一種直鏈糊精包埋共軛亞油酸的微膠囊的製備方法

2023-10-20 05:26:22 2

一種直鏈糊精包埋共軛亞油酸的微膠囊的製備方法
【專利摘要】一種直鏈糊精包埋共軛亞油酸的微膠囊的製備方法：蠟質澱粉溶於水加熱糊化後冷卻，加異澱粉酶完全脫支，離心後冷凍乾燥得到直鏈糊精粉末；將直鏈糊精粉末溶解後置於結晶溫度下，CLA溶於預熱好的無水乙醇溶液中，然後加入到直鏈糊精溶液中並保溫攪拌一定時間，取出冷卻至室溫離心後，沉澱物用無水乙醇/水混合液洗滌除去未複合的CLA，再次離心得到的沉澱真空乾燥獲得含有CLA的微膠囊包埋物。本方法提高了直鏈糊精和CLA複合物的溶解度、CLA的氧化穩定性和在水溶液中的生物利用度，從而解決了直鏈澱粉複合物溶解性差、CLA容易自動氧化及生物利用度低的問題，可作為一種營養強化劑添加到功能性營養強化食品及主食中。
【專利說明】一種直鏈糊精包埋共軛亞油酸的微膠囊的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及功能性食品添加劑【技術領域】，尤其是涉及一種採用直鏈糊精包埋共軛亞油酸的方法。
【背景技術】
[0002]共扼亞油酸(CLA)是具有共軛雙鍵的游離脂肪酸，是普遍存在於人和動物體內的天然活性營養物質，具有抗癌、抗動脈粥樣硬化、抗氧化、提高機體免疫力、促進生長、降低體脂等眾多的生理功能，在藥物、食品、保健品等領域有廣闊的應用前景。然而，共軛亞油酸水溶性差，在含水體系中的利用率有限；化學穩定性較差，易被空氣氧化變質，形成的氧化產物導致產品質量劣變和貨架期縮短；因此不利於生產，儲藏，運輸和應用。
[0003]直鏈糊精是指葡萄糖以α-1，4-糖苷鍵連接而成的一系列具有不同聚合度的葡聚糖，可通過異澱粉酶水解支鏈澱粉得到。其基本結構單元與直鏈澱粉相同，但直鏈糊精的分子量更小、具有很好的水溶性。直鏈澱粉或直鏈糊精由於分子內氫鍵的作用，呈中空疏水的左手單螺旋狀。現已發現直鏈澱粉或直鏈糊精能與醇類、芳香化合物、脂肪酸等生成複合物。這種複合物是V-型結晶結構。近年來關於直鏈澱粉作為微膠囊壁材的研究較多。但由於直鏈澱粉的分子量大，常溫下不溶於水，製備微膠囊時需要有機溶劑助溶，會存在一定毒性，且形成的直鏈澱粉不飽和脂肪酸微膠囊溶解性差，限制了其應用範圍。
[0004]由於與直鏈澱粉結構上的相似性，直鏈糊精可作為一種新型的包埋壁材，與不飽和脂肪酸形成V型結晶複合物，增大不飽和脂肪酸溶解度、提高不飽和脂肪酸的氧化穩定性和水中利用率。可應用食品級的澱粉脫支，形成直鏈糊精對極易氧化的共軛亞油酸進行包埋，擴大CLA應用範圍，並為澱粉質資源的開發和利用開闢新的發展空間。
[0005]目前，還沒有關於直鏈糊精作為微膠囊壁材的相關報導。這可能是因為，直鏈糊精及其包合物在製備過程中存在一些問題。製備直鏈糊精要求澱粉充分溶解，若使用有機溶劑助溶，也會存在毒性，而在高壓下較高濃度的澱粉溶液不經攪拌容易成為膠狀，黏在容器壁上；在製備微膠囊過程中，直鏈糊精容易再次凝沉，不易與被包埋物均勻混合。

【發明內容】

[0006]針對現有技術存在的上述問題，本 申請人:提供了一種直鏈糊精包埋共軛亞油酸的微膠囊的製備方法。本方法提供了一種新型的包埋壁材，提高了直鏈糊精和CLA複合物的溶解度、CLA的氧化穩定性和在水溶液中的生物利用度，從而解決了直鏈澱粉複合物溶解性差、CLA容易自動氧化及生物利用度低的問題，可作為一種營養強化劑添加到功能性營養強化食品及主食中。
