CN110839894A - 一种营养素微胶囊及其制备方法与应用 - Google Patents

一种营养素微胶囊及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种营养素微胶囊及其制备方法与应用。所述营养素微胶囊包括：营养素、包覆所述营养素的壁材。本发明所述营养素微胶囊中所述壁材将所述营养素与外部环境隔开，为所述营养素提供一个相对稳定的环境，从而提高营养素的稳定性。而且，由于所述营养素包覆有壁材，因此还能够避免部分维生素味道较差影响食品整体口味的问题。

Description

一种营养素微胶囊及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及食品加工领域，尤其涉及一种营养素微胶囊及其制备方法与应用。
背景技术
受传统生产水平与营养知识的限制，大多情况下更重视烹饪中的色香味意形，时至今日，才综合考虑烹饪中的营养成分。在物质供应相对充足的今天，国民对营养的需求不再局限于单纯从食物中摄取每日所必需的能量，更会着眼于食物中的蛋白质量和脂肪含量、维生素与钙铁锌硒等常量、微量营养素的含量与比例，并针对特定人群展开相应的健康营养行动。伴随食品产业的发展与人们营养意识的提升，在建立健全营养法规标准体系与工业体系外，也需要促进学术与产业融合，推出符合营养需求的消费产品。
对普通群众而言，通过单纯饮食来满足碳水化合物、蛋白质与脂肪等宏量营养素的摄入要求是相对容易的，但若要达到综合兼顾蛋白的生物价、脂肪酸结构，乃至于均衡不同少微量营养素的结构则是不易做到的。目前针对这一问题，主要的解决办法为根据人体日常所需的维生素和每日所需维生素的摄入量，通过加入淀粉、壳聚糖、糊精等辅料，将维生素配制成综合性维生素补剂；或者是针对性地配置钙、铁、锌等补剂。特别值得一提的是，孕妇备孕及产后对叶酸(维生素B9)的特定需求，可以通过在医院或药店购买，定期服用。然而这一类补剂在定位上部分属于药品，部分归类为保健食品，往往味道较差或通过加入食用香精与蔗糖等辅料掩盖原有味道，其吸收率往往不高。且作为药品/保健品，囿于心理因素，普通群众会认为在自身未查出明显疾病时不需补充。
市场上近年来涌现出一批以“高纤维”、“代餐”宣传标签的固体饮料与营养代餐，但往往只注重供应满足日常所需的宏量营养，而忽视了矿物质、维生素等营养素存在难以稳定保存的问题以及同一环境下不能同时添加两种或两种以上无法共存的营养素的问题，再加上部分矿物元素及维生素味道较差，添加后会影响食品的整体口味。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种营养素微胶囊及其制备方法与应用，旨在解决现有营养素补充剂中营养素难以稳定保存的问题。
一种营养素微胶囊，其中，包括：营养素、包覆所述营养素的壁材。
所述的营养素微胶囊，其中，所述营养素为β-胡萝卜素、维生素A、维生素B1、维生素B2、维生素D1、维生素D3、维生素E、维生素K、磷酸三钙、富马酸亚铁中的一种或多种。
所述的营养素微胶囊，其中，所述壁材包括麦芽糊精、酪蛋白、辛烯基琥珀酸淀粉钠、大豆分离蛋白、壳聚糖、***胶中的一种或多种。
所述的营养素微胶囊，其中，所述营养素微胶囊的体积平均径为5-8μm。
一种如上所述的营养素微胶囊的制备方法，其中，包括：
将壁材与水混合制成壁材溶液；
将营养素分散于所述壁材溶液中，形成乳状液体；
将所述乳状液体进行喷雾制粒，得到营养素微胶囊。
所述的营养素微胶囊的制备方法，其中，所述将壁材与水混合的过程中，还包括加入增稠剂和酸度调节剂。
所述的营养素微胶囊的制备方法，其中，所述增稠剂包括明胶、海藻酸钠、β-环糊精中的一种或多种；
所述酸度调节剂包括柠檬酸，醋酸，小苏打，纯碱中的一种或多种。
所述的营养素微胶囊的制备方法，其中，所述将营养素分散于所述壁材溶液中具体是通过剪切乳化机将营养素分散于所述壁材溶液中。
所述的营养素微胶囊的制备方法，其中，所述喷雾制粒为喷雾干燥法制粒、喷雾凝冻法制粒中的一种。
一种如上所述的营养素微胶囊在制备维生素补充剂中的应用。
