一种蓝莓花色苷微胶囊的制备方法和应用

1.本发明涉及微胶囊领域，具体涉及一种蓝莓花色苷微胶囊的制备方法和应用。


背景技术：

2.花青素是植物中最大的一类天然水溶性色素，通常以糖苷形式存在，称为花色苷。花色苷在自然界中含量丰富，具有多种有益健康的活性，如抗炎、抗糖尿病、抗癌、与生物系统高度相容等，并且无毒，因此花色苷被认为是最适合在食品工业中应用的天然抗氧化剂。然而，花色苷是一类不稳定的化合物，容易受到ph、光线、温度、酶、氧气和金属离子等因素的影响。因此需要采取一定的措施来保护花色苷免受外界不良条件的影响。


技术实现要素：

3.针对现有技术中花色苷稳定性差、利用率低、易受环境因素如温度、ph、光照、金属离子以及氧气等影响的难题，本发明提供了一种可以保护花色苷免受外界不良条件影响的微胶囊综合开发应用方法。
4.本发明采用复合壁材通过冷冻干燥技术封装蓝莓花色苷的方法，制备的蓝莓花色苷微胶囊具有较好的稳定性以及抗氧化性。
5.本发明的目的采用以下技术方案来实现：
6.本发明的第一个目的是提供一种蓝莓花色苷微胶囊的制备方法，包括如下步骤：
7.(1)按照比例分别称取麦芽糊精、甘油糖脂与增稠剂混合在去离子水内，加热溶解后，在一定转速下搅拌均匀，形成复合壁材溶液；
8.(2)待复合壁材溶液冷却后，将花色苷溶液加入至复合壁材溶液中，加热混匀，冷却后，形成微胶囊溶液；
9.(3)利用真空冷冻干燥技术，将水分及其它溶剂蒸发除去后，得到花色苷微胶囊粉末。
10.优选地，步骤(1)中，所述甘油糖脂包括单半乳糖甘油二酯(mgdg)或双半乳糖甘油二酯(dgdg)。
11.优选地，步骤(1)中，所述增稠剂包括明胶、大豆分离蛋白、变性淀粉、黄原胶、阿拉伯胶中的至少一种。
12.更优选地，所述变性淀粉包括玉米变性淀粉、马铃薯变性淀粉、木薯变性淀粉、大米变性淀粉、小麦变性淀粉中的任意一种。
13.优选地，步骤(1)中，所述麦芽糊精、所述甘油糖脂、所述增稠剂与所述去离子水的质量比例为5-8:2-4:1-3:100-120。
14.优选地，步骤(1)中，所述麦芽糊精的de值为15-22。
15.优选地，步骤(1)中，所述加热溶解是在水浴中进行，加热的温度为60～90℃。
16.更优选地，步骤(1)中，所述加热溶解是在水浴中进行，加热的温度为80℃。
17.优选地，步骤(1)中，所述搅拌是在转速350～650rpm下搅拌30～60min。
18.优选地，步骤(2)中，所述花色苷溶液中的花色苷含量为不低于0.05mg/ml。
19.优选地，步骤(2)中，所述加入的花色苷溶液与复合壁材溶液的体积比例为8:1。
20.优选地，步骤(2)中，所述微胶囊溶液的中的花色苷含量不低于0.1μg/ml。
21.优选地，步骤(2)中，所述壁材溶液的冷却方式为自然冷却至常温。
22.优选地，步骤(2)中，所述制备的微胶囊溶液的温度采用水浴加热控制在40～80℃。
23.更优选地，步骤(2)中，所述制备的微胶囊溶液的温度采用水浴加热控制在60℃。
24.优选地，步骤(3)中，所述真空冷冻干燥是在-55～-50℃的真空冷冻干燥机中进行干燥。
25.优选地，步骤(3)中，制备得到的花色苷微胶囊粉末中，花色苷的包埋率达到89.21％～97.35％。
26.本发明的第二个目的是提供一种蓝莓花色苷微胶囊，采用上述制备方法制备得到。
27.本发明的第三个目的是提供一种蓝莓花色苷微胶囊的应用，将得到的蓝莓花色苷微胶囊用于食品工业领域产品的制备。
28.优选地，所述食品工业领域产品包括抗氧化剂、色素等食品添加剂。
29.本发明的有益效果为：
30.1、本发明以蓝莓花色苷作为芯材，以麦芽糊精、甘油糖脂与增稠剂作为复合壁材，制备得到了一种蓝莓花色苷微胶囊，该微胶囊具有非常好的包埋率和稳定性。本发明采用复合壁材通过冷冻干燥技术制备微胶囊，为蓝莓花色苷的更好的开发利用提供了研究基础，能够通过该技术衍生出具有多种特性的花色苷微胶囊。
31.2、麦芽糊精具有较好的乳化作用和增稠效果，可以增强产品分散性和溶解性，但是麦芽糊精的成膜性能并不是很好，特别是一些de值稍高的麦芽糊精，在干燥之后并不能很好地持留包埋物。甘油糖脂是细胞膜的重要组成部分，是通过甘油二酯与半乳糖以糖苷键结合而成的糖脂类化合物，甘油糖脂中的糖苷键具有较强的自组装性和可变性，有利于乳化和聚集高分子糖类化合物，因此对于稍高de值的麦芽糊精的成膜性具有一定的增强作用，从而促进包埋壁材的稳固性。
32.3、本发明将麦芽糊精与甘油糖脂复合作为壁材的主要成分，甘油糖脂的然后再加入增稠剂形成复合壁材，三种壁材成分均为食品级的材料，作为复合封装材料能够为特定的应用提供有效的功能效果。
