一種高穩定性蛋白質-殼聚糖復凝聚交聯微膠囊及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于包埋技術領域，具體涉及一種高穩定性蛋白質-殼聚糖復凝聚交聯微膠囊及其制備方法。
【背景技術】
[0002]微囊化是提高芯材穩定性、實現控釋和改變其物理狀態的有效手段。微囊化的方法有很多種，包括噴霧干燥法、擠壓法、流化床法和復凝聚法等，噴霧干燥是食品工業中最常用的方法，但是復凝聚法已引起了人們極大的興趣。
[0003]復凝聚是發生在膠體溶液中的一種現象，其利用兩種帶不同電荷的聚電解質通過靜電相互作用沉降在芯材周圍來達到包埋的目的，目前在食品領域最常見的復凝聚體系為蛋白質-多糖組合。復凝聚微囊化法具有包埋效率高、控釋性強等特點，而且所用聚電解質為天然大分子，因此具有極佳的生物相容性及安全性，在食品領域有很大的應用潛力。
[0004]由于復凝聚微膠囊的形成是基于聚電解質之間的靜電相互作用，其機械強度較差，而且在偏離復凝聚反應最適PH值時易發生解離，因此必須進行交聯以提高其穩定性。能夠引起蛋白質發生共價交聯的物質理論上均可用于復凝聚相的交聯。目前報道最多的是基于蛋白質的交聯劑，最常用且效果最好的是戊二醛，但是該化合物具有毒性，并不適合在食品工業中使用。谷氨酰胺轉氨酶能催化蛋白質之間的交聯反應，而且廉價易得，但是其所需反應時間較長，且對很多復凝聚體系的交聯效果不如戊二醛。安全、高效且廉價的交聯劑或交聯方法已成為制約復凝聚微囊化技術在食品工業中應用的重要因素之一。
【發明內容】
[0005]針對現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種高穩定性蛋白質-殼聚糖復凝聚交聯微膠囊及其制備方法。本發明以蛋白質和殼聚糖分別為聚陰離子和聚陽離子構成微膠囊壁材，通過復凝聚法制備微膠囊。在以蛋白質為乳化劑制備芯材0/W型乳狀液時，通過控制在蛋白質溶液中是否添加還原糖，以及在微膠囊干燥過程中控制加熱溫度和時間，使蛋白質-殼聚糖、蛋白質-殼聚糖-還原糖兩兩之間發生復雜的美拉德反應而引發交聯。所制備的微膠囊在PH4.0溶液中不溶解僅溶脹，克服了現有技術中復凝聚微膠囊機械強度較差、在偏離復凝聚反應最適PH值時易發生解離而失去穩定性的問題。
[0006]為實現上述目的，本發明采用下述技術方案予以實現:
一種高穩定性蛋白質-殼聚糖復凝聚交聯微膠囊的制備方法，它包括以下步驟:
(I)將芯材與蛋白質溶液混合，高速分散形成0/W型乳狀液，所述0/W型乳狀液中芯材與蛋白質的質量比為1:5-1:1 ；
(2 )向所述0/W型乳狀液中加入殼聚糖溶液，所述蛋白質與殼聚糖的質量比為9:1-3:1，低速攪拌，調節pH值，蛋白質與殼聚糖通過靜電相互作用發生復凝聚反應，形成的復凝聚相沉降在芯材乳滴周圍而得到微膠囊懸浮液； (3)進行離心，收集獲得微膠囊，再使微膠囊中的反應組分在溫度50-80°C下發生美拉德反應，反應時間為12-48h，制得所述復凝聚交聯微膠囊。
[0007]對上述技術方案的進一步改進:所述步驟(I)中芯材為維生素E或辣椒紅色素。
[0008]對上述技術方案的進一步改進:所述步驟(I)中蛋白質溶液中含有還原糖，所述還原糖與蛋白質的質量比為5:1-1:3。
[0009]對上述技術方案的進一步改進:所述步驟(I)中還原糖為葡萄糖、核糖、甘露糖、木糖、半乳糖或阿拉伯糖中的至少一種。