有益效果：本发明通过在所述营养素的表面包覆壁材得到营养素微胶囊。所述营养素微胶囊中所述壁材将所述营养素与外部环境隔开，为所述营养素提供一个相对稳定的环境，从而提高营养素的稳定性。而且，由于所述营养素包覆有壁材，因此能够避免部分维生素味道较差影响食品整体口味的问题。
附图说明
图1为实施例1所制备的β-胡萝卜素微胶囊电子显微镜图像。
图2为实施例2所制备的维生素B2微胶囊电子显微镜图像。
图3为实施例3所制备的维生素E微胶囊电子显微镜图像。
具体实施方式
本发明提供一种营养素微胶囊及其制备方法与应用，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种营养素微胶囊，包括：营养素、包覆所述营养素的壁材。
本发明在所述营养素的表面包覆至少一层壁材从而形成营养素微胶囊。也就是说，本发明所述营养素微胶囊具有核壳结构，所述营养素(芯材)为核，壁材为壳。所述营养素微胶囊中所述壁材将所述营养素与外部环境隔开，为所述营养素提供一个相对稳定的环境，从而提高营养素的稳定性。而且，由于所述营养素包覆有壁材，因此能够避免部分维生素味道较差影响整体口味的问题。
本发明中所述营养素是指为维生素、无机盐等人体日常所需的营养物质。所述营养素为不可溶性或微溶性营养素，“不可溶性或微溶性”是制备方法过程中相对水来说的，换句话说所述营养素是水不溶性或微溶性营养素。进一步地，本发明所述不可溶性营养素还可分为超微固体营养素粉和液态不可溶性营养素，其中，所述超微固体营养素粉为固态粉末状的营养素，如磷酸三钙，维生素D3等；所述液态不可溶性营养素在制备时以液态形式存在，如维生素E及维生素E的脂溶性衍生物(如生育酚醋酸酯)。
具体地，所述营养素为β-胡萝卜素、维生素A、维生素B1、维生素B2、维生素D1、维生素D3、维生素E、维生素K、磷酸三钙、富马酸亚铁等水不溶性或微溶性营养素中的一种或多种。
所述营养素微胶囊中所述壁材是指用于包覆所述营养素的材料。通常来说，所述壁材可以是食品级天然高分子材料或提纯高分子材料。具体地，所述壁材包括麦芽糊精、酪蛋白、辛烯基琥珀酸淀粉钠、大豆分离蛋白、壳聚糖、***胶等可食用且符合GB2760-2014规定的壁材中的一种或多种。
本发明通过壁材包覆营养素，形成营养素微胶囊，使营养素的稳定性更高(180℃食用油中5min不分解)。并且本发明还可以通过选取不同的壁材进行包覆，进而能够获得根据营养学原理使营养素在人体消化道对应位点消化吸收的微胶囊。也就是说，本发明通过选取一种壁材或将多种壁材进行组合得到复合壁材，进而实现不同营养素在不同人体消化道环境中的分批分层次释放。如此，所述营养素微胶囊，相较于以往的营养补充剂保健品或药品，具有吸收率高、种类多样、更适应于食品添加等优势。
具体是，根据所包覆的营养素的吸收位置选择不同的壁材进行组合，实现不同营养素在不同人体消化道环境中的分批分层次释放。由于不同壁材在消化道不同位置的下崩解性的不同，可以通过将多种壁材组合形成复合壁材，进而得到在消化道特定位置释放药物的营养素微胶囊。
进一步地，本发明所述营养素微胶囊中所述壁材包覆多种营养素。也即是多种营养素分别形成多核并被壁材所包覆，形成多核的复合微胶囊。多核的复合微胶囊包含有多种营养素，能够提供更为丰富的营养素，而且还能提高壁材的利用率。
此外，本发明还提供一种多层营养素微胶囊，具体是由内至外所述营养素与所述壁材相间分布形成至少四层核壳结构(微胶囊结构)，最外层为壁材，核芯层为营养素，其中不同层的营养素的种类不相同，所述不同层的壁材的种类可以相同也可以不同。也就是，多层营养素微胶囊具有多层结构的微胶囊，营养素层与壁材层相间分布。所述多层营养素微胶囊中不同层中营养素和壁材的种类的选择具体可以根据营养在消化道中的吸收位点以及壁材在消化道中释放点进行确定。
本发明所述的营养素微胶囊，其中，所述营养素微胶囊的体积平均径为5-8μm。通常来讲体积平均径为5-10μm之间的微胶囊在形状外观更易于被普通消费者所接受和溶解性能上更好。
本发明还提供一种如上所述的营养素微胶囊的制备方法，其中，包括：
S101、将壁材与水混合制成壁材溶液；
S102、将营养素分散于所述壁材溶液中，形成乳状液体；
S103、将所述乳状液体进行喷雾法制粒，得到营养素微胶囊。
