一種製備β‑胡蘿蔔素微膠囊的方法與流程
2024-04-04 04:24:05
本發明屬於微膠囊製備的
技術領域：
，具體涉及一種通過γ-CGTase催化澱粉產物用作壁材製備β-胡蘿蔔素微膠囊的方法。
背景技術：
：據報導環糊精因具有環內疏水、環外親水的性質，能夠對疏水性物質發生包埋而起到穩定作用，作為一種良好的壁材越來越廣泛地應用於微膠囊的
技術領域：
。環糊精多來源於澱粉的酶解，即通過環糊精葡萄糖基轉移酶(CGTase)，將澱粉轉化為環糊精，目前大多數的CGTase作用澱粉生成的產物均為α、β、γ三種環糊精的混合物。但CGTase催化澱粉的效率通常不高，一般小於50％，即50％的非環狀成分作為副產物在反應後期被分離出去，這不僅造成了原料利用率低，而且剩餘的副產物很難被直接再利用，從而進一步加大了環糊精的成本，嚴重地限制了環糊精行業的發展。僅有少量報導利用環糊精複合物作為包埋主體發揮了較好的包埋作用。現已發現，來自於菌株AlkalophilicBacillussp.G-825-6的γ-CGTase能夠催化澱粉產生β-CD及γ-CD，不產生α-CD，且β-CD與γ-CD的比例為1:1左右。然而，目前沒有關於來自嗜鹼芽孢桿菌Bacillussp.G-825-6菌株的γ-CGTase修飾澱粉產物直接利用的相關報導，也沒有利用環糊精葡萄糖基轉移酶催化澱粉的產物不經過分離、純化直接用於微膠囊的包埋的相關報導。綜上，如何進一步簡化生產工藝、降低生產成本、實現資源的充分利用成為本領域急需解決的一大難題。技術實現要素：針對現有技術存在的上述問題，本發明人提供了一種通過CGTase催化澱粉產物用作壁材製備β-胡蘿蔔素微膠囊的方法。具體技術方案如下所述：本發明提供了一種製備β-胡蘿蔔素微膠囊的方法，利用γ-環糊精葡萄糖基轉移酶即γ-CGTase對澱粉底物進行催化反應，將催化後的所有產物直接用於β-胡蘿蔔素的包埋反應，反應結束後進行冷凍乾燥，從而製備得到β-胡蘿蔔素微膠囊；其中，γ-CGTase來自於嗜鹼芽孢桿菌AlkalophilicBacillussp.G-825-6菌株，所述澱粉為木薯澱粉、土豆澱粉或者玉米澱粉；上述催化反應的具體步驟如下：取澱粉作為底物，加入去離子水加熱糊化，製成濃度為1％-4％(w/v)的溶液，冷卻到室溫，取1mL底物加入2-8U/g的γ-CGTase恆溫反應，反應結束後採用沸水浴進行滅酶處理，離心，取上清液進行冷凍乾燥；優選地，上述澱粉溶液的濃度為4％，加酶量為4U/g；優選地，所述恆溫反應的時間為23-25h，沸水浴處理的時間為10-12min，更優選地，恆溫反應置於恆溫震蕩混勻器上進行；優選地，所述離心的條件是轉速為5000-5200rpm，時間為10-12min。優選地，冷凍乾燥是在冷凍乾燥機中乾燥48h，然後收集樣品稍研磨，保存於4℃的環境中，例如存於自封袋中在4℃的冰箱中保存；優選地，所述的包埋反應是按照質量比為1:1-4:1稱取催化反應後的酶解產物與β-胡蘿蔔素，以酶解產物作為壁材，以β-胡蘿蔔素作為芯材，加水溶解使固形物含量為24-26％，充氮氣保護，超聲處理，混勻後反應，反應結束後冷卻，冷凍乾燥得到微膠囊。優選地，所述超聲處理的條件為200-230W超聲8-12min。優選地，混勻後反應的條件是在45-55℃下反應1-5h，較優選地，反應時間為3h，更優選地，混勻是置于震蕩混勻器中進行，轉速為800rpm。本發明有益的技術效果在於：現有技術中在進行微膠囊製備的工藝過程中，通常會選擇環糊精或者澱粉，沒有任何使用酶催化產物的操作步驟；本發明所提供的製備β-胡蘿蔔素微膠囊的方法打破傳統思維，使CGTase催化澱粉後的所有產物不經過分離純化、直接用於包埋，因此利用率接近100％。本發明利用特殊菌株產的酶即AlkalophilicBacillussp.G-825-6菌株的γ-CGTase催化澱粉，酶解後的產物為β-CD、γ-CD與非環狀成分的混合物，其中γ-CD的產率約為20％左右，其餘非環狀成分主要為分子量約105的糊精。澱粉經酶催化後轉化成環糊精和糊精，這兩種物質都有包埋效果，但在單獨使用時，糊精由於鏈長太短無法完全形成包合物，故包埋效果不好；而環糊精中β-CD的水溶性太差，不能滿足產品性能要求，γ-CD分離純化步驟難，從而導致包埋成本太高。採用本發明所提供的方法省去了γ-CD分離純化的步驟，綜合了環糊精和糊精兩者共同的優勢，能夠降低環糊精的生產成本，同時發揮環糊精的包埋作用，用該方法製備的β-胡蘿蔔素微膠囊成本低，微膠囊化效果與β-CD相當，微膠囊化成本低，微膠囊產品的水溶性更好。