[0007]本發明的技術方案如下:
一種直鏈糊精包埋共軛亞油酸的微膠囊的製備方法，具體步驟如下:
(O將蠟質澱粉均勻分散於水中，在沸水浴攪拌預糊化，再於11(T13(TC高壓蒸煮l(T30min至完全糊化後冷卻，所述高壓為0.04?0.17MPa ；(2)向糊化後的澱粉內加入異澱粉酶進行脫支，所述異澱粉酶的添加量為1~θυ/g澱粉，反應溫度為3(T60°C，反應時間為12~48h ;完全脫支後滅酶，離心、冷凍乾燥得到直鏈糊精粉末；
(3)將直鏈糊精粉末加入NaOH溶液溶解，再依次加入蒸餾水和HCL溶液，稀釋中和至pH=7，得到直鏈糊精溶液，直鏈糊精溶液含有直鏈糊精的質量百分比為0.5~3%，然後將其置於結晶溫度下，所述結晶溫度保持在2(T90°C ；
(4)將共軛亞油酸溶於預熱至結晶溫度的無水乙醇中，所述共軛亞油酸和無水乙醇的用量比為100g: lL~10g: 1L，然後加入直鏈糊精溶液中並保溫攪拌至少5 min，所述直鏈糊精與共軛亞油酸的質量為8: 1~15:1 ；
(5)攪拌後，取出混合物緩慢冷卻至室溫離心後，沉澱物用無水乙醇/水混合液洗滌除去未複合的共軛亞油酸，然後再次離心，將得到的沉澱真空乾燥，即得直鏈糊精包埋共軛亞油酸的微膠囊。
[0008]所述蠟質澱粉為蠟質玉米澱粉、蠟質馬鈴薯澱粉、蠟質大米澱粉。
[0009]所述步驟(2)中異澱粉酶的添加量優選7.50 U/g澱粉；反應溫度優選40°C ;反應時間優選12 h。
[0010]所述步驟(3)中直鏈糊精溶液含有直鏈糊精的質量百分比優選1% ;結晶溫度優選300C。NaOH溶液的濃度為IM ；HCL溶液的濃度為1M，蒸餾水和HCL溶液的體積比為8:1。
[0011]所述步驟(4)中乙 醇的添加量優選0.5mL ;保溫攪拌時間優選2 h ;直鏈糊精與CLA的比例優選12:1。
[0012]所述步驟(5)中無水乙醇/水混合液中，無水乙醇和水的體積比為50:50。
[0013]所述共軛亞油酸用其他不飽和脂肪酸代替、或用抗氧化劑代替。所述不飽和脂肪酸包括亞油酸、亞麻酸、DHA ;所述抗氧化劑包括輔酶Q10、綠原酸。
[0014]本發明有益的技術效果在於:
1、以往的直鏈澱粉製備包埋物時，需使用有機溶劑二甲亞碸(DMSO)溶解直鏈澱粉和脂肪酸分子；而本申請的包埋壁材直鏈糊精，可以在水溶液中溶解，針對在水中不溶解的共軛亞油酸可採用乙醇溶解後加入直鏈糊精水溶液中，這樣可避免有機溶劑對人體造成的潛在毒性。
[0015]2、因為蠟質玉米澱粉的側鏈鏈長聚合度為6-80葡萄糖殘基，經異澱粉酶完全脫支後可得到直鏈糊精，該直鏈糊精分子量小、溶解性好且其基本結構與直鏈澱粉的螺旋結構相同。
[0016]3、步驟(1)中預先糊化攪拌使澱粉均勻分散於水中，防止靜態高壓蒸煮時，澱粉成膠狀置於試管底部，難於均勻分散，影響異澱粉酶的作用效果。在11(T13(TC、優選121°C下高壓蒸煮，可以使澱粉完全糊化，也可避免使用有機溶劑二甲亞碸(DMSO)溶解澱粉，造成對人體的潛在毒性。
[0017]4、現有技術中，有的是將玉米澱粉升溫至75~85°C，然後加入異澱粉酶進行糊化，這樣做無法保證澱粉脫支完全；而本申請的糊化方法可以保證澱粉完全脫支。
[0018]5、由於直鏈糊精在水中容易凝沉下來，因此步驟(2)中直鏈糊精粉末先加入NaOH溶液溶解，再用蒸餾水和HCL溶液稀釋中和，防止溶解後的直鏈糊精再次析出凝沉。