33.4、本发明所选用的几种增稠剂都具有无臭、无味、不溶于冷水的性质，能吸收多倍量的冷水而膨胀软化，能溶于热水，且在冷却后可形成凝胶。
34.5、甘油糖脂是细胞膜的重要组成部分，还具有抗氧化、抗病毒、抗菌、抗肿瘤、抗炎等多种生物活性，以甘油糖脂作为壁材的成分，能够增加花色苷微胶囊的更多功能性。
35.6、本发明是利用冷冻干燥技术开发花色苷微胶囊，冷冻干燥被认为是干燥热敏材料的一种合适的方法，它是指在高真空气氛中利用冰晶升华的原理，从不融化水分的冷冻材料中提取水分的过程。由于这一过程是在真空和较低温度下进行的，因此不良反应大大减少。
附图说明
36.利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
37.图1是花色苷(ans)与实施例1-5中得到的微胶囊的ftir图；其中，a为实施例1，b为实施例2，c为实施例3，d为实施例4，e为实施例5；
38.图2是花色苷(ans)与实施例1-5中得到的微胶囊的sem图；其中a表示实施例1，b表示实施例2，c表示实施例3，其中d表示实施例4，其中e表示实施例5，其中f表示未制备成微胶囊的花色苷粉末(ans)；
39.图3是花色苷(ans)与实施例1-5中得到的微胶囊的xrd图；其中a表示实施例1，b表示实施例2，c表示实施例3，其中d表示实施例4，其中e表示实施例5，其中f表示未制备成微胶囊的花色苷粉末(ans)。
具体实施方式
40.为了更清楚的说明本发明，对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
41.微胶囊化是一种物理化学的方法，也是一种可以增强或保护芯材特性的技术。一般来说，生物活性物质被包裹后的良好效果有两个主要原因。首先，微胶囊化提供了一个可以保护化合物活性丧失或降解的环境条件。这些条件通常涉及高温、光线、金属离子的存在、水分、不利的ph条件和氧气等；第二，微胶囊化可以促进目标吸附区域的受控释放。微胶囊化还解决了运输中处理和掩盖不良风味、稀释生物活性化合物以及两个或两个以上的有关问题。
42.微胶囊化是通过在花色苷和外部环境因素之间建立物理化学屏障，保护里面的核心材料不受外界影响，来实现花色苷在恶劣的体内消化环境中的保存和传递。这类尺寸从微米到纳米的胶囊越来越受到人们的关注，在制药、化妆品、食品和农业等行业都有广泛的应用。喷雾干燥和冷冻干燥经常被用来包裹功能物质，然而花色苷对热敏感，喷雾干燥过程中容易生产出具有较高的表面体积比的颗粒，这引起了热暴露进而导致花色苷的降解和微胶囊的抗氧化活性的降低。此外，产品在干燥室壁上的损失会导致材料的大量浪费。粉末的非均匀粒度分布、大颗粒和各种形态学特性限制了它们的食品应用。相反，冷冻干燥主要是为了包裹这类敏感化合物而开发的。它主要与其过程有关，在该过程中，传质不是通过蒸发来完成的。冷冻饲料乳状液被升华，从而产生粉末。因此，以蓝莓花色苷作为芯材，采用复合壁材通过冷冻干燥技术制备微胶囊可以为蓝莓花色苷的开发利用提供研究基础，同时也可以为花色苷在食品工业中的应用提供技术支撑和理论参考。
43.以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
44.实施例中所使用的麦芽糊精的de值均为20。
45.结合以下实施例对本发明作进一步描述。
46.实施例1
47.(1)麦芽糊精、mgdg与明胶分别加入至去离子水内，麦芽糊精、mgdg、明胶与去离子水的质量比例为7:3:2:110，在80℃条件下水浴加热溶解后，在转速500r/min下搅拌40min，形成复合壁材溶液；
48.(2)壁材溶液在室温下冷却后，将浓度为0.05mg/ml的花色苷溶液与壁材溶液按照体积比8:1混合，在60℃条件下加热混匀40min后，自然冷却至常温，形成微胶囊溶液；
49.(3)利用真空冷冻干燥技术在-50℃、真空度0bar条件下蒸发水分及其它溶剂，得到花色苷微胶囊粉末ans/md/mgdg，通过ph示差法测得花色苷包埋率为97.35％。
50.实施例2
51.(1)麦芽糊精、mgdg与大豆分离蛋白分别加入至去离子水内，麦芽糊精、mgdg、大豆分离蛋白与去离子水的质量比例为6:3:2:100，在90℃条件下水浴加热溶解后，在转速550r/min下搅拌30min，形成复合壁材溶液；
52.(2)壁材溶液在室温下冷却后，将浓度为0.05mg/ml的花色苷溶液与壁材溶液按照体积比8:1混合，在40℃条件下加热混匀40min后，自然冷却至常温，形成微胶囊溶液；
53.(3)利用真空冷冻干燥技术在-50℃、真空度0bar条件下蒸发水分及其它溶剂，得到花色苷微胶囊粉末，通过ph示差法测得花色苷包埋率为94.26％。
