一种以双水相乳液为模板制备核壳结构的单分散水凝胶微球的方法与应用技术

本发明专利技术公开一种以双水相乳液为模板制备核壳结构的单分散水凝胶微球的方法与应用。步骤如下：将可食用疏水蛋白和阴离子多糖溶液在一定pH条件下混合，并通过真空浓缩获得疏水蛋白纳米颗粒；将亲水蛋白溶液和中性多糖溶液混合并加热，经冷却后，添加疏水蛋白纳米颗粒和二价阳离子溶液，经水洗后获得可食用的具有良好单分散性和亲水

【技术实现步骤摘要】
一种以双水相乳液为模板制备核壳结构的单分散水凝胶微球的方法与应用


[0001]本专利技术涉及可食用水凝胶微球制备的
，具体涉及一种以双水相乳液为模板制备可食用的具有良好单分散性和亲水
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疏水核壳结构的水凝胶微球的方法及应用。

技术介绍

[0002]水凝胶微球是一种由高分子相互缠绕交联而成的微米尺度的球形软颗粒，具有良好的生物相容性。其三维网络结构可有效调控内外环境的物质交换，常用于功能活性成分和风味物质的荷载与缓释，同时起到调节食品的质构和润滑口感的作用，在食品、医药及化妆品中应用广泛。
[0003]为确保水凝胶微球的食用安全性，制备方法与材料选择方面通常会使用天然的可食用的生物大分子材料(如蛋白和多糖)，且较少使用化学改性或交联剂。然而，由于这些生物大分子过于亲水的性质使得所制备的水凝胶微球容易发生溶胀甚至溶解，因此常使用物理或生物交联的方式来阻止溶胀发生，维持微球内部结构的稳定并确保食用安全性。
[0004]由可食用生物大分子制备的水凝胶微球通常较为亲水，若使用一种相对疏水的材料对微球表面进行包裹，形成亲水
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疏水核壳结构，可赋予微球兼具亲水材料与疏水材料共同的特性，有利于同时对亲水和疏水活性成分、风味物质进行包埋和缓释。此外，当微球粒径均一性较高时，它的荷载、输送和缓释效果均相对稳定，这就要求所制备的微球需具有良好的单分散性。
[0005]油包水乳液模板是制备水凝胶微球传统的较为常用的方法。但由于油/水界面较高的界面张力导致乳滴凝聚过快，若不额外添加表面活性剂来稳定乳滴结构，无法在交联固化过程中形成分散性良好的球形结构，甚至有可能产生宏观相分离导致彻底失败。此外，可食用水凝胶微球基于食品体系性质通常用于水相环境，故该传统制备方法获取微球的最后步骤是使用大量有机试剂(如丙酮)以洗脱油相，不利于绿色发展。
[0006]微流控芯片和单分散液滴发生器均可用于制备粒径均一的水凝胶微球，但两者均存在生产效率不高，微米孔径管道在制备过程中容易堵塞等问题，不适用于生产需求量较大的食品工业。
[0007]本专利技术可以克服油包水乳液模板法的表面活性剂和有机溶剂的使用问题，以及微流控芯片和单分散液滴发生器制备法的高精度仪器造价成本高、容易堵塞和生产量小等弊端。基于双水相体系自发形成的大分子
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大分子微相分离，通过疏水蛋白颗粒的界面吸附与双重物理交联固化作用，在不需要特殊加工设备，不需要化学交联剂及表面活性剂的条件下制备出可食用的具有良好单分散性和亲水
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疏水核壳结构的水凝胶微球，具有操作简单、食用安全性高、绿色无污染、生产成本低、产量大、产品稳定性高等优点。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种新的以双水相乳液为模板制备可食用的具有良好单
分散性和亲水
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疏水核壳结构的水凝胶微球的方法。该方法以可食用疏水蛋白纳米颗粒为主要壁材，以亲水蛋白为芯材，利用双水相乳液为模板，通过温度诱导蛋白分子自交联和阴离子多糖
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二价阳离子交联进行双重固化处理制备水凝胶微球。该制备方法简单快捷、绿色安全、可实现大批量生产，所获产品具有食用安全性、良好的稳定性、单分散性和亲水
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疏水核壳结构，可用于亲水和疏水性风味物质、功能活性成分的荷载与缓释、改善食品质构与润滑口感。
[0009]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0010]一种以双水相乳液为模板制备核壳结构的单分散水凝胶微球的方法，包括如下步骤：
[0011](1)将可食用疏水蛋白和阴离子多糖溶液在一定pH条件下以一定比例混合，并通过真空浓缩获得疏水蛋白纳米颗粒。
[0012](2)将一定浓度的亲水蛋白和中性多糖溶液混合并加热，经冷却后，添加一定量的步骤(1)中所得的疏水蛋白纳米颗粒和一定浓度的二价阳离子，经水洗后获得可食用的具有良好单分散性和亲水
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疏水核壳结构的水凝胶微球。
[0013]本专利技术可以克服油包水乳液模板法的表面活性剂和有机溶剂的使用问题，以及微流控芯片和单分散液滴发生器制备法的高精度仪器造价成本高、容易堵塞和生产量小等弊端。基于双水相体系自发形成的大分子
