CN105533691A - 一种新型微纳米级鱼油/藻油微胶囊及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及富含人体所必需的多不饱和脂肪酸（PUFA）的鱼油/藻油微囊化产品及其生产工艺。所述的微胶囊借助于快速膜乳化工艺，以生物可降解兼具保健功效且价廉易得的海藻酸钠和壳聚糖为壁材通过复凝聚法制备而成。本发明制备的鱼油/藻油微胶囊粒径大小均一，粒径可控制在几百纳米～几十微米之间，具有良好的缓释、肠溶和高效吸收及低生产成本等优势，可广泛适用于食品的营养强化及保健食品中。

Description

一种新型微纳米级鱼油/藻油微胶囊及其制备工艺

技术领域

本发明涉及食品加工领域中的微胶囊化技术，具体为一种鱼油/藻油微胶囊产品及其制备工艺。

背景技术

深海鱼油/藻油中富含人体所必需的多不饱和脂肪酸(PUFA)。PUFA家族中n-3系列的二十二碳六烯酸（DHA）和n-6系列的花生四烯酸（ARA）是两种非常重要的PUFA，它们在神经组织中浓度非常高，例如在视网膜感光细胞内和大脑灰质中，这两种PUFA都参与了大脑的发育和功能形成。其中，DHA对神经和视觉发育至关重要，而ARA则对正常发育和血管***的正常使用非常关键。此外，***素（PG）作为PUFA的一种代谢产物对大脑的发育也发挥着至关重要的作用。在新生儿的大脑中PG及其受体的表达会加速，从而在生产前和生产后调节大脑供血和一氧化氮合成。PG的受体存在于星状细胞和少突胶质细胞中，PG被认为参与了髓鞘的生成和少突胶质细胞的分化，这对于人类生命早期智力和认知的发育具有非常重要的作用。

鱼油/藻油本身固有一种令人不悦的腥味，而且其富含的多不饱和脂肪酸也极易被氧化，氧化产物不仅导致鱼油/藻油本身营养价值的降低，甚至会产生对人体有害的一些物质，这也使得其在食品应用中受到一定的限制。微胶囊化技术在制药以及食品工业领域已经得到了广泛的应用。通过微胶囊化工艺可以将液态鱼油/藻油转变成固体干粉，这不仅能有效遮盖其固有的不良味道，最大限度的防止多不饱和脂肪酸被氧化，而且还能最大限度的延长相关食品的货架期。

现有市场上的鱼油/藻油微囊化产品主要通过传统的喷雾干燥技术来制得，该工艺制备的微胶囊主要存在以下不足：首先，微胶囊尺寸普遍较大，从几十微米甚至到上百微米，且粒径大小不均一，这在一定程度上限制了其在肠粘膜上的有效吸收；其次，喷雾干燥工艺流程中固有的高温环节会将鱼油/藻油中的多不饱和脂肪酸部分降解，导致产品营养价值降低。此外，在微胶囊所选用的壁材方面，现有微胶囊产品不具备很好的缓释和肠溶等特性，使得该类产品用水冲调后或者在人体胃部环境中，壁材就会迅速崩解并过早释放出包埋的鱼油/藻油，这也会严重影响产品口感，降低可接受性。针对上述鱼油/藻油微胶囊产品的不足，相关领域的学者们一直在不懈的努力和革新。专利号为CN1120933.A公开了一种鱼油微胶囊及制备工艺和用途，采用了海藻酸钠及壳聚糖等作为壁材，通过喷雾干燥等方法制备的鱼油微胶囊，产品不仅粒径大而且还呈现为不定型的颗粒状。专利申请号为201310590455.9公开了一种鱼油纳米脂质体的制备方法，得到了粒径均一、纳米级别的鱼油微胶囊，但脂质体工艺本身生产成本很高，不适合大规模推广和应用。

综上所述，鉴于鱼油/藻油微胶囊技术的发展现状，开发出粒径大小均一可控的纳米至微米级、气味遮蔽良好且吸收率高的缓释、肠溶、低成本的鱼油/藻油微胶囊具有非常重要的意义。