[0010]對上述技術方案的進一步改進:所述步驟(I)中蛋白質為大豆分離蛋白、豌豆分離蛋白、酪蛋白、牛血清白蛋白、乳球蛋白、絲蛋白、明膠或乳清分離蛋白中的一種。
[0011]對上述技術方案的進一步改進:所述步驟(2)中調節pH值為5.5-6.5。
[0012]對上述技術方案的進一步改進:所述步驟(2)中復凝聚反應的溫度為25-55°C。
[0013]對上述技術方案的進一步改進:所述步驟(2)中復凝聚反應的時間為15-60min。
[0014]本發明還提供了所述的制備方法制得高穩定性蛋白質-殼聚糖復凝聚交聯微膠嗇
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[0015]所述的微膠囊在pH4.0的鹽酸溶液中不溶解但可發生溶脹，浸泡2h后的芯材釋放率為 15.2%-25.8%ο
[0016]與現有技術相比，本發明的優點和積極效果是:
1、本發明采用蛋白質和殼聚糖構成復凝聚體系來制備微膠囊，以蛋白質溶液為乳化劑制備芯材乳狀液時，選擇在蛋白質溶液中不添加還原糖或添加還原糖，最后在微膠囊干燥的過程中控制加熱溫度和時間，使蛋白質-殼聚糖、蛋白質-殼聚糖-還原糖兩兩之間發生美拉德反應引發微膠囊交聯，從而提高其在PH4.0溶液中的穩定性。克服了現有技術中復凝聚微膠囊機械強度較差、在偏離復凝聚反應最適PH值時易發生解離而失去穩定性的問題。
[0017]2、殼聚糖含有豐富的游離-NH2，可與還原糖發生美拉德反應而引起殼聚糖發生交聯。另外，殼聚糖含有還原性末端，也可直接與蛋白質發生美拉德反應生成高分子復合物。本發明是利用殼聚糖在美拉德反應中這種獨特的性質而對蛋白質-殼聚糖復凝聚微膠囊體系進行交聯，從而提高其穩定性。與現有技術相比，本發明可實現的交聯程度更高，所得微膠囊的穩定性更好。
[0018]3、本發明操作步驟簡便，不需要像現有交聯技術中要調節微膠囊的pH值而容易導致微膠囊壁材離解，也不需要像現有技術中添加醛類有毒試劑作為交聯劑而不適用于食品工業，而僅僅只需控制是否添加還原糖或還原糖種類及添加量、反應溫度和時間即可，不需要特殊試劑和設備。本發明生產工藝簡單易行、安全高效，易于規模化生產，對于包埋熱穩定性較好的芯材具有廣闊的市場前景。
[0019]結合附圖閱讀本發明的【具體實施方式】后，本發明的其他特點和優點將變得更加清
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【附圖說明】
[0020]圖1為本發明的高穩定性蛋白質-殼聚糖復凝聚交聯微膠囊的制備工藝流程圖。
[0021]圖2為本發明中實施例1和實施例2制備的交聯微膠囊在pH4.0的鹽酸溶液中浸泡2h后的Ve累積釋放率。
[0022]圖3為本發明中實施例3和實施例4制備的交聯微膠囊在pH4.0的鹽酸溶液中浸泡2h后的Ve累積釋放率。
[0023]圖4為本發明中實施例5和實施例6制備的交聯微膠囊在pH4.0的鹽酸溶液中浸泡2h后的辣椒紅色素累積釋放率。
[0024]圖5為本發明中實施例7和實施例8制備的交聯微膠囊在pH4.0的鹽酸溶液中浸泡2h后的辣椒紅色素累積釋放率。
【具體實施方式】
[0025]首先配制蛋白質溶液:將一定質量的蛋白質溶解于pH7.0以上的水溶液中，制備得到所需濃度(w/V)的蛋白質溶液作為聚陰離子溶液；然后將殼聚糖溶解在1% (w/V)的醋酸溶液中，磁力攪拌4h，得到1% (w/v)的殼聚糖溶液，以此溶液為聚陽離子貯備液，使用前用1% (w/v)的醋酸溶液將殼聚糖溶液稀釋到所需濃度。
[0026]下面結合具體實施例對本發明的技術方案做進一步詳細的說明。
