型乳状液，再加入壳聚糖溶液，调节pH，让蛋白质与壳聚糖通过静电相互作用发生复凝聚反应，形成复凝聚相沉降在芯材乳滴周围而得到微胶囊，离心收集微胶囊，冷冻干燥得到微胶囊粉末再与还原糖混合均匀，此时壳聚糖将蛋白质与还原糖从空间上隔开，加热使壳聚糖分别与蛋白质和还原糖发生美拉德反应引发交联而提高微胶囊的稳定性。本发明专利技术简单易行、安全、高效，适于大规模生产；可广泛用于具有良好热稳定性芯材的包埋。本发明专利技术对于开发稳定性高的蛋白质‑壳聚糖复凝聚交联微胶囊体系和推进复凝聚微囊化技术在食品工业中的实际应用具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种稳定性高的蛋白质-壳聚糖复凝聚交联微胶囊及其制备方法
本专利技术属于包埋
，具体涉及一种稳定性高的蛋白质-壳聚糖复凝聚交联微胶囊及其制备方法。
技术介绍
微囊化是提高芯材稳定性、实现控释和改变其物理状态的有效手段。微囊化的方法有很多种，包括喷雾干燥法、挤压法、流化床法和复凝聚法等，喷雾干燥是食品工业中最常用的方法，但是复凝聚法已引起了人们极大的兴趣。复凝聚是发生在胶体溶液中的一种现象，其利用两种带不同电荷的聚电解质通过静电相互作用产生沉淀的原理来达到芯材包埋的目的，目前在食品领域最常见的复凝聚体系为蛋白质-多糖组合。复凝聚微囊化法具有包埋效率高、控释性强等特点，而且所用聚电解质为天然大分子，因此具有极佳的生物相容性及安全性，在食品领域有很大的应用潜力。由于复凝聚相的形成是基于聚电解质之间的静电相互作用，其机械强度较差，而且在偏离复凝聚反应最适pH值时易发生解离，因此必须进行交联以提高其稳定性。能够引起蛋白质发生共价交联的物质理论上均可用于复凝聚相的交联。目前报道最多的是基于蛋白质的交联剂，最常用且效果最好的是戊二醛，但是该化合物具有毒性，并不适合在食品工业中使用。谷氨酰胺转氨酶能催化蛋白质之间的交联反应，而且廉价易得，但是其所需反应时间较长，且对很多复凝聚体系的交联效果不如戊二醛。安全、高效且廉价的交联剂或交联方法已成为制约复凝聚微囊化技术在食品工业中应用的重要因素之一。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种稳定性高的蛋白质-壳聚糖复凝聚交联微胶囊及其制备方法。本专利技术以蛋白质和壳聚糖分别为聚阴离子和聚阳离子构成微胶囊壁材，通过复凝聚法制备微胶囊，再将微胶囊粉末与还原糖混合均匀，通过控制环境相对湿度、加热温度和时间，壳聚糖可分别与蛋白质和还原糖发生美拉德反应引发交联。所制备的微胶囊克服了现有技术中复凝聚微胶囊机械强度较差、在偏离复凝聚反应最适pH值时易发生解离而失去稳定性的问题。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案予以实现：一种稳定性高的蛋白质-壳聚糖复凝聚交联微胶囊的制备方法，它包括以下步骤：（1）将芯材与蛋白质溶液混合，高速分散形成O/W型乳状液；所述O/W型乳状液中芯材与蛋白质的质量比为1:5-1:1；（2）再向所述O/W型乳状液中加入壳聚糖溶液，所述蛋白质与壳聚糖的质量比为9:1-3:1，低速搅拌，调节pH值，蛋白质与壳聚糖通过静电相互作用发生复凝聚反应，形成复凝聚相沉降在芯材乳滴周围而得到微胶囊悬浮液；（3）离心收集微胶囊，冷冻干燥得到微胶囊粉末；（4）按照所述微胶囊粉末与还原糖质量比10:1-1:1将两者混合均匀，在相对湿度为11.1%-63.1%和温度50-80℃下壳聚糖分别与蛋白质和还原糖发生美拉德反应引发交联制得所述复凝聚交联微胶囊。