一种速溶型纳米级生物素微胶囊及其制备方法和应用

文档序号:1944095 发布日期:2021-12-10 浏览:24次 >En<

阅读说明:本技术 一种速溶型纳米级生物素微胶囊及其制备方法和应用 (Instant nano-scale biotin microcapsule and preparation method and application thereof ) 是由 魏初权 刘锦洪 王文积 林木荣 王雪瑞 于 2021-09-27 设计创作,主要内容包括:本发明属于生物素技术领域,具体涉及一种速溶型纳米级生物素微胶囊及其制备方法和应用。所述速溶型纳米级生物素微胶囊包括囊芯和囊材,所述囊芯包覆于囊材中,以速溶型纳米级生物素微胶囊的总重量为基准,所述囊芯中含有5~15%生物素结晶、20~30%载体油和0.5~1.5%油相乳化剂,所述囊材中含有20~40%水相乳化壁材、10~50%小分子填充物、2~5%助溶剂和0.5~1.5%稳定剂,所述生物素结晶的晶体粒径≤100nm,所述小分子填充物的分子量≤1000。本发明提供的纳米级生物素微胶囊为速溶型,耐酸性强,溶解冲调性好,有利于肠道吸收,生物利用度高。(The invention belongs to the technical field of biotin, and particularly relates to an instant nano-scale biotin microcapsule as well as a preparation method and application thereof. The instant nano-scale biotin microcapsule comprises a capsule core and a capsule wall material, wherein the capsule core is coated in the capsule wall material, the capsule core contains 5-15% of biotin crystals, 20-30% of carrier oil and 0.5-1.5% of oil phase emulsifier by taking the total weight of the instant nano-scale biotin microcapsule as a reference, the capsule wall material contains 20-40% of water phase emulsifying wall materials, 10-50% of micromolecular fillers, 2-5% of cosolvent and 0.5-1.5% of stabilizing agents, the crystal grain size of the biotin crystals is less than or equal to 100nm, and the molecular weight of the micromolecular fillers is less than or equal to 1000. The nano-scale biotin microcapsule provided by the invention is instant, has strong acid resistance and good dissolution and reconstitution properties, is beneficial to intestinal absorption, and has high bioavailability.)

一种速溶型纳米级生物素微胶囊及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于生物素技术领域,具体涉及一种速溶型纳米级生物素微胶囊及其制备方法和应用。

背景技术

生物素(Biotin)又称维生素H、辅酶R(Coenzyme R),是水溶性维生素,也属于维生素B族,具体为维生素B7,它是合成维生素C的必要物质,是脂肪和蛋白质正常代谢不可或缺的物质,是一种维持人体自然生长、发育和正常人体机能健康必要的营养素。生物素是20世纪30年代在研究酵母生长因子和根瘤菌的生长与呼吸促进因子时,从肝中发现的一种可以防治由于喂食生鸡蛋蛋白诱导的大鼠脱毛和皮肤损伤的因子。生物素容易同鸡蛋白中的一种蛋白质结合,大量食用生蛋白可阻碍生物素的吸收导致生物素缺乏,如脱毛、体重减轻、皮炎等。生物素在脂肪合成、糖质新生等生化反应途径中扮演着重要角色。生物素是秃头一族的救星,不但在防止落发及头顶见光方面颇见功效,而且还能预防现代人常见的少年白发。它在维护皮肤健康中也扮演着重要角色,对忧郁、失眠有一定助益。

生物素为无色的针状结晶,极微溶于水(22mg/100mL水,25℃)和乙醇(80mg/100mL,25℃),不溶于其它常见的有机溶剂,对热稳定,强酸、强碱和氧化剂可使其破坏,紫外线也可使其逐渐破坏。体内生物素主要储存在肝脏,血液中含量较低。食物中的生物素主要以游离形式或与蛋白质结合形式存在,与蛋白质结合的生物素在肠道蛋白酶的作用下形成生物胞素,再经肠道生物素酶的作用释放出游离生物素。生物素吸收的主要部位是小肠的近端,低浓度时,被载体转运主动吸收;浓度高时,则以简单扩散形式吸收,吸收的生物素经门脉循环,运送到肝、肾内贮存,其他细胞内也含有生物素,但量较少。人体的肠道细菌可从二庚二酸取代壬酸合成生物素,但作为人体生物素直接来源是不够的。目前市场上生物素产品大多是以纯品或纯品与其它辅料简单混合的形式使用,生物利用度低,提高其生物利用度成为了目前行业探索的方向。