发明内容

针对现有技术和产品的不足，本发明提供一种新型微纳米级鱼油/藻油微胶囊及其生产工艺：

一种新型微纳米级鱼油/藻油微胶囊，包括由鱼油/藻油组成的活性层和由海藻酸钙-壳聚糖组成的壁材层，其特征在于：所述活性层、及壁材层分别占总重量的25-35%、65-75%；所述微胶囊的粒径范围为500～800nm,鱼油/藻油的有效装载率为25%-35%。

进一步的，所述微胶囊中还含有占总重量0.05-1.5%的脂溶性抗氧化剂、1-10%的亲水性乳化剂。

进一步的，所述脂溶性抗氧化剂优选维生素E或脂溶性抗坏血酸中的一种或两种。

进一步的，所述亲水性乳化剂选自蔗糖脂肪酸酯（SE-15）或吐温-20中的一种或两种。

进一步的，所述的亲油性乳化剂优选聚甘油脂肪酸酯（PO-5S）或斯盘-80中的一种或两种。

本发明所述的新型微纳米级鱼油/藻油微胶囊的制备工艺，是按照以下步骤进行的：

（1）内油相配制：称取适量脂溶性抗氧化剂，将其按照质量百分比0.1～5.0%添加到一份鱼油/藻油中，磁力搅拌至混匀；

（2）水相配制：称取适量的一种或几种亲水性乳化剂，将其按照质量百分比0.2～2.0%添加到一份0.5～3.0%的海藻酸钠水溶液中，磁力搅拌至混匀；

（3）外油相配制：称取适量的一种或几种亲油性乳化剂，将其按照质量百分比1～4%添加到一份食用油中，磁力搅拌至混匀；

（4）氯化钙固化剂的配制：首先制备一定量的重量比为1～10%的氯化钙水溶液，然后按照体积1:5～1:10的比例将氯化钙水溶液添加到一定量步骤（3）的外油相中，超声混匀后备用；

（5）壳聚糖溶液的配制：按照重量比为1～3%的比例将一定量的壳聚糖溶解到pH值为3～4的醋酸/柠檬酸等酸性溶液中，磁力搅拌均匀后备用；

（6）第一次快速膜乳化：按照体积1:3～1:10的比例将步骤（1）的内油相预先添加到步骤（2）的水相中磁力搅拌均匀，首先尽可能小地选取孔隙在0.10～0.28μm之间的SPG膜，然后将预混液放进装置中进行第一次快速膜乳化，乳化1～3遍后形成初乳；

（7）第二次快速膜乳化：按照体积1:5～1:20的比例将步骤（6）的初乳预先添加到步骤（3）的外油相中磁力搅拌均匀，首先根据所预期要达到的微囊粒径大小分别选取0.28～18.00μm不等的SPG膜，然后将预混液放进装置中进行第二次快速膜乳化,乳化1～3次后形成复乳；

（8）氯化钙固化：根据海藻酸钠大分子中所含古洛糖醛酸单元的数量，按照1:1～1:4的摩尔比将步骤（4）制备的氯化钙添加到步骤（7）制备的复乳中，在30～60℃温控条件下固化2～6h；

（9）复合物凝聚：首先将步骤（8）制备的海藻酸钙微囊洗脱掉外油相，而后用一定量去离子水悬浮，再按照等体积的比例将步骤（5）制备的壳聚糖溶液添加到该溶液中，磁力搅拌下固化1～3h，洗脱掉多余的壳聚糖后将微囊用少量去离子水悬浮；

（10）冷冻干燥：将步骤（9）微胶囊悬浮液冷冻干燥24～72h，即得所述的鱼油/藻油的海藻酸钙-壳聚糖固体微胶囊。

本发明专利的有益效果为：

（1）根据实际产品需要，通过选取不同孔隙的SPG膜，可以制备500～800nm尺寸不等，且粒径大小均一的鱼油/藻油微胶囊；

（2）相对于传统的如高压均质、超声等乳液制备工艺，快速膜乳化具备低能耗、低剪切力等技术上的优势，对于初乳的稳定性以及包埋的鱼油/藻油中的多不饱和脂肪酸的保护至关重要；