需要说明的是，本发明中所述壁材溶液是将壁材与水混合后形成的均质糊化或玻璃化的液体。对于多核的复合微胶囊，可以是在S102中将多种营养素分散与所述壁材溶液中，进而制备得到。对于多层营养素微胶囊，可以将S103制备得到的营养素微胶囊依次在不同或相同的营养素和壁材溶液中进行多次包覆制备得到。
更具体地，所述营养素微胶囊的制备方法包括但不限于如下步骤：
所述S101具体为，将壁材与水在高温水浴环境下(80-95℃)制成均匀的经充分糊化或玻璃化的壁材溶液。
所述S102具体为，将超微固体营养素粉体或将液态不溶性营养素经剪切制成微滴均匀地分散于所述S101所制壁材溶液中，形成粘度均一，性状相对稳定的乳状液体。
所述S103具体为，在120-150℃下，将S102所制乳状液体经离心式喷雾法制粒，得到粒径分布在5-8μm的营养素单核微胶囊。
所述S101中，所使用的营养素微胶囊的壁材因芯材的类型与吸收位点不同而各有对应关系，所述壁材包括但不限于麦芽糊精，酪蛋白，辛烯基琥珀酸淀粉钠，大豆分离蛋白，壳聚糖，***胶等。
所述S102中，所使用的水不溶性营养素包括但不限于维生素A(视黄醇及其衍生物，包括β胡萝卜素及其他类胡萝卜素)、维生素B1、维生素B2、维生素D1、维生素D3、维生素E、维生素K、磷酸三钙、富马酸亚铁等。
所述S102中，所述将营养素分散于所述壁材溶液中具体是通过剪切乳化机将营养素分散于所述壁材溶液中。
所述S103中，所述喷雾制粒为喷雾干燥法制粒、喷雾凝冻法制粒中的一种。此外，本发明S103中还可以采用空气悬浮法制粒。
由于考虑到食品要求，在制备壁材溶液时不添加交联剂进行交联，但为促进部分高分子原料(壁材)的糊化和玻璃化效果，可加入符合食品要求的增稠剂如明胶、海藻酸钠和β-环糊精等，酸度调节剂如柠檬酸、醋酸、小苏打、纯碱等。
下面对本发明中液体不溶性营养素和固体不溶或微溶性营养素分别进行具体的说明：
1、液体不溶性营养素，如维生素E的脂溶性衍生物(生育酚醋酸酯等)对于液体不溶性营养素的微胶囊化，首先配置壁材的均质糊化的壁材溶液，将芯材液体与壁材溶液混合后在65-85℃下剪切乳化，待形成较稳定的乳状液后，经喷雾干燥制得营养素微胶囊。
2、固体不溶或微溶性营养素，如磷酸三钙，维生素D3
对于固体不溶或微溶性营养素，先经超微粉碎得到粒径分布在一定范围内的芯材，再将其加入到预制的经玻璃化或糊化后的壁材溶液中，待其降到一定温度后，经喷雾干燥制得营养素微胶囊。
本发明通过微囊化与营养素的超微粉碎处理过程，降低了营养素的粒径，提升了对应营养素的吸收效率。
本发明还提供一种如上所述的营养素微胶囊在制备维生素补充剂中的应用。本发明所述营养素微胶囊可以直接作为维生素补充剂，也可以与其他营养补充剂相搭配制成的维生素补充剂。本发明维生素补充剂可以是包含本发明中多种所述营养素微胶囊，此时由于无法共存的两上或两种以上的营养素通过壁材相互隔开，解决了现有技术中两上或两种无法共存的营养素无法同时存在的问题。
下面通过具体实施例来对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
(1)将β-胡萝卜素经由气流式超微粉碎机制备为β-胡萝卜素超微粉。
(2)称取1份质量(500g)的辛烯基琥珀酸淀粉钠，溶于8份质量(4000g)的超纯水，在85℃水浴下经20min糊化或玻璃化后降温至50℃。
(3)加入1份质量(500g)的β-胡萝卜素超微粉，经剪切乳化机充分均质乳化以3min内未见底部出现明显沉淀为准，后启动喷雾干燥机，在出风温度为80℃，进风温度为120℃时，对乳液进行喷雾干燥处理，得到β-胡萝卜素微胶囊。
本实施例制备得到的β-胡萝卜素微胶囊的形貌如图1所示以及粒度分析报告如表1所示。
表1，BT-9300LD型激光粒度分布仪(干法)粒度分析报告
实施例2
(1)将维生素B2经由气流式超微粉碎机制备为维生素B2超微粉。
(2)称取1份质量(500g)的辛烯基琥珀酸淀粉钠，溶于6份质量(3000g)的超纯水，在85℃水浴下经20min糊化或玻璃化后降温至室温或更低。
(3)加入1份质量(500g)的维生素B2超微粉，经剪切乳化机充分均质乳化以3min内未见底部出现明显沉淀为准，后启动喷雾干燥机，在出风温度为80℃，进风温度为120℃时，对乳液进行快速喷雾干燥处理，得到维生素B2微胶囊。