[0019]6、步驟(4)中沉澱物用無水乙醇/水混合液(V:V=50:50)洗滌就可除去未複合的CLA，避免使用其他有毒的有機溶劑，如氯仿，乙醚等。
[0020]7、現有技術中有用環糊精來包埋CLA的，但是環糊精有自身缺陷，本申請採用的直鏈糊精和環糊精的區別在於:
(I)環糊精由澱粉酶法合成，是由D-吡喃型葡萄糖單元通過α-1，4糖苷鍵連接而成的一類環狀低聚麥芽糖，由7個葡萄糖單元組成的環糊精最為常見。環糊精的疏水性空腔能夠包埋各種疏水性化合物，形成穩定的複合物。但是由於環糊精空腔的剛性結構，只有一些分子大小正好合適的客體才能夠被包埋，因此環糊精特別適合包埋帶有芳香環的化合物。直鏈糊精是由D-吡喃型葡萄糖單元通過α -1, 4糖苷鍵連接而成的鏈狀生物大分子，與環糊精類似，直鏈糊精也具有內部疏水外部親水的雙親性。與環糊精內部空腔的剛性結構不同，直鏈糊精呈現柔性結構，由於存在共軛雙鍵，共軛亞油酸在空間上是彎曲的，因此直鏈糊精更適合作為包埋共軛亞油酸的壁材。
[0021](2)酶法合成和分離純化過程使得環糊精的價格高昂，而直鏈糊精是由價格低廉的蠟質澱粉完全脫支製得，無需分離，其成本相對較低；
(3)環糊精複合物的平均粒徑為微米級(μm)，在水溶液中產生大的凝集，延長儲存時不穩定，很快沉澱下來；直鏈糊精複合物的平均粒徑小於環糊精的複合物，為納米級，懸浮液儲存穩定性好；
(4)與環糊精複合物相比，直鏈糊精與CLA的相互作用強，對CLA起到更好的氧化保護作用；
(5)與環糊精相比，直鏈糊精易被腸道消化酶水解，因此直鏈糊精-CLA複合物在體內生物利用度更高，具有更好的靶向釋放性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為實施例1製備得到的直鏈糊精的HPSEC圖；
圖2為實施例1製備得到的微膠囊的DSC圖；
圖3為實施例1製備得到的微膠囊的V型結晶X-RD衍射圖譜 圖4為實施例1製備得到的微膠囊在不同溫度時間的溶解度變化；
圖5為實施例1製備得到的微膠囊在60°C存放不同時間的過氧化值變化。
【具體實施方式】
[0023]實施例1
本申請提供了一種直鏈糊精包埋共軛亞油酸的微膠囊的製備方法，具體步驟如下:
(1)將Ig蠟質澱粉均勻分散於90mL蒸餾水中，在沸水浴攪拌預糊化，再於121°C、0.1MPa高壓下蒸煮20 min至完全糊化後冷卻至室溫；
(2)向糊化後的蠟質玉米澱粉內加入IOmL醋酸鈉緩衝液(0.1M，PH=3.5)及7.5 U/g澱粉的異澱粉酶進行脫支，反應溫度為40°C，反應時間為12h ;完全脫支後，將完成水解反應的溶液於沸水浴中煮沸10 min滅酶,5000 r/min離心5 min除去酶,旋轉蒸發後冷凍乾燥成粉末，即得直鏈糊精。
[0024](3)將500mg直鏈糊精粉末加入5mL濃度為IM的NaOH溶液溶解，再加入40ml蒸餾水稀釋，最後加入5mL濃度為IM的HCL溶液中和至混合溶液的pH=7，得到直鏈糊精的直鏈百分比為1%的溶液。所得溶液用N2排氣後在沸水浴中加熱糊化，使溶液澄清透明，置於30°C的結晶溫度下；
(4)將50mg共軛亞油酸溶於預熱至結晶溫度的ImL無水乙醇中，然後加入500mg的直鏈糊精溶液中並保溫攪拌2h ；