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大分子微相分离，通过疏水蛋白颗粒的界面吸附与双重物理交联固化作用，在不需要特殊加工设备，不需要化学交联剂及表面活性剂的条件下制备出可食用的具有良好单分散性和亲水
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疏水核壳结构的水凝胶微球，具有操作简单、食用安全性高、绿色无污染、生产成本低、产量大、产品稳定性高等优点。
[0014]优选地，所述步骤(1)中，可食用疏水蛋白可以为玉米醇溶蛋白、麦谷蛋白、麦胶蛋白等。
[0015]优选地，所述步骤(1)中，阴离子多糖溶液可以为海藻酸钠、果胶、结冷胶、卡拉胶等。
[0016]优选地，所述步骤(1)中，可食用疏水蛋白和阴离子多糖溶液混合的pH值为3.0
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6.5。
[0017]优选地，所述步骤(1)中，可食用疏水蛋白和阴离子多糖的质量比范围包括1:0.05
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1:1。
[0018]优选地，所述步骤(2)中，亲水蛋白可以是明胶、大豆蛋白、绿豆蛋白、豌豆蛋白、大米蛋白、乳蛋白、花生蛋白等
[0019]优选地，所述步骤(2)中，中性多糖可以是葡聚糖、玉米淀粉、小麦淀粉、环糊精、瓜尔胶等。
[0020]优选地，所述步骤(2)中，所配置的亲水蛋白和中性多糖混合溶液含亲水蛋白溶液的质量百分比为1％
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10％，中性多糖溶液的质量百分比为0.25％及以上。
[0021]优选地，所述步骤(2)中，疏水蛋白纳米颗粒添加量为0.1％
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1.0％。
[0022]优选地，所述步骤(2)中，二价阳离子包括氯化钙、氯化镁、硝酸钙、硝酸镁、硫酸钙或硫酸镁；所述二价阳离子添加浓度为0.5％以上。
[0023]本专利技术实现目的之一所采用的方案是：所述的制备方法制备的水凝胶微球在亲水和疏水性风味物质荷载及缓释中的应用。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：
[0025]1)本专利技术采用了双水相乳液模板替代油包水乳液模板来制备水凝胶微球，基于双水相乳液无油全水相的特点以及超低的界面张力(比油水界面小约3个数量级)，极低的能量输入即可扰动水/水界面形成乳液液滴(如摇晃或温和搅拌)，这为低能耗绿色生产提供了有利的发展空间。此外，较低的界面张力能有效减慢液滴间的凝聚，无需使用额外的表面活性剂即可高效制备具有亲水
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疏水核壳结构的单分散水凝胶微球，可实现大批量高速生产。最重要的是双水相乳液模板仅需用清水即可轻易去除连续相，不涉及有机溶剂的使用，避免产生一系列生态环境和食用安全问题。
[0026]2)本专利技术的制备方法中利用温度诱导蛋白分子自交联和阴离子多糖
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二价阳离子交联进行双重固化处理制备水凝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以双水相乳液为模板制备核壳结构的单分散水凝胶微球的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将可食用疏水蛋白和阴离子多糖溶液在一定pH条件下混合，并通过真空浓缩获得疏水蛋白纳米颗粒；(2)将亲水蛋白和中性多糖溶液混合并加热，经冷却后，添加步骤(1)中所得的疏水蛋白纳米颗粒和二价阳离子，经水洗后获得可食用的具有良好单分散性和亲水
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疏水核壳结构的水凝胶微球。2.根据权利要求1所述的核壳结构的单分散水凝胶微球的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，可食用疏水蛋白包括玉米醇溶蛋白、麦谷蛋白或麦胶蛋白。3.根据权利要求1所述的核壳结构的单分散水凝胶微球的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，阴离子多糖溶液中溶剂包括海藻酸钠、果胶、结冷胶或卡拉胶。4.根据权利要求1所述的核壳结构的单分散水凝胶微球的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，可食用疏水蛋白和阴离子多糖溶液混合的pH值为3.0
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6.5。5.根据权利要求1所述的核壳结构的单分散水凝胶微球的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，可食用疏水蛋白和阴离子多糖的质量比范围包括1:0.05
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【专利技术属性】
技术研发人员：郭健，陈家凤，杨晓泉，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：