现有专利文献以及非专利文献中常见有关生物素应用及合成方法的报道,然而却未见有关生物素微胶囊化技术的报道,这是由于生物素为非脂溶性,并且虽然其为水溶性维生素,但极微溶于水(22mg/100mL水,25℃),在热水中溶解度低,微胶囊化难度大,因此目前未见有关生物素微胶囊化技术的报道。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的生物素产品生物利用度低的缺陷,而提供一种能够提高生物利用度的速溶型纳米级生物素微胶囊及其制备方法和应用。

本发明的发明人经过深入研究之后发现,目前市场上以纯品或纯品与其它辅料简单混合形式使用的生物素产品生物利用度低的主要原因在于:一方面,这些生物素产品中生物素晶体颗粒大,溶解冲调性差,稳定性不佳,难以被机体吸收利用;另一方面,这些生物素产品不耐强酸性,胃液的pH值为0.9~1.8(强酸性),小肠液的pH值为8.0~9.0(碱性),而生物素吸收的主要部位是小肠,当生物素以纯品或纯品与其它辅料简单混合形式服用时,其在强酸性的胃液中已被破坏,不能有效到达肠道,因此生物利用度低,保健或治疗效果差。

本发明的发明人经过深入研究之后发现,将生物素制成微囊粉之后,可以改善生物素的溶解性并保护生物素免受胃肠道强酸的破坏作用,增强生物素的吸收。然而,如上所述,目前尚未见有关生物素微胶囊化技术报道的关键原因在于生物素非脂溶性及极微溶于水的这一独特特性导致其微胶囊化难度很大。在生物素微胶囊化的过程中,将非脂溶性且极微溶于水的生物素在油相乳化剂的存在下分散于载体油中并通过纳米研磨处理先制成纳米微晶体的油悬液,再将该油悬液采用低温乳化法进行微囊化包埋制备成微胶囊粉,能够实现对生物素微晶体的有效包覆,进而可以有效改善生物素的溶解性并保护生物素免受胃肠道强酸的破坏作用,可增强生物素的生物利用度。基于此,完成了本发明。

具体地,本发明提供了一种速溶型纳米级生物素微胶囊,其中,所述速溶型纳米级生物素微胶囊包括囊芯和囊材,所述囊芯包覆于囊材中,以速溶型纳米级生物素微胶囊的总重量为基准,所述囊芯中含有5~15%生物素结晶、20~30%载体油和0.5~1.5%油相乳化剂,所述囊材中含有20~40%水相乳化壁材、10~50%小分子填充物、2~5%助溶剂和0.5~1.5%稳定剂,所述生物素结晶的晶体粒径≤100nm,所述小分子填充物的分子量≤1000。

进一步地,所述载体油为植物油和/或脂肪酸酯。

进一步地,所述植物油选自玉米油、大豆油、花生油、橄榄油、芝麻油、葵花籽油、红花油、亚麻油、蓖麻油、棉籽油、火麻油、小麻油、胡麻油、油茶籽油、牡丹籽油、棕榈油、核桃油、椰子油、稻米油和菜籽油中的至少一种。

进一步地,所述脂肪酸酯选自己酸三甘油酯、辛酸三甘油酯、葵酸三甘油酯、辛葵酸甘油酯、庚酸三甘油酯和月桂酸三甘油酯中的至少一种。

进一步地,所述油相乳化剂为HLB值5~7的蔗糖酯、维生素E聚乙二醇琥珀酸酯、甘油酯类和卵磷脂中的至少一种。

进一步地,所述水相乳化壁材选自改性淀粉、阿拉伯胶、乳清蛋白、酪蛋白酸钠和大豆分离蛋白中的至少一种,优选为改性淀粉。

进一步地,所述改性淀粉选自酸改性淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉酯、辛烯基琥珀酸淀粉钠、氧化淀粉、醋酸酯淀粉、羟丙基淀粉和预糊化淀粉中的至少一种。