（3）整个微囊化生产工艺流程中采用的均为食品级原料，未引入任何食品加工助剂以及有毒有害的化学物质，这对于微胶囊后续的推广应用，尤其是婴幼儿食品的强化将会更加安全可靠；

（4）原料海藻酸钠及壳聚糖均为天然可生物降解的多糖类物质，价廉易得且兼具保健功效，因产品生产成本低，适于广泛的推广和应用；

（5）海藻酸钙-壳聚糖微胶囊具有胃不溶而肠溶、缓释的特性，对于鱼油/藻油腥味的遮盖效果很好，进而能提高消费者对该类产品的可接受度。

附图说明

图1为鱼油/藻油微胶囊的制备工艺流程图；

图2为实施例1所述的鱼油/藻油微胶囊扫描电镜图片。

图3为实施例2所述的鱼油/藻油微胶囊扫描电镜图片。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不局限于说明书上的内容。

实施例1：

（1）内油相配制：称取0.5g维生素E，将其添加到100mL深海鱼油/藻油中，磁力搅拌1h；

（2）水相配制：称取0.2g蔗糖脂肪酸酯（SE-15），将其添加到100mL质量比为1.5%的海藻酸钠水溶液中，磁力搅拌2h；

（3）外油相配制：称取适量的1g聚甘油脂肪酸酯（PO-5S），将其添加到100mL葵花籽油中，磁力搅拌1h；

（4）氯化钙固化剂的配制：将5mL质量比为5%的氯化钙水溶液添加到15mL步骤（3）的外油相中，设定功率为30%条件下超声乳化2min；

（5）壳聚糖溶液的配制：将1.5g壳聚糖添加到100mLpH4.0的醋酸溶液中，磁力搅拌2h后离心取上清液备用；

（6）第一次快速膜乳化：按照1:5体积比将2ml步骤（1）的内油相预先添加到10mL步骤（2）的水相中磁力搅拌1h，选取孔隙为0.1μm的SPG膜，然后将预混液放进装置中进行第一次快速膜乳化3遍后形成初乳；

（7）第二次快速膜乳化：按照1:10体积比将10mL步骤（6）的初乳预先添加到100mL步骤（3）的外油相中磁力搅拌1h，选取孔隙为9.2μm的SPG膜，然后将预混液放进装置中进行第二次快速膜乳化3次后形成复乳；

（8）氯化钙固化：量取20mL步骤（4）制备的氯化钙添加到步骤（7）制备的复乳中，在40℃温控条件下固化5h；

（9）复合物凝聚：首先将步骤（8）制备的海藻酸钙微囊洗脱掉外油相后用10mL去离子水悬浮，然后缓慢滴加10mL步骤（5）制备的壳聚糖溶液，磁力搅拌下固化1.5h，洗脱掉多余的壳聚糖后将微囊用3mL去离子水悬浮后常规冷冻12h；

（10）冷冻干燥：将步骤（9）微胶囊冷冻样品进行72h冷冻干燥，即得所述的鱼油/藻油的海藻酸钙-壳聚糖固体微胶囊。

本实施例的鱼油/藻油的海藻酸钙-壳聚糖固体微胶囊的粒径为648±75nm，多分散指数（PDI）为0.147，表面电荷为+7.9mV，鱼油/藻油的有效装载率为32%，冷场扫面电镜图片见附图2。

