一种基于低酯果胶与钙离子凝胶化的微胶囊制备方法及应用

1.一种基于低酯果胶与钙离子凝胶化的微胶囊制备方法，其特征在于制备步骤为：
(1)制备低酯果胶溶液：用相对于整个制备过程用水量的1/4的水配制含有质量百分数为2%-12%的低酯果胶溶液；
(2)制备CaCl2溶液：用相对于整个制备过程用水量的3/4的水配制含有质量百分数为
0.01%-0.08%的CaCl2溶液；
(3)制备低酯果胶-钙离子溶液：一边搅拌低酯果胶溶液一边将CaCl2溶液缓慢加入其中，继续搅拌形成低酯果胶—钙离子溶液；
(4)混入芯材：边搅拌边将芯材加入到低酯果胶-钙离子溶液中，持续搅拌至混合物呈现均一状态；
(5)干燥胶凝成粒：喷雾干燥低酯果胶-钙离子-芯材混合物，低酯果胶与钙离子随水分蒸发而胶凝形成壁材成分有机结合的微胶囊产品。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述芯材为常规食品成分、可食性生理活性物质、食品添加剂或药物有效成分。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述常规食品成分为淀粉、蛋白质、油脂或维生素。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述可食性生理活性物质为多不饱和脂肪酸或番茄红素。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述食品添加剂为色素、香精或香料。

一种基于低酯果胶与钙离子凝胶化的微胶囊制备方法及应用\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种微胶囊制备方法及应用，特别是一种可用于食品和医药领域中基于低酯果胶与钙离子凝胶化的微胶囊制备方法及应用。\n技术背景\n[0002] 果胶是一种提取自植物细胞壁的亲水胶体，摄入人体后在结肠里被微生物分解利用，在食品工业中已经有很长的安全应用历史。果胶可以按酯化程度的不同而分为高酯果胶和低酯果胶两类。高酯果胶可以在高糖的酸性环境下形成非可逆性凝胶，而低酯果胶只有在非常低的溶液pH值或二价阳离子存在的条件下才能形成凝胶。具有良好水溶性的低酯果胶一价盐能在较宽的pH值范围内与钙离子形成在低pH值环境下稳定的凝胶，并且钙离子的引入会提高结肠内的果胶酶活性，因此低酯果胶与钙交联形成的凝胶在功能性食品和医药领域具有良好的应用前景。\n[0003] 目前，制备低酯果胶-钙离子凝胶的方法通常有两种：一种是将低酯果胶溶液滴加到钙离子溶液中让低酯果胶吸收钙离子而形成凝胶；另一种是将低酯果胶与难溶性钙(比如碳酸钙)混合均匀，或者将低酯果胶溶液与螯合好的钙离子溶液(比如钙-DETA溶液)混合均匀，然后往混合物中加入pH值降低剂(比如葡萄糖酸内酯)原位释放钙离子使其与低酯果胶结合而形成凝胶。前一种胶凝方法需要过量的钙离子，并且通过该方法获得的凝胶颗粒的粒径难以达到微米级，会对产品的应用范围产生不利的影响。后一种胶凝方法需要添加除基本原料(低酯果胶与钙离子)以外的化学物品，不符合食品发展的绿色趋势，也不利于生产成本的降低，并且同样存在难以获得较小尺度的凝胶产品的问题。\n[0004] 功能性食品和医药对活性成分的控释需求对低酯果胶-钙离子凝胶类产品提出了微粒化的要求，而人体口腔对颗粒大小的感知特点和食品原料配伍的便利性对低酯果胶-钙离子凝胶类产品的粒径也提出了微米化的要求。此外，工业化生产的绿色、节能和高效的趋势对低酯果胶-钙离子凝胶类产品的生产提出了更高的要求。因此，低酯果胶与钙离子的胶凝作用需要一种全新的方法以易于获取微米级产品并达到绿色、节能和高效生产的效果。\n[0005] 本实验室的研究发现，低酯果胶溶液与微量CaCl2形成的混合物呈现溶液状态，并且该混合溶液会随着水分的蒸发而形成凝胶。喷雾干燥法是工业化生产常用的水分蒸发方法，也是制备微胶囊最常用的物理方法。用喷雾干燥法来蒸发溶液中的水分能使该溶液在喷雾干燥过程中胶凝形成微粒化凝胶，也能使添加了芯材的低酯果胶-钙离子溶液对芯材起到凝胶化的微胶囊作用。因此，与喷雾干燥技术结合的低酯果胶-钙离子溶液胶凝法不仅能为低酯果胶-钙离子凝胶提供一种全新的能获得微米级产品的绿色、节能和高效的制备方法，而且能实现对目标成分的微胶囊化生产，是一种基于低酯果胶与钙离子凝胶化的新型微胶囊制备方法，有别于依靠壁材本身的成膜性而实现对芯材的微胶囊化的普通微胶囊制备方法。