附圖說明圖1為實施例1中γ-CGTase催化澱粉產物分子量測定的凝膠色譜圖。具體實施方式下面結合說明書附圖和具體實施方式，對本發明的技術方案進一步具體的描述。實施例1(1)取木薯澱粉做為底物，加入去離子水加熱糊化，製成濃度為1％(w/v)的溶液，冷卻到室溫，取1mL底物加入2U/gCGTase，置於恆溫震蕩混勻器上反應24h，結束後沸水浴滅酶10min。然後5000r/min離心10min，放入冷凍乾燥機中乾燥48h，樣品收集後，稍研磨存於自封袋中4℃冰箱保存。(2)按照質量比為1:1稱量酶解產物、β-胡蘿蔔素，然後加入水溶解，使固形物含量為25％，充氮氣保護，200W超聲10min，置于震蕩混勻器中800r/min，50℃反應1h後冷卻，冷凍乾燥後得到微膠囊。步驟(1)中CGTase催化澱粉產物後採用凝膠色譜的方法測定分子量，具體結果如圖1所示；經分析計算得知產物重均分子量為4.9×105Da，即催化後的產物除了γ-CD主要是糊精。圖1為γ-CGTase催化澱粉產物分子量測定的凝膠色譜圖，其測定的具體條件為：取樣品配製1mg/mL的溶液，用0.45μm的膜過濾器(水系統)過濾，然後採用HPSEC-MALLS-RI系統分析分子量，流動相為溶解0.02％NaN3溶液的0.3M的硝酸鈉溶液，保持在50℃下以0.5毫升/分鐘的流速。測定結果使用ASTRA軟體(version5.3.4，WyattTechnology，SantaBarbara，CA，USA)來計算樣品的重均分子量(Mw)。實施例2(1)取木薯澱粉做為底物，加入去離子水加熱糊化，製成濃度為2％(w/v)的溶液，冷卻到室溫，取1mL底物加入8U/gCGTase，置於恆溫震蕩混勻器上反應24h，結束後沸水浴滅酶10min。然後5000r/min離心10min，放入冷凍乾燥機中乾燥48h，樣品收集後，稍研磨存於自封袋中4℃冰箱保存。(2)按照質量比為2:1稱量酶解產物、β-胡蘿蔔素，然後加入水溶解，使固形物含量為25％，充氮氣保護，200W超聲10min，置于震蕩混勻器中800r/min，50℃反應5h後冷卻，冷凍乾燥後得到微膠囊。實施例3(1)取木薯澱粉做為底物，加入去離子水加熱糊化，製成濃度為4％(w/v)的溶液，冷卻到室溫，取1mL底物加入4U/gCGTase，置於恆溫震蕩混勻器上反應24h，結束後沸水浴滅酶10min。然後5000r/min離心10min，放入冷凍乾燥機中乾燥48h，樣品收集後，稍研磨存於自封袋中4℃冰箱保存。(2)按照質量比為4:1稱量酶解產物、β-胡蘿蔔素，然後加入水溶解，使固形物含量為25％，充氮氣保護，200W超聲10min，置于震蕩混勻器中800r/min，50℃反應3h後冷卻，冷凍乾燥後得到微膠囊。對上述實施例1-3步驟(1)中製備獲得的酶解產物進行溶解度的測定，並對步驟(2)中製備獲得的微膠囊產品進行包埋率的測定，具體測定方法與結果分析如下所示：1、溶解度的測定參照中國藥典原料藥溶解度的測定方法進行溶解度的測定。2、包埋率的測定包合物中的β-胡蘿蔔素量＝產品中β-胡蘿蔔素總量-產品表面β-胡蘿蔔素量產品中β-胡蘿蔔素總量的測定：稱取0.02g包埋產物用少量水溶解，加入丙酮：石油醚(1:1)溶液200W超聲10min，使胡蘿蔔素轉移至有機相中，用無水硫酸鈉脫水離心，然後定容，至330nm測定吸光值。產品表面β-胡蘿蔔素量的測定：稱取0.02g包埋產物加入5mL左右正己烷，震蕩1min左右離心取上清液，重複洗滌2-3次至上層清液變為淡黃色或無色，然後將上層清液合併，用氮氣吹乾，將β-胡蘿蔔素復溶於丙酮：石油醚(1:1)溶液中，定容測定吸光值。測定結果如表1所示，其中對照例選擇β-環糊精為壁材進行微膠囊的包埋，測定了β-環糊精的溶解度以及β-胡蘿蔔素微膠囊的包埋率，對照例的具體實驗方法和結果測定參見參考文獻：陳發河，吳光斌，陳志輝.天然胡蘿蔔素β-環糊精微膠囊製備工藝的研究[J].中國食品學報，2006，6(1)：110-115。表1壁材的溶解度與微膠囊包埋率的測定結果工藝方法溶解度(單位：g/100ml)包埋率(單位：％)實施例12747.63實施例22750.08實施例32851.15對照例1.8943.40以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，任何未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。當前第1頁1 2 3