对上述技术方案的进一步改进：所述步骤（1）中芯材为VE或辣椒红色素。对上述技术方案的进一步改进：所述步骤（1）中蛋白质为大豆分离蛋白、豌豆分离蛋白、酪蛋白、牛血清白蛋白、乳球蛋白、丝蛋白、明胶或乳清分离蛋白中的至少一种。对上述技术方案的进一步改进：所述步骤（2）中调节pH为5.5-6.5。对上述技术方案的进一步改进：所述步骤（2）中复凝聚反应的温度为25-55℃。对上述技术方案的进一步改进：所述步骤（2）中复凝聚反应的时间为15-60min。对上述技术方案的进一步改进：所述步骤（4）中还原糖为葡萄糖、核糖、甘露糖、木糖、半乳糖或阿拉伯糖中的至少一种。对上述技术方案的进一步改进：所述步骤（4）中美拉德反应时间为4-12h。本专利技术还提供了所述的制备方法制得稳定性高的蛋白质-壳聚糖复凝聚交联微胶囊。所述的微胶囊在pH4.0的盐酸溶液中不溶解但可发生溶胀，浸泡2h后的芯材释放率为11.5%-17.6%。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果是：1、本专利技术采用蛋白质和壳聚糖构成复凝聚体系来制备微胶囊，将干燥的微胶囊粉末与还原糖混合均匀，此时壳聚糖将蛋白质与还原糖从空间上隔开，在一定相对湿度和温度下壳聚糖可分别与蛋白质和还原糖发生美拉德反应引发微胶囊交联，从而提高其在pH4.0溶液中的稳定性。本专利技术克服了现有技术中复凝聚微胶囊机械强度较差、在偏离复凝聚反应最适pH值时易发生解离而失去稳定性的问题。2、壳聚糖含有丰富的游离–NH2，可与还原糖发生美拉德反应而引起壳聚糖发生交联。另外，壳聚糖含有还原性末端，也可直接与蛋白质发生美拉德反应生成高分子复合物。本专利技术是利用壳聚糖在美拉德反应中这种独特的性质而对蛋白质-壳聚糖复凝聚微胶囊体系进行交联，从而提高其稳定性。与现有技术相比，本专利技术可实现的交联程度更高，所得微胶囊的稳定性更好。3、本专利技术操作步骤简便，不需要像现有交联技术中要调节微胶囊的pH值而容易导致微胶囊壁材离解，也不需要像现有技术中添加醛类有毒试剂作为交联剂而不适用于食品工业，而仅仅只需控制还原糖种类及添加量、相对湿度、反应温度和时间即可。本专利技术生产工艺简单易行、安全高效，易于规模化生产，对于包埋热稳定性较好的芯材具有广阔的市场前景。结合附图阅读本专利技术的具体实施方式后，本专利技术的其他特点和优点将变得更加清楚。附图说明图1为本专利技术的稳定性高的蛋白质-壳聚糖复凝聚交联微胶囊的制备工艺流程图。具体实施方式首先配制蛋白质溶液：将一定质量的蛋白质溶解于pH7.0以上的水溶液中，制备得到所需浓度（w/v）的蛋白质溶液作为聚阴离子溶液；然后将壳聚糖溶解在1%（w/v）的醋酸溶液中，磁力搅拌4h，得到1%（w/v）的壳聚糖溶液，以此溶液为聚阳离子贮备液，使用前用1%（w/v）的醋酸溶液将壳聚糖溶液稀释到所需浓度。下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步详细的说明。