实施例2：

（1）内油相配制：称取0.1g脂溶性抗坏血酸，将其添加到100mL深海鱼油/藻油中，磁力搅拌1h；

（2）水相配制：称取0.1g吐温-20，将其添加到100mL质量比为1.0%的海藻酸钠水溶液中，磁力搅拌2h；

（3）外油相配制：称取适量的2g斯盘-80，将其添加到100mL葵花籽油中，磁力搅拌1h；

（4）氯化钙固化剂的配制：将5ml质量比为6%的氯化钙水溶液添加到40mL步骤（3）的外油相中，设定功率为30%条件下超声乳化2min；

（5）壳聚糖溶液的配制：将1.0g壳聚糖添加到100mLpH4.0的醋酸溶液中，磁力搅拌2h后离心取上清液备用；

（6）第一次快速膜乳化：按照1:10体积比将1mL步骤（1）的内油相预先添加到10mL步骤（2）的水相中磁力搅拌1h，选取孔隙为0.1μm的SPG膜，然后将预混液放进装置中进行第一次快速膜乳化3遍后形成初乳；

（7）第二次快速膜乳化：按照1:20体积比将5mL步骤（6）的初乳预先添加到100mL步骤（3）的外油相中磁力搅拌1h，选取孔隙为7.2μm的SPG膜，然后将预混液放进装置中进行第二次快速膜乳化3次后形成复乳；

（8）氯化钙固化：量取10mL步骤（4）制备的氯化钙添加到步骤（7）制备的复乳中，在40℃温控条件下固化6h；

（9）复合物凝聚：首先将步骤（8）制备的海藻酸钙微囊洗脱掉外油相后用10mL去离子水悬浮，然后缓慢滴加10mL步骤（5）制备的壳聚糖溶液，磁力搅拌下固化1.0h，洗脱掉多余的壳聚糖后将微囊用3mL去离子水悬浮后常规冷冻12h；

（10）冷冻干燥：将步骤（9）微胶囊冷冻样品进行72h冷冻干燥，即得所述的鱼油/藻油的海藻酸钙-壳聚糖固体微胶囊。

本实施例的鱼油/藻油的海藻酸钙-壳聚糖固体微胶囊的粒径为573±75nm，多分散指数（PDI）为0.212，表面电荷为+8.0mV，鱼油/藻油的有效装载率为27%，其冷场扫面电镜图片见附图3。

Claims (8)

1.一种微纳米级鱼油/藻油微胶囊，包括由鱼油/藻油组成的活性层和由海藻酸钙-壳聚糖组成的壁材层，其特征在于：所述活性层及壁材层分别占总重量的25-35%、65-75%；所述微胶囊的粒径范围为500～800nm,鱼油/藻油的有效装载率为25%-35%。

2.如权利要求1所述的微钠米级鱼油/藻油微胶囊，其特征在于：所述微胶囊中还含有占总重量0.05-1.5%的脂溶性抗氧化剂、1-10%的亲水性乳化剂。

3.如权利要求2所述的微钠米级鱼油/藻油微胶囊，其特征在于：所述脂溶性抗氧化剂选自维生素E或脂溶性抗坏血酸中的一种或两种。

4.如权利要求2所述的微钠米级鱼油/藻油微胶囊，其特征在于：所述亲水性乳化剂选自蔗糖脂肪酸酯或吐温-20中的一种或两种。

5.如权利要求2所述的微钠米级鱼油/藻油微胶囊，其特征在于：所述的亲油性乳化剂优选聚甘油脂肪酸酯或斯盘-80中的一种或两种。

6.一种制备如权利要求1所述微钠米级鱼油/藻油微胶囊的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

（1）内油相配制：称取适量脂溶性抗氧化剂，将其按照质量百分比0.1～5.0%添加到一份鱼油/藻油中，磁力搅拌至混匀；

（2）水相配制：称取适量的一种或几种亲水性乳化剂，将其按照质量百分比0.2～2.0%添加到一份0.5～3.0%的海藻酸钠水溶液中，磁力搅拌至混匀；

（3）外油相配制：称取适量的一种或几种亲油性乳化剂，将其按照质量百分比1～4%添加到一份食用油中，磁力搅拌至混匀；

（4）氯化钙固化剂的配制：首先制备一定量的重量比为1～10%的氯化钙水溶液，然后按照体积1:5～1:10的比例将氯化钙水溶液添加到一定量步骤（3）的外油相中，超声混匀后备用；