进一步地,所述小分子填充物选自分子量为150~500的单糖、双糖和低聚糖中的至少一种,优选选自葡萄糖、麦芽糖、蔗糖、麦芽糊精、固体玉米糖浆和抗性糊精中的至少一种。

进一步地,所述助溶剂选自甘油、山梨醇、甘露醇和六聚甘油月桂酸酯中的至少一种。

进一步地,所述稳定剂选自六偏磷酸钠、三聚磷酸钾、柠檬酸三钠、乙二胺四乙酸及其钠盐、抗坏血酸及其钠盐中的至少一种。

进一步地,所述速溶型纳米级生物素微胶囊中还含有色素和/或香精香料,所述色素和香精香料中的油溶性组分分布于囊芯中且水溶性组分分布于囊材中。

进一步地,所述速溶型纳米级生物素微胶囊的粒径D90为300~500μm。

进一步地,将1g所述速溶型纳米级生物素微胶囊溶于100mL常温水后所得乳液中油滴的粒径分布D10≤0.15μm,D50≤0.5μm,D90≤1μm。

本发明还提供了所述速溶型纳米级生物素微胶囊的制备方法,该方法包括以下步骤:

S1、将生物素结晶与油相乳化剂以及任选的色素和/或香精香料中的油溶性组分搅拌分散于载体油中,之后研磨至生物素结晶的晶体粒径≤100nm,再将体系温度降至0~20℃,得到油悬液I;

S2、将水相乳化壁材、小分子填充物、助溶剂和稳定剂以及任选的色素和/或香精香料中的水溶性组分于50~60℃下搅拌溶解于水中,然后将体系温度降至0~20℃,得到水相II;

S3、将油悬液I和水相II于0~20℃下混合均质后将粘度调节至100~350mPa·s,得到乳化液;

S4、将乳化液进行喷雾干燥,得到速溶型纳米级生物素微胶囊。

进一步地,步骤S3中,所述混合均质的方式为将油悬液I和水相II混合,之后将体系温度控制在0~20℃且剪切转速控制在8000~12000r/min下剪切乳化10~30min以使得油滴粒径D90≤2μm,接着于30~60MPa下高压均质2~3次以使得油滴粒径D90≤1μm。

进一步地,步骤S4中,所述喷雾干燥的条件包括进风温度为100~180℃,出风温度为50~90℃,进风量为20~30m3/h,喷雾塔压力为0.1~0.5KPa。

进一步地,本发明提供的速溶型纳米级生物素微胶囊的制备方法还包括在喷雾干燥之后,往速溶型纳米级生物素微胶囊中加入抗结剂。

进一步地,所述抗结剂选自二氧化硅、磷酸三钙、硅酸钙和微晶纤维素中的至少一种。

进一步地,所述抗结剂的用量不超过速溶型纳米级生物素微胶囊质量的1wt%。

本发明还提供了所述速溶型纳米级生物素微胶囊作为食品添加剂或药品的应用。

本发明的关键在于采用特定的微囊化技术将生物素制成微胶囊,具体地,将生物素结晶颗粒分散在载体油中并通过纳米研磨处理先制成纳米微晶体的油悬液,再将该油悬液采用低温乳化法进行微囊化包埋制备成微胶囊粉,由此所得微胶囊拥有较好的溶解性及耐酸性,能够保护生物素免受胃中强酸的破坏作用,使得生物素可以有效到达小肠部位进行有效吸收,增强生物素的生物利用度,可直接运载相关组分进入血液。本发明提供的速溶型纳米级生物素微胶囊的pH适应范围广,pH值1~14均可使用,拓展生物素产品的应用领域。此外,本发明采用低温乳化法制备速溶型纳米级生物素微胶囊,可有效防止生物素在微囊化过程中被水相溶解,对生物素微晶体进行有效微胶囊化,并且在微囊化过程中添加了助溶剂和稳定剂,能够显著提升生物素微胶囊的溶解性、冲调性及耐强酸性。