实施例1本实施例稳定性高的蛋白质-壳聚糖复凝聚交联微胶囊的制备方法包括以下步骤：1、将芯材维生素E（VE）添加到2.4%（w/v）的大豆分离蛋白（SPI）溶液中，VE与SPI的质量比为1:2，在45℃、12000r/min条件下高速分散乳化15min，形成均匀的O/W型VE乳状液；2、将0.6%（w/v）的壳聚糖溶液加入到上述O/W型乳状液中，加入的所述壳聚糖溶液体积与所述乳状液体积相等，保持SPI与壳聚糖的质量比为4:1，用10%（w/v）NaOH溶液调节混合液的pH到6.5，25℃、300r/min搅拌15min，使SPI与壳聚糖通过静电相互作用发生复凝聚反应，形成的复凝聚相沉降在VE乳滴周围而得到微胶囊悬浮液；3、3000r/min离心5min，收集湿VE微胶囊，冷冻干燥获得VE微胶囊粉末；4、在干燥器下层放置氯化锂饱和盐溶液控制相对湿度为11.1±0.3%，将所述微胶囊粉末与半乳糖按质量比1:1混合均匀后放入干燥器上层，密封干燥器，此时壳聚糖将SPI与半乳糖从空间上隔开，然后放置于50℃恒温箱中加热12h，使壳聚糖分别与SPI和半乳糖发生美拉德反应而引起交联，而半乳糖与SPI之间却无法接触和发生反应。同时设置对照组，未经过美拉德反应交联的VE微胶囊在pH4.0的盐酸溶液中浸泡2h后，壁材离解且VE的累积释放率高达65.2%。本实施例制备的VE微胶囊在pH4.0的盐酸溶液中浸泡2h后，VE的累积释放率仅为11.5%。实施例2本实施例稳定性高的蛋白质-壳聚糖复凝聚交联微胶囊的制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稳定性高的蛋白质‑壳聚糖复凝聚交联微胶囊的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：（1）将芯材与蛋白质溶液混合，高速分散形成O/W型乳状液；所述O/W型乳状液中芯材与蛋白质的质量比为1:5‑1:1；（2）再向所述O/W型乳状液中加入壳聚糖溶液，所述蛋白质与壳聚糖的质量比为9:1‑3:1，低速搅拌，调节pH值，蛋白质与壳聚糖通过静电相互作用发生复凝聚反应，形成复凝聚相沉降在芯材乳滴周围而得到微胶囊悬浮液；（3）离心收集微胶囊，冷冻干燥得到微胶囊粉末；（4）按照所述微胶囊粉末与还原糖质量比10:1‑1:1将两者混合均匀，在相对湿度为11.1%‑63.1%和温度50‑80℃下壳聚糖分别与蛋白质和还原糖发生美拉德反应引发交联制得所述复凝聚交联微胶囊。

【技术特征摘要】
1.一种稳定性高的蛋白质-壳聚糖复凝聚交联微胶囊的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：（1）将芯材与蛋白质溶液混合，高速分散形成O/W型乳状液；所述O/W型乳状液中芯材与蛋白质的质量比为1:5-1:1；（2）再向所述O/W型乳状液中加入壳聚糖溶液，所述蛋白质与壳聚糖的质量比为9:1-3:1，低速搅拌，调节pH值为5.5-6.5，蛋白质与壳聚糖通过静电相互作用发生复凝聚反应，复凝聚反应的温度为25-55℃，反应的时间为15-60min，形成复凝聚相沉降在芯材乳滴周围而得到微胶囊悬浮液；（3）离心收集微胶囊，冷冻干燥得到微胶囊粉末；（4）按照所述微胶囊粉末与还原糖质量比10:1-1:1将两者混合均匀，在相对湿度为11.1%-63.1%和温度50-80℃下壳聚糖分别与蛋白质和还原糖发生美拉德反应引发交联制得所述复凝聚交联微胶囊，所述步骤（4）中美拉德反应时间为4-12h...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄国清，肖军霞，张岩，杜艳丽，
申请(专利权)人：青岛农业大学，
类型：发明
国别省市：山东;37