本实施例制备得到的维生素B2微胶囊的形貌如图2所示以及粒度分析报告如表2所示。
表2，BT-9300LD型激光粒度分布仪(干法)粒度分析报告
Figure BDA0002300183760000082
实施例3
称取4份质量(400g)的辛烯基琥珀酸淀粉钠和1份质量(100g)的大豆分离蛋白，溶于30份质量(3000g)的超纯水，在85℃水浴下经20min糊化或玻璃化后降温至50℃，加入5份质量(500g)的维生素E，经剪切乳化机充分均质乳化以3min内未见油相与水相出现明显分层为准，后启动喷雾干燥机，在出风温度为75℃，进风温度为140℃时，对乳液进行快速喷雾干燥处理，得到维生素E微胶囊。
本实施例制备得到的维生素E微胶囊的形貌如图3所示以及粒度分析报告如表3所示。
表3，BT-9300LD型激光粒度分布仪(干法)粒度分析报告
Figure BDA0002300183760000091
实施例4
依据中国药典的标准配置配制人工胃液与人工肠液：取浓盐酸23.4mL加水100mL配制成稀盐酸。取上述稀盐酸1.64mL，加水约80mL与胃蛋白酶1g混匀，加水稀释成100mL，即人工胃液，测得其pH为2.1，记为溶液A。
取0.68g磷酸二氢钾，加50mL水溶解，用浓度为0.1mol/L的氢氧化钠溶液调成pH＝6.8的溶液，另外取1g胰蛋白酶与1gα-淀粉酶，加适量水溶解，将两种溶液混合均匀，加水稀释成100mL，即得人工肠液，测得其pH为6.8，记为溶液B。
分别取上述0.1g实施例1和0.1g实施例2中所制成微胶囊分别加入A与B溶液中记为A1，B1，A2，B2；并分别将0.05gβ-胡萝卜素及核黄素分别加入到A与B溶液中得到相应的对照液。将四组溶液在38℃下水浴，由于β胡萝卜素和核黄素本身具有颜色，所以可以简单通过比色法观察结论。
人工肠液中水浴20分钟后B1溶液和B2溶液显示出与相应对照液相同的颜色并且在后续的1h不发生颜色变化，可以证明在20min后即发生了完全崩解。而A溶液在水浴30min(食糜停留时间)后仍然保持几近无色，证明其在胃液中几乎不产生释放。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种营养素微胶囊，其特征在于，包括：营养素、包覆所述营养素的壁材。
2.根据权利要求1所述的营养素微胶囊，其特征在于，所述营养素为β-胡萝卜素、维生素A、维生素B1、维生素B2、维生素D1、维生素D3、维生素E、维生素K、磷酸三钙、富马酸亚铁中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的营养素微胶囊，其特征在于，所述壁材包括麦芽糊精、酪蛋白、辛烯基琥珀酸淀粉钠、大豆分离蛋白、壳聚糖、***胶中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的营养素微胶囊，其特征在于，所述营养素微胶囊的体积平均径为5-8μm。
5.一种如权利要求1-4任一所述的营养素微胶囊的制备方法，其特征在于，包括：
将壁材与水混合制成壁材溶液；
将营养素分散于所述壁材溶液中，形成乳状液体；
将所述乳状液体进行喷雾制粒，得到营养素微胶囊。
6.根据权利要求5所述的营养素微胶囊的制备方法，其特征在于，所述将壁材与水混合的过程中，还包括加入增稠剂和酸度调节剂。
7.根据权利要求6所述的营养素微胶囊的制备方法，其特征在于，所述增稠剂包括明胶、海藻酸钠、β-环糊精中的一种或多种；
所述酸度调节剂包括柠檬酸，醋酸，小苏打，纯碱中的一种或多种。
8.根据权利要求5所述的营养素微胶囊的制备方法，其特征在于，所述将营养素分散于所述壁材溶液中具体是通过剪切乳化机将营养素分散于所述壁材溶液中。
9.根据权利要求5所述的营养素微胶囊的制备方法，其特征在于，所述喷雾制粒为喷雾干燥法制粒、喷雾凝冻法制粒中的一种。
10.一种如权利要求1-4任一所述的营养素微胶囊在制备维生素补充剂中的应用。
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