采用本发明提供的方法所得纳米级生物素微胶囊含量均匀,可以与水以任何比例混合,并且该纳米级生物素微胶囊为速溶型,耐酸性,溶解冲调性好,能够形成均匀、稳定的溶液,具有高度稳定性,可以显著抑制生物素的析晶,有利于肠道吸收,生物利用度高,能够改善营养成分的经肠传递并提供保护作用,在应用过程中,仅需按需要量添加到食品、药品等体系当中即可,使用极其方便。

具体实施方式

在本发明中,所述速溶型纳米级生物素微胶囊包括囊芯和囊材,所述囊芯包覆于囊材中。其中,所述囊芯中含有生物素结晶、载体油和油相乳化剂。所述囊材中含有水相乳化壁材、小分子填充物、助溶剂和稳定剂。所述速溶型纳米级生物素微胶囊的粒径D90优选为300~500μm。此外,优选地,将1g所述速溶型纳米级生物素微胶囊溶于100mL常温水后所得乳液中油滴的粒径分布D10≤0.15μm,D50≤0.5μm,D90≤1μm。

所述囊芯中生物素结晶为纳米级,具体晶体粒径≤100nm,例如,可以为5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nm、95nm、100nm。所述生物素结晶的含量为5~15%,例如可以为5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%。

所述囊芯中载体油所起的作用是对生物素结晶起到悬浮分散的作用,以利于将生物素结晶研磨至纳米级。所述载体油可以为植物油和/或脂肪酸酯。其中,所述植物油可以为天然植物油,也可以为经过结构改造、水解后的植物油,还可以为两者的混合物,具体可以选自玉米油、大豆油、花生油、橄榄油、芝麻油、葵花籽油、红花油、亚麻油、蓖麻油、棉籽油、火麻油、小麻油、胡麻油、油茶籽油、牡丹籽油、棕榈油、核桃油、椰子油、稻米油、菜籽油等中的至少一种。所述脂肪酸酯可以为己酸三甘油酯、辛酸三甘油酯、葵酸三甘油酯、辛葵酸甘油酯(MCT)、庚酸三甘油酯和月桂酸三甘油酯中的至少一种,优选为辛葵酸甘油酯(MCT)。所述载体油具有优良的互溶、稀释及乳化增溶作用,能够实现生物素结晶的有效分散,且具备极高抗氧化性,可免除植物油因酸败而致颜色和气味的变化。此外,所述载体油能被快速消化吸收,无需胰脂酶水解,无需淋巴系统参与吸收,能促进生物素的吸收。所述载体油的含量为20~30%,例如,可以为20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%。

所述囊芯中油相乳化剂的使用能够确保在微胶囊化过程中形成稳定的乳液。所述油相乳化剂例如可以为HLB值5~7的蔗糖酯、维生素E聚乙二醇琥珀酸酯、甘油酯类和卵磷脂中的至少一种。其中,所述蔗糖酯的具体实例包括但不限于:乙酸异丁酸蔗糖酯、蔗糖脂肪酸酯、蔗糖月桂酸酯等中的至少一种。所述维生素E聚乙二醇琥珀酸酯中聚乙二醇的平均分子量可以为200~8000,具体可以为PEG200、PEG400、PEG800、PEG1000、PEG2000、PEG4000、PEG8000等,并没有特别限定。所述甘油酯类例如可以为硬脂酸单甘油酯、月桂酸单甘油脂、柠檬酸单甘油酯、琥珀酸单甘油脂、油酸单甘油酯、棕榈酸单甘油酯等中的至少一种。此外,所述油相乳化剂的含量为0.5~1.5%,例如可以为0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%、1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%。

所述囊材中水相乳化壁材的具体实例包括但不限于:改性淀粉、阿拉伯胶、乳清蛋白、酪蛋白酸钠和大豆分离蛋白中的至少一种,优选为改性淀粉。其中,所述改性淀粉优选选自酸改性淀粉、辛烯基琥珀酸淀粉酯、辛烯基琥珀酸淀粉钠、氧化淀粉、醋酸酯淀粉、羟丙基淀粉和预糊化淀粉中的至少一种,这些改性淀粉可以通过商购得到,也可以采用现有的方法制备得到,具体制备过程为本领域技术人员公知,在此不作赘述。所述水相乳化壁材的含量为20~40%,例如,可以为20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%、40%。