[0027]實施例1
本實施例高穩定性蛋白質-殼聚糖復凝聚交聯微膠囊的制備方法包括以下步驟:
1、將芯材維生素E(Ve)添加到2.4% (w/v)的大豆分離蛋白(SPI)溶液中，￥￡與SPI的質量比為1:2，在45°C、12000r/min條件下高速分散乳化15min，形成均勻的0/W型Ve乳狀液；
2、將0.6% (w/v)的殼聚糖溶液加入到上述0/W型乳狀液中，加入的所述殼聚糖溶液體積與所述乳狀液體積相等，保持SPI與殼聚糖的質量比為4:1，用10% (w/v)NaOH溶液調節混合液的pH到6.5，25°C、300r/min攪拌15min，使SPI與殼聚糖通過靜電相互作用發生復凝聚反應，形成的復凝聚相沉降在^乳滴周圍而得到微膠囊懸浮液；
3、3000r/min離心5min，收集濕Ve微膠囊，在50°C下加熱48h，讓SPI和殼聚糖直接發生美拉德反應達到交聯的目的，從而獲得^微膠囊。
[0028]同時設置對照組，未經過美拉德反應交聯的^微膠囊在pH4.0的鹽酸溶液中浸泡2h后，壁材離解且Ve的累積釋放率達到了 65.2%。本實施例制備的V ￡微膠囊在pH4.0的鹽酸溶液中浸泡2h后，Ve的累積釋放率僅為20.3%。
[0029]實施例2
本實施例高穩定性蛋白質-殼聚糖復凝聚交聯微膠囊的制備方法包括以下步驟:
1、將半乳糖與2.4% (w/v)的SPI溶液混合，半乳糖與SPI的質量比為3:1，再將芯材Ve加入上述混合液中，V ￡與SPI的質量比為1:2，在45°C、12000r/min條件下高速分散乳化15min，形成均勻的0/W型Ve乳狀液；
2、將0.6% (w/v)的殼聚糖溶液加入到上述0/W型乳狀液中，加入的所述殼聚糖溶液體積與所述乳狀液體積相等，保持SPI與殼聚糖的質量比為4:1，用10% (w/v)NaOH溶液調節混合液的pH到6.5，25°C、300r/min攪拌15min，使SPI與殼聚糖通過靜電相互作用發生復凝聚反應，形成的復凝聚相沉降在^乳滴周圍而得到微膠囊懸浮液；
3、3000r/min離心5min，收集濕Ve微膠囊，在50°C下加熱48h，讓SP1-殼聚糖-半乳糖兩兩之間發生復雜的美拉德反應達到交聯的目的，從而獲得^微膠囊。
[0030]同時設置對照組，未經過美拉德反應交聯的^微膠囊在pH4.0的鹽酸溶液中浸泡2h后，壁材離解且Ve的累積釋放率達到了 65.2%。本實施例制備的V ￡微膠囊在pH4.0的鹽酸溶液中浸泡2h后，Ve的累積釋放率僅為15.2%。
[0031]實施例3
本實施例高穩定性蛋白質-殼聚糖復凝聚交聯微膠囊的制備方法包括以下步驟:
1、將芯材Ve添加到0.09% (w/v)豌豆分離蛋白(PPI)溶液中，的質量比為1: 5，在35°C、10000r/min條件下高速分散乳化lOmin，形成均勻的0/W型Ve乳狀液；
2、將0.01% (w/v)的殼聚糖溶液加入到上述0/W型乳狀液中，加入的所述殼聚糖溶液體積與所述乳狀液體積相等，保持PPI與殼聚糖的質量比為9:1，用10% (w/v)NaOH溶液調節混合液的pH到6.2，35°C、300r/min攪拌20min，使PPI與殼聚糖通過靜電相互作用發生復凝聚反應，形成的復凝聚相沉降在^乳滴周圍而得到微膠囊懸浮液；
3、3000r/min離心5min，收集濕Ve微膠囊，在60°C下加熱18h，讓PPI和殼聚糖直接發生美拉德反應達到交聯的目的，從而獲得^微膠囊。
[0032]同時設置對照組，未經過美拉德反應交聯的^微膠囊在pH