54.实施例3
55.(1)麦芽糊精、dgdg与玉米变性淀粉分别加入至去离子水内，麦芽糊精、dgdg、玉米变性淀粉与去离子水的质量比例为5:4:3:120，在70℃条件下水浴加热溶解后，在转速650r/min下搅拌50min，形成复合壁材溶液；
56.(2)壁材溶液在室温下冷却后，将浓度为0.05mg/ml的花色苷溶液与壁材溶液按照体积比8:1混合，在60℃条件下加热混匀40min后，自然冷却至常温，形成微胶囊溶液；
57.(3)利用真空冷冻干燥技术在-50℃、真空度0bar条件下蒸发水分及其它溶剂，得到花色苷微胶囊粉末，通过ph示差法测得花色苷包埋率为96.23％。
58.实施例4
59.(1)麦芽糊精、dgdg与黄原胶分别加入至去离子水内，麦芽糊精、dgdg、黄原胶与去离子水的质量比例为6:4:2:100，在80℃条件下水浴加热溶解后，在转速600r/min下搅拌60min，形成复合壁材溶液；
60.(2)壁材溶液在室温下冷却后，将浓度为0.05mg/ml的花色苷溶液与壁材溶液按照体积比8:1混合，在60℃条件下加热混匀40min后，自然冷却至常温，形成微胶囊溶液；
61.(3)利用真空冷冻干燥技术在-50℃、真空度0bar条件下蒸发水分及其它溶剂，得到花色苷微胶囊粉末，通过ph示差法测得花色苷包埋率为93.35％。
62.实施例5
63.(1)麦芽糊精、mgdg与阿拉伯胶分别加入至去离子水内，麦芽糊精、mgdg、阿拉伯胶与去离子水的质量比例为8:2:1:100-120，在60℃条件下水浴加热溶解后，在转速350r/min下搅拌30min，形成复合壁材溶液；
64.(2)壁材溶液在室温下冷却后，将浓度为0.05mg/ml的花色苷溶液与壁材溶液按照体积比8:1混合，在60℃条件下加热混匀40min后，自然冷却至常温，形成微胶囊溶液；
65.(3)利用真空冷冻干燥技术在-50℃、真空度0bar条件下蒸发水分及其它溶剂，得到花色苷微胶囊粉末，通过ph示差法测得花色苷包埋率为89.21％。
66.对比例
67.(1)麦芽糊精与明胶分别加入至去离子水内，麦芽糊精、明胶与去离子水的质量比例为10:2:110，在80℃条件下水浴加热溶解后，在转速500r/min下搅拌40min，形成复合壁材溶液；
68.(2)壁材溶液在室温下冷却后，将浓度为0.05mg/ml的花色苷溶液与壁材溶液按照体积比8:1混合，在60℃条件下加热混匀40min后，自然冷却至常温，形成微胶囊溶液；
69.(3)利用真空冷冻干燥技术在-50℃、真空度0bar条件下蒸发水分及其它溶剂，得到花色苷微胶囊粉末，通过ph示差法测得花色苷包埋率为81.24％。
70.实验例
71.1、包埋率的检测方法：
72.本发明的具体实施例中，微胶囊与花色苷溶液中的花色苷含量采用ph示差法测定，在紫外分光光度计(型号tu-1900)波长为520nm与700nm波长条件下定量测定溶液样品的吸光度，通过以下公式计算得到花色苷含量。
[0073][0074]
式中，a
ph1.0
和a
ph4.5
分别是用ph1.0和ph4.5的缓冲液稀释的样品的最大吸光度；
[0075]
mw是分子量(449.2g/mol)；
[0076]
df是稀释因子；
[0077]
ε是消光系数(26,900mol/(l
·
cm-1
))；
[0078]
l是光程长度(1cm)；
[0079]
v是最终体积(ml)；
[0080]
m是质量(g)。
[0081]
微胶囊包埋率参照以下公式来计算：
[0082][0083]
式中的m1是指微胶囊中总花色苷的含量(mg)；
[0084]
m2是指微胶囊表面花色苷的含量(mg)。
[0085]
2、贮存稳定性检测：
[0086]
由于通常情况下光照和温度对于花色苷的影响比较大，因此本发明分别针对温度和光照对花色苷微胶囊进行贮存性的检测，其中，日光灯的光照强度为1000lux，自然光为室内自然光照，光照强度幅度在200-600lux之间，具体检测结果如下表1所示：
[0087]
表1不同温度或光照处理后的花色苷保留率
[0088][0089]
从表1中能够看出，在不同温度或光照条件下处理后，本发明实施例使用麦芽糊精、甘油糖脂与增稠剂作为复合壁材所制备的蓝莓花色苷微胶囊，比对比例中使用传统的麦芽糊精和与增稠剂作为复合壁材所制备的蓝莓花色苷微胶囊，具有更高的保留率，说明本发明实施例制备的蓝莓花色苷微胶囊的稳定性能更好，因此也能够看出甘油糖脂作为壁材的添加剂对于壁材的稳定性有较好的增强作用。
[0090]
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