所述囊材中小分子填充物起到填充微胶囊表面微孔的作用,且由于其具有较好成膜性,能够使微胶囊表面更加致密,从而有效保护囊芯物质(生物素),减少囊芯被外界条件破坏的风险。所述小分子填充物的分子量≤1000,例如,可以为100、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000,优选为150~500。所述小分子填充物优选为低分子糖类物质,具体可以为单糖、双糖和低聚糖中的至少一种,其具体实例包括但不限于:葡萄糖、麦芽糖、蔗糖、麦芽糊精、固体玉米糖浆和抗性糊精中的至少一种。所述小分子填充物的含量为10~50%,例如,可以为10%、12%、15%、18%、20%、22%、25%、28%、30%、32%、35%、37%、40%、42%、45%、48%、50%。

所述囊材中助溶剂所起的作用是辅助生物素微胶囊在水中的溶解分散,可以促进生物素微胶囊在水中的溶解性能,并且将生物素微胶囊溶于水后能够抑制生物素的析晶现象,从而更有利于生物素被肠道吸收,提高其生物利用度。所述助溶剂的具体实例包括但不限于:甘油、山梨醇、甘露醇和六聚甘油月桂酸酯中的至少一种。所述助溶剂的含量为2~5%,例如,可以为2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%。

所述囊材中稳定剂所起的作用是提高生物素微胶囊的稳定性,将生物素微胶囊溶于水后能够抑制生物素的析晶现象,从而更有利于生物素被肠道吸收,提高其生物利用度。所述稳定剂的具体实例包括但不限于:六偏磷酸钠、三聚磷酸钾、柠檬酸三钠、乙二胺四乙酸及其钠盐、抗坏血酸及其钠盐中的至少一种。此外,所述稳定剂的含量为0.5~1.5%,例如,可以为0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%、1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%。

所述速溶型纳米级生物素微胶囊中还含有色素和/或香精香料,用于改善微胶囊的色、香、味。所述色素和香精香料的种类是食品领域或药品领域允许使用的,其具体种类可以为本领域的常规选择,其添加量也是食品领域或药品领域允许使用的常规添加量,具体为本领域技术人员公知,在此不作赘述。所述色素和香精香料在微胶囊中的分布取决于其亲水亲油特性,所述色素和香精香料中的油溶性组分分布于囊芯中且水溶性组分分布于囊材中。

本发明提供的速溶型纳米级生物素微胶囊的制备方法包括以下步骤:

S1、将生物素结晶与油相乳化剂以及任选的色素和/或香精香料中的油溶性组分搅拌分散于载体油中,之后研磨至生物素结晶的晶体粒径≤100nm,再将体系温度降至0~20℃,得到油悬液I;

S2、将水相乳化壁材、小分子填充物、助溶剂和稳定剂以及任选的色素和/或香精香料中的水溶性组分于50~60℃下搅拌溶解于水中,然后将体系温度降至0~20℃,得到水相II;

S3、将油悬液I和水相II于0~20℃下混合均质后将粘度调节至100~350mPa·s,得到乳化液;

S4、将乳化液进行喷雾干燥,得到速溶型纳米级生物素微胶囊。

步骤S1中,生物素结晶原料可通过商购获得,其晶体粒径一般≥50μm。所述搅拌分散只要能够使得生物素结晶、油相乳化剂以及任选的色素和/或香精香料中的油溶性组分大致分散于载体油中即可。所述研磨可以在现有的各种纳米砂磨机中进行,所述研磨的条件只要能够使得生物素结晶的晶体粒径降低至100nm以下即可。