(5)攪拌後,取出混合物緩慢冷卻至室溫離心後(5000r/min, 20 min),沉澱物用無水乙醇/水混合液(50:50=V:V)洗滌兩次，除去未複合的共軛亞油酸，然後再次離心，將得到的沉澱室溫真空乾燥，即得直鏈糊精包埋共軛亞油酸的微膠囊。
[0025]將步驟(2)得到的直鏈糊精及原料蠟質玉米澱粉製成1% (w/v)的溶液，使用Shodex OHpak SB-804和SB-802.5柱，柱溫50°C，超純水為流動相，流速0.70mL/min,進樣分析直鏈糊精鏈的聚合度。得到如圖1所示的HPSEC圖，從圖中可以看到，蠟質玉米澱粉基本完全脫支，得到的直鏈糊精分子量較小。
[0026]將步驟(5)得到的微膠囊包埋物在PrislDSC儀器上掃描，以5°C /min的速度從20°C掃描到110°C。得到如圖2所示的DSC圖譜，從圖上可以看到，在83°C有吸熱峰，證明了直鏈糊精-CLA的存在。
[0027]將步驟(5)得到的微膠囊包埋物在BrukerD8_Advance XRD儀器上測試,測試條件為掃描速度4° /min，掃描區域5° ^35°，採樣步寬0.02°。得到如圖3所示的X射線衍射圖譜。從圖上可以看到，在2 Θ在7.6°、12.5°和19.8°具有特徵衍射峰，證明了該直鏈糊精-CLA是V型結晶。
[0028]將步驟(5)得到的微膠囊包埋物0.50g樣品分散於50ml蒸餾水中，分別在20°C、50°C、70°C、90° C的水浴中旋轉震蕩30 min,然後1200r/min離心10min，將25ml的上清液倒入預先稱重的稱量瓶中，110°C乾燥4h後稱重。複合物在不同溫度的溶解度變化如圖4所示。其中，室溫下包埋物的溶解度為62.64 %，隨溫度的增大而增大，90°C時溶解度可達到90%。
[0029]將步驟(5)得到的微膠囊包埋物和物理混合物分別在63°C下保存0h、12h、ld、2d、3d、5d、10d後，使用硫氰酸鐵法測定過氧化值，得到了如圖5所示的在60°C存放不同時間的過氧化值變化。從圖中可以發現該微膠囊複合物顯著提高了共軛亞油酸的氧化穩定性。其中，經直鏈糊精包埋的共軛亞麻酸過氧化值為1.41meq/kg，未經包埋保護的共軛亞油酸過氧化值為28.86meq/kg，物理混合物過氧化值為22.75meq/kg。
[0030]實施例2
本申請提供了一種直鏈糊精包埋共軛亞油酸的微膠囊的製備方法，具體步驟如下:
(O將Ig蠟質澱粉均勻分散於90ml蒸餾水中，在沸水浴攪拌預糊化，再於110°C、0.04MPa高壓下蒸煮30 min至完全糊化後冷卻至室溫；
(2)向糊化後的蠟質玉米澱粉內加入IOmL醋酸鈉緩衝液(0.1M，PH=3.5)及I U/g澱粉的異澱粉酶進行脫支，反應溫度為30°C，反應時間為48h ;完全脫支後，將完成水解反應的溶液於沸水浴中煮沸10 min滅酶,5000 r/min離心5 min除去酶,旋轉蒸發後冷凍乾燥成粉末，即得直鏈糊精。
[0031](3)將500mg直鏈糊精粉末加入IOmL濃度為IM的NaOH溶液溶解，再加入80ml蒸餾水稀釋，最後加入IOmL濃度為IM的HCL溶液中和至混合溶液的pH=7，得到直鏈糊精的質量百分比為0.5 %的溶液。所得溶液用N2排氣後在沸水浴中加熱糊化，使溶液澄清透明，置於20°C的結晶溫度下；
(4)將與直鏈糊精的質量為1:8的共軛亞油酸溶於預熱至結晶溫度的5mL無水乙醇中，然後加入500mg的直鏈糊精溶液中並保溫攪拌至少5 min ；