\n发明内容\n[0006] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于低酯果胶与钙离子凝胶化的微胶囊制备方法，并将该方法应用于食品成分感官品质的提升、食品产品质量的提高和功能性食品与药物有效成分的控释，通过绿色、节能和高效的生产工艺获得丰富、优质的有利于维护健康的产品。\n[0007] 为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是一种基于低酯果胶与钙离子凝胶化的微胶囊制备方法及应用：(1)用相对于整个制备过程用水量的1/4的水配制含有质量百分数为2％-12％的低酯果胶溶液；(2)用相对于整个制备过程用水量的3/4的水配制含有质量百分数为0.01％-0.08％的CaCl2溶液；(3)一边搅拌低酯果胶溶液一边将CaCl2溶液缓慢加入其中，继续搅拌形成低酯果胶-钙离子溶液；(4)边搅拌边将芯材加入到低酯果胶溶液或CaCl2溶液或低酯果胶-钙离子溶液中，持续搅拌至混合物呈现均一状态；(5)喷雾干燥低酯果胶-钙离子-芯材混合物，低酯果胶与钙离子随水分蒸发而胶凝形成壁材成分有机结合的微胶囊产品；(6)将该微胶囊化方法应用于提升食品成分的感官品质、提高食品产品的质量和控释功能性食品与药物的有效成分。\n[0008] 本发明的核心创新点在于通过水分蒸发的方式使低酯果胶-钙离子混合物从溶液状态转变成凝胶状态(如图1所示)，而该创新点与喷雾干燥方法的完美结合使得基于低酯果胶与钙离子凝胶化的微胶囊在食品和医药领域内具有丰富、高质和高效的应用效果。\n附图说明\n[0009] 图1.低酯果胶-钙离子溶液在100℃下随着水分的蒸发而形成凝胶的流变学过程(G′为储存模量，表征样品的似固行为；G″为损耗模量，表征样品的似液行为)。\n[0010] 图2.淀粉微胶囊产品作为牛奶添加物应用的感官评价结果(所示评分为十份有效卷的分项评分总和)。\n[0011] A.淀粉生味B.口感C.入喉感觉\n[0012] 图3.薄荷精油微胶囊产品对薄荷香气的缓释效果(样品在隔离的同等环境下暴露存放)。\n[0013] 图4.共轭亚油酸微胶囊产品的抗酸解效果(样品在模拟胃消化条件下(37℃、pH＝1.5、蛋白酶为5mg/mL)消化4小时后测定共轭亚油酸的释放率)。\n[0014] A.无低酯果胶/钙离子微胶囊对照样B.共轭亚油酸微胶囊\n[0015] 实施举例\n[0016] 实施例1\n[0017] 淀粉微胶囊产品：分别配制质量百分比分别为10％和0.07％的低酯果胶溶液和CaCl2溶液250mL和750mL，在CaCl2溶液中加入100g玉米淀粉并搅拌均匀形成CaCl2-淀粉悬浮液，然后一边搅拌低酯果胶溶液一边将CaCl2-淀粉悬浮液缓慢加入其中并持续搅拌至形成具有良好流动性的低酯果胶-钙离子-淀粉混合物，将该混合物喷雾干燥即可获得对淀粉的生味具有很好掩盖效果的淀粉微胶囊产品(作为牛奶添加物应用的感官评价标准与结果分别如表1和图2所示)。\n[0018] 表1淀粉微胶囊产品作为牛奶添加物应用的感官评价标准\n[0019] \n[0020] 实施例2\n[0021] 薄荷精油微胶囊产品：分别配制质量百分比分别为6％和0.05％的低酯果胶溶液和CaCl2溶液100mL和300mL，一边搅拌低酯果胶溶液一边将CaCl2溶液缓慢加入其中并继续搅拌形成低酯果胶-钙离子溶液，然后往该溶液中加入40mL变性淀粉-薄荷精油乳状液并持续搅拌至形成具有良好流动性的混合液，将该混合液喷雾干燥即可获得对薄荷香气具有较好的缓释效果的薄荷精油微胶囊产品。如图3所示，该微胶囊产品储藏10天后的薄荷香气相对浓度由30％下降至15％，而等量薄荷精油空白样的薄荷香气相对浓度则由100％下降至5％。\n[0022] 实施例3\n[0023] 共轭亚油酸微胶囊产品：分别配制质量百分比分别为4％和0.04％的低酯果胶溶液和CaCl2溶液50mL和150mL，在低酯果胶溶液中加入20mL变性淀粉-共轭亚油酸乳状液并搅拌均匀，然后一边搅拌含有共轭亚油酸的低酯果胶溶液一边将CaCl2溶液缓慢加入其中并持续搅拌至形成具有良好流动性的混合液，将该混合液喷雾干燥即可获得具有较好的抗酸解效果的共轭亚油酸微胶囊产品。如图4所示，该微胶囊产品经过4小时的模拟胃消化条件消化后的共轭亚油酸释放率为8％，而不含低酯果胶/钙离子的微胶囊对照样对共轭亚油酸的释放率高达52％。