步骤S3中,所述混合均质的方式没有特别的限定,只要能够使得油悬液I和水相II充分乳化形成乳化液即可,优选地,所述混合均质的方式为将油悬液I和水相II混合,之后将体系温度控制在0~20℃且剪切转速控制在8000~12000r/min下剪切乳化10~30min以使得油滴粒径D90≤2μm,接着于30~60MPa下高压均质2~3次以使得油滴粒径D90≤1μm。此外,所述混合均质之所以选择在0~20℃下进行主要是考虑到生物素极微溶于水(22mg/100mL水,25℃),在0~20℃这一较低温度下进行混合均质能够尽量降低生物素结晶被水相溶解的概率,从而使得生物体结晶尽可能被包覆于囊材中。此外,所述混合均质后需要将粘度调节至100~350mPa·s,目的是为了使所得乳化液在后续喷雾干燥过程能够平稳进行,实现良好的包覆效果。在本发明中,所述粘度采用乌氏粘度计测定。

步骤S4中,所述喷雾干燥的条件优选包括进风温度为100~180℃,出风温度为50~90℃,进风量为20~30m3/h,喷雾塔压力为0.1~0.5KPa。在本发明中,所述压力均指表压。

在另一种优选实施方式中,所述速溶型纳米级生物素微胶囊的制备方法还包括在喷雾干燥之后,往速溶型纳米级生物素微胶囊中加入抗结剂,此时能够有效防止微胶囊之间的团聚粘结。其中,所述抗结剂具体可以选自二氧化硅、磷酸三钙、硅酸钙和微晶纤维素中的至少一种。此外,所述抗结剂的用量优选不超过速溶型纳米级生物素微胶囊质量的1wt%。

在所述速溶型纳米级生物素微胶囊的制备过程中,各原料的种类及其用量已经在上文中有所描述,在此不作赘述。

本发明还提供了所述速溶型纳米级生物素微胶囊作为食品添加剂或药品的应用。

以下实施例和对比例中,若无特殊说明,各组分用量的份数均为重量份。

以下实施例和对比例中,微胶囊中生物素含量采用HPLC法检测,色谱柱为VP-ODS(4.6mm×250mm,5μm);流动相为乙腈-磷酸-0.05%三氟乙酸(体积比250:1:750);检测器为紫外检测器;检测波长为210nm;柱温为室温;流速为1.0mL/min;进样量为20μL。

实施例1

配方组成

配方成分 投料量(份)
生物素结晶 10
辛葵酸甘油酯(MCT) 25
硬脂酸单甘油酯 1
辛烯基琥珀酸淀粉钠 30
蔗糖 30.5
甘油 2
抗坏血酸钠 1.5

S1、将10份生物素结晶、1份硬脂酸单甘油酯加入到25份MCT油中,搅拌分散均匀,之后通过纳米砂磨机研磨,使生物素晶体到达纳米级颗粒(<100nm),用冷却水降温至20℃,制得油悬液I,待用。

S2、将30份辛烯基琥珀酸淀粉钠、30.5份蔗糖、2份甘油、1.5份抗坏血酸钠加入到110份纯水中,加热至50~60℃搅拌至完全溶解,用冷却水降温至20℃,制得水相II,待用。

S3、将上述油悬液I和水相II混合,之后在温度20℃、转速10000rpm下剪切乳化15min以使得油滴粒径D90≤2μm,接着于50MPa下高压均质2次,经检测,所得高压均质产物的油滴粒径D90为0.862μm,接着调节乳化液粘度为250mPa·s,得到生物素乳化液。

S4、将生物素乳化液进行喷雾干燥,设置进风温度为170℃,出风温度为80℃,进风量为30m3/h,喷雾塔压力为0.4KPa,得到生物素微胶囊(粒径D90为300μm),混入0.5份的二氧化硅作为抗结剂。利用高效液相色谱仪检测微胶囊中生物素的含量为9.75%。

实施例2

配方组成

配方成分 投料量(份)
生物素结晶 5
辛葵酸甘油酯(MCT) 20
硬脂酸单甘油酯 0.5
辛烯基琥珀酸淀粉钠 20
麦芽糊精 50
山梨醇 3
六偏磷酸钠 1.5

S1、将5份生物素结晶、0.5份硬脂酸单甘油酯加入到20份MCT油中,搅拌分散均匀,之后通过纳米砂磨机研磨,使生物素晶体到达纳米级颗粒(<100nm),用冷却水降温至15℃,制得油悬液I,待用。