（5）壳聚糖溶液的配制：按照重量比为1～3%的比例将一定量的壳聚糖溶解到pH值为3～4的醋酸/柠檬酸等酸性溶液中，磁力搅拌均匀后备用；

（6）第一次快速膜乳化：按照体积1:3～1:10的比例将步骤（1）的内油相预先添加到步骤（2）的水相中磁力搅拌均匀，首先尽可能小地选取孔隙在0.10～0.28μm之间的SPG膜，然后将预混液放进装置中进行第一次快速膜乳化，乳化1～3遍后形成初乳；

（7）第二次快速膜乳化：按照体积1:5～1:20的比例将步骤（6）的初乳预先添加到步骤（3）的外油相中磁力搅拌均匀，首先根据所预期要达到的微囊粒径大小分别选取0.28～18.00μm不等的SPG膜，然后将预混液放进装置中进行第二次快速膜乳化,乳化1～3次后形成复乳；

（8）氯化钙固化：根据海藻酸钠大分子中所含古洛糖醛酸单元的数量，按照1:1～1:4的摩尔比将步骤（4）制备的氯化钙添加到步骤（7）制备的复乳中，在30～60℃温控条件下固化2～6h；

（9）复合物凝聚：首先将步骤（8）制备的海藻酸钙微囊洗脱掉外油相，而后用一定量去离子水悬浮，再按照等体积的比例将步骤（5）制备的壳聚糖溶液添加到该溶液中，磁力搅拌下固化1～3h，洗脱掉多余的壳聚糖后将微囊用少量去离子水悬浮；

（10）冷冻干燥：将步骤（9）微胶囊悬浮液冷冻干燥24～72h，即得所述的鱼油/藻油的海藻酸钙-壳聚糖固体微胶囊。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：通过选取相应孔隙的SPG膜可制备500nm～800nm尺寸不等且粒径大小均一的微钠米级鱼油/藻油微胶囊。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

（1）内油相配制：称取0.5g维生素E，将其添加到100mL深海鱼油中，磁力搅拌1h；

（2）水相配制：称取0.2g蔗糖脂肪酸酯（SE-15），将其添加到100mL质量比为1.5%的海藻酸钠水溶液中，磁力搅拌2h；

（3）外油相配制：称取适量的1g聚甘油脂肪酸酯（PO-5S），将其添加到100mL葵花籽油中，磁力搅拌1h；

（4）氯化钙固化剂的配制：将5mL质量比为5%的氯化钙水溶液添加到15mL步骤（3）的外油相中，设定功率为30%条件下超声乳化2min；

（5）壳聚糖溶液的配制：将1.5g壳聚糖添加到100mLpH4.0的醋酸溶液中，磁力搅拌2h后离心取上清液备用；

（6）第一次快速膜乳化：按照1:5体积比将2ml步骤（1）的内油相预先添加到10ml步骤（2）的水相中磁力搅拌1h，选取孔隙为0.1μm的SPG膜，然后将预混液放进装置中进行第一次快速膜乳化3遍后形成初乳；

（7）第二次快速膜乳化：按照1:10体积比将10mL步骤（6）的初乳预先添加到100mL步骤（3）的外油相中磁力搅拌1h，选取孔隙为9.2μm的SPG膜，然后将预混液放进装置中进行第二次快速膜乳化3次后形成复乳；

（8）氯化钙固化：量取20mL步骤（4）制备的氯化钙添加到步骤（7）制备的复乳中，在40℃温控条件下固化5小时；

（9）复合物凝聚：首先将步骤（8）制备的海藻酸钙微囊洗脱掉外油相后用10ml去离子水悬浮，然后缓慢滴加10mL步骤（5）制备的壳聚糖溶液，磁力搅拌下固化1.5h，洗脱掉多余的壳聚糖后将微囊用3mL去离子水悬浮后常规冷冻12h；

（10）冷冻干燥：将步骤（9）微胶囊冷冻样品进行72h冷冻干燥，即得所述的微钠米级鱼油/藻油的海藻酸钙-壳聚糖固体微胶囊。