技术特征：
1.一种蓝莓花色苷微胶囊的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)按照比例分别称取麦芽糊精、甘油糖脂与增稠剂混合在去离子水内，加热溶解后，在一定转速下搅拌均匀，形成复合壁材溶液；(2)待复合壁材溶液冷却后，将花色苷溶液加入至复合壁材溶液中，加热混匀，冷却后，形成微胶囊溶液；(3)利用真空冷冻干燥技术，将水分及其它溶剂蒸发除去后，得到花色苷微胶囊粉末。2.根据权利要求1所述的一种蓝莓花色苷微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述甘油糖脂包括单半乳糖甘油二酯mgdg或双半乳糖甘油二酯dgdg。3.根据权利要求1所述的一种蓝莓花色苷微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述增稠剂包括明胶、大豆分离蛋白、变性淀粉、黄原胶、阿拉伯胶中的至少一种。4.根据权利要求3所述的一种蓝莓花色苷微胶囊的制备方法，其特征在于，所述变性淀粉包括玉米变性淀粉、马铃薯变性淀粉、木薯变性淀粉、大米变性淀粉、小麦变性淀粉中的任意一种。5.根据权利要求1所述的一种蓝莓花色苷微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述麦芽糊精、所述甘油糖脂、所述增稠剂与所述去离子水的质量比例为5-8:2-4:1-3:100-120。6.根据权利要求1所述的一种蓝莓花色苷微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述加热溶解是在水浴中进行，加热的温度为60～90℃；所述搅拌是在转速350～650rpm下搅拌30～60min。7.根据权利要求1所述的一种蓝莓花色苷微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述花色苷溶液中的花色苷含量为不低于0.05mg/ml；所述花色苷溶液与所述复合壁材溶液的体积比例为8:1。8.根据权利要求1所述的一种蓝莓花色苷微胶囊的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述真空冷冻干燥是在-55～-50℃的真空冷冻干燥机中进行干燥。9.一种蓝莓花色苷微胶囊，其特征在于，采用权利要求1所述的制备方法制备得到。10.一种权利要求9蓝莓花色苷微胶囊的应用，其特征在于，将所述蓝莓花色苷微胶囊用于食品工业领域产品的制备。

技术总结
本发明涉及微胶囊领域，具体涉及一种蓝莓花色苷微胶囊的制备方法和应用，其方法包括如下步骤：(1)按照比例分别称取麦芽糊精、甘油糖脂与增稠剂混合在去离子水内，加热溶解后，在一定转速下搅拌均匀，形成复合壁材溶液；(2)待复合壁材溶液冷却后，将花色苷溶液加入至复合壁材溶液中，加热混匀，冷却后，形成微胶囊溶液；(3)利用真空冷冻干燥技术，将水分及其它溶剂蒸发除去后，得到花色苷微胶囊粉末。本发明以蓝莓花色苷作为芯材，以麦芽糊精、甘油糖脂与增稠剂作为复合壁材，制备得到了一种蓝莓花色苷微胶囊，该微胶囊具有非常好的包埋率和稳定性，为蓝莓花色苷的更好的开发利用提供了研究基础。究基础。究基础。


技术研发人员：段邓乐 王琴 杨文华 黄晟 冯志强 张阮冰
受保护的技术使用者：仲恺农业工程学院
技术研发日：2023.05.11
技术公布日：2023/8/13