(5)攪拌後,取出混合物緩慢冷卻至室溫離心後(5000r/min, 20 min),沉澱物用無水乙醇/水混合液(50:50=V:V)洗滌兩次，除去未複合的共軛亞油酸，然後再次離心，將得到的沉澱室溫真空乾燥，即得直鏈糊精包埋共軛亞油酸的微膠囊。
[0032]實施例3
本申請提供了一種直鏈糊精包埋共軛亞油酸的微膠囊的製備方法，具體步驟如下:
(O將Ig蠟質澱粉均勻分散於90ml蒸餾水中，在沸水浴攪拌預糊化，再於130°C、
0.17MPa高壓下蒸煮IOmin至完全糊化後冷卻至室溫；
(2)向糊化後的玉米澱粉內加入IOmL醋酸鈉緩衝液(0.1M，PH=3.5)及10 U/g澱粉的異澱粉酶進行脫支，反應溫度為60°C,反應時間為12h ;完全脫支後,將完成水解反應的溶液於沸水浴中煮沸10 min滅酶,5000 r/min離心5 min除去酶,旋轉蒸發後冷凍乾燥成粉末，即得直鏈糊精。
[0033](3)將500mg直鏈糊精粉末加入1.7mL濃度為IM的NaOH溶液溶解，再加入13.3ml蒸餾水稀釋，最後加入1.7mL濃度為IM的HCL溶液中和至混合溶液的pH=7，得到直鏈糊精的質量百分比為3 %的溶液。所得溶液用N2排氣後在沸水浴中加熱糊化，使溶液澄清透明，置於90°C的結晶溫度下；
(4)將與直鏈糊精的質量為1:15的共軛亞油酸溶於預熱至結晶溫度的0.5mL無水乙醇中，然後加入500mg的直鏈糊精溶液中並保溫攪拌至多4h ；
(5)攪拌後,取出混合物緩慢冷卻至室溫離心後(5000r/min, 20 min),沉澱物用無水乙醇/水混合液(50:50=V:V)洗滌兩次，除去未複合的共軛亞油酸，然後再次離心，將得到的沉澱室溫真空乾燥，即得直鏈糊精包埋共軛亞油酸的微膠囊。
[0034]實施例f 3中異澱粉酶的規格為1000 U/mL,生產廠家是愛爾蘭Megazyme公司，購買廠家是國內經銷商上海超研生物科技有限公司。
[0035]實施例4
本申請還提供了一種直鏈糊精包埋輔酶QlO的微膠囊的製備方法，具體步驟如下:
(O將Ig蠟質澱粉均勻分散於90ml蒸餾水中，在沸水浴攪拌預糊化，再於121°C、
0.1MPa高壓下蒸煮20 min至完全糊化後冷卻至室溫；
(2)向糊化後的蠟質玉米澱粉內加入IOmL醋酸鈉緩衝液(0.1M，PH=3.5)及7.5U/g澱粉的異澱粉酶進行脫支，反應溫度為40°C，反應時間為12h ;完全脫支後，將完成水解反應的溶液於沸水浴中煮沸10 min滅酶,5000 r/min離心5 min除去酶,旋轉蒸發後冷凍乾燥成粉末，即得直鏈糊精。
[0036](3)將500mg直鏈糊精粉末加入5mL濃度為IM的NaOH溶液溶解，再加入40ml蒸餾水稀釋，最後加入5mL濃度為IM的HCL溶液中和至混合溶液的pH=7，得到直鏈糊精的質量百分比為I %的溶液。所得溶液用N2排氣後在沸水浴中加熱糊化，使溶液澄清透明，置於70°C的結晶溫度下；
(4)將IOOmg輔酶QlO溶於預熱至結晶溫度的ImL無水乙醇中，然後加入500mg的直鏈糊精溶液中並保溫攪拌24h ； (5)攪拌後,取出混合物緩慢冷卻至室溫離心後(5000 r/min, 20 min),沉澱物用無水乙醇/水混合液(50:50=V: V)洗滌兩次，除去未複合的輔酶Q10，然後再次離心，將得到的沉澱室溫真空乾燥，即得直鏈糊精包埋輔酶QlO的微膠囊。
【權利要求】
1.一種直鏈糊精包埋共軛亞油酸的微膠囊的製備方法，其特徵在於具體步驟如下: (1)將蠟質澱粉均勻分散於水中，在沸水浴攪拌預糊化，再於110-130-C高壓蒸煮l0-30min至完全糊化後冷卻，所述高壓為0.04~0.17MPa ； (2)向糊化後的澱粉內加入異澱粉酶進行脫支，所述異澱粉酶的添加量為1-10U/g澱粉，反應溫度為30-60°C，反應時間為12~48h ;完全脫支後滅酶，離心、冷凍乾燥得到直鏈糊精粉末； (3)將直鏈糊精粉末加入NaOH溶液溶解，再依次加入蒸餾水和HCL溶液，稀釋中和至pH=7，得到直鏈糊精溶液，直鏈糊精溶液含有直鏈糊精的質量百分比為0.5~3%，然後將其置於結晶溫度下，所述結晶溫度保持在20-90°C ； (4)將共軛亞油酸溶於預熱至結晶溫度的無水乙醇中，所述共軛亞油酸和無水乙醇的用量比為100g: lL~10g: 1L，然後加入直鏈糊精溶液中並保溫攪拌至少5 min，所述直鏈糊精與共軛亞油酸的質量為8: 1-15:1 ； (5)攪拌後，取出混合物緩慢冷卻至室溫離心後，沉澱物用無水乙醇/水混合液洗滌除去未複合的共軛亞油酸，然後再次離心，將得到的沉澱真空乾燥，即得直鏈糊精包埋共軛亞油酸的微膠囊。
2.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述蠟質澱粉為蠟質玉米澱粉、蠟質馬鈴薯澱粉、蠟質大米澱粉。
3.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述步驟(2)中異澱粉酶的添加量優選7.50 U/g澱粉；反應溫度優選40°C ;反應時間優選12 h。
4.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述步驟(3)中直鏈糊精溶液含有直鏈糊精的質量百分比優選1% ;結晶溫度優選30°C。
5.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述步驟(4)中乙醇的添加量優選0.5mL ;保溫攪拌時間優選2 h。
6.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述步驟(3)中NaOH溶液的濃度為IM ；HCL溶液的濃度為1M，蒸餾水和HCL溶液的體積比為8:1。
7.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述步驟(4)中直鏈糊精與CLA的比例優選12:1。
8.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述步驟(5)中無水乙醇/水混合液中，無水乙醇和水的體積比為50:50。
9.根據權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述共軛亞油酸用其他不飽和脂肪酸代替、或用抗氧化劑代替。
10.根據權利要求9所述的製備方法，其特徵在於所述不飽和脂肪酸包括亞油酸、亞麻酸、DHA ;所述抗氧化劑包括輔酶Q10、綠原酸。
【文檔編號】B01J13/02GK103990424SQ201410165152
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年4月23日 優先權日:2014年4月23日
【發明者】周星, 金徵宇, 常情情, 孟令儒, 顧麗敏, 田耀旗, 焦愛權, 徐學明 申請人:江南大學