S2、将20份辛烯基琥珀酸淀粉钠、50份麦芽糊精、3份山梨醇、1.5份六偏磷酸钠加入到110份纯水中,加热至50~60℃搅拌至完全溶解,用冷却水降温至15℃,制得水相II,待用。

S3、将上述油悬液I和水相II混合,之后在温度15℃、转速11000rpm下剪切乳化15min以使得油滴粒径D90≤2μm,接着于60MPa下高压均质2次,经检测,所得高压均质产物的油滴粒径D90为0.756μm,接着调节乳化液粘度为200mPa·s,得到生物素乳化液。

S4、将生物素乳化液进行喷雾干燥,设置进风温度为165℃,出风温度为75℃,进风量为30m3/h,喷雾塔压力为0.4KPa,得到生物素微胶囊(粒径D90为350μm),混入0.8份的磷酸三钙作为抗结剂。利用高效液相色谱仪检测微胶囊中生物素的含量为4.85%。

实施例3

配方组成

配方成分 投料量(份)
生物素结晶 15
玉米油 30
月桂酸单甘油酯 1.5
阿拉伯胶 40
固体玉米糖浆 10
甘露醇 3
柠檬酸三钠 0.5

S1、将15份生物素结晶、1.5份月桂酸单甘油酯加入到30份玉米油中,搅拌分散均匀,之后通过纳米砂磨机研磨,使生物素晶体到达纳米级颗粒(<100nm),用冷却水降温至20℃,制得油悬液I,待用。

S2、将40份阿拉伯胶、10份固体玉米糖浆、3份甘露醇、0.5份柠檬酸三钠加入到110份纯水中,加热至50~60℃搅拌至完全溶解,用冷却水降温至20℃,制得水相II,待用。

S3、将上述油悬液I和水相II混合,之后在温度20℃、转速9000rpm下剪切乳化20min以使得油滴粒径D90≤2μm,接着于55MPa下高压均质3次,经检测,所得高压均质产物的油滴粒径D90为0.776μm,接着调节乳化液粘度为220mPa·s,得到生物素乳化液。

S4、将生物素乳化液进行喷雾干燥,设置进风温度为160℃,出风温度为75℃,进风量为30m3/h,喷雾塔压力为0.4KPa,得到生物素微胶囊(粒径D90为400μm),混入0.7份的硅酸钙作为抗结剂。利用高效液相色谱仪检测微胶囊中生物素的含量为14.75%。

实施例4

配方组成

配方成分 投料量(份)
生物素结晶 10
玉米油 25
月桂酸单甘油酯 1
阿拉伯胶 35
固体玉米糖浆 23
六聚甘油月桂酸酯 5
柠檬酸三钠 1

S1、将10份生物素结晶、1份月桂酸单甘油酯加入到25份玉米油中,搅拌分散均匀,之后通过纳米砂磨机研磨,使生物素晶体到达纳米级颗粒(<100nm),用冷却水降温至18℃,制得油悬液I,待用。

S2、将35份阿拉伯胶、23份固体玉米糖浆、5份六聚甘油月桂酸酯、1份柠檬酸三钠加入到110份纯水中,加热至50~60℃搅拌至完全溶解,用冷却水降温至18℃,制得水相II,待用。

S3、将上述油悬液I和水相II混合,之后在温度18℃、转速10000rpm下剪切乳化12min以使得油滴粒径D90≤2μm,接着于50MPa下高压均质2次,经检测,所得高压均质产物的油滴粒径D90为0.766μm,接着调节乳化液粘度为250mPa·s,得到生物素乳化液。

S4、将生物素乳化液进行喷雾干燥,设置进风温度为165℃,出风温度为80℃,进风量为30m3/h,喷雾塔压力为0.4KPa,得到生物素微胶囊(粒径D90为500μm),混入0.5份的二氧化硅作为抗结剂。利用高效液相色谱仪检测微胶囊中生物素的含量为9.87%。

实施例5

配方组成

配方成分 投料量(份)
生物素结晶 5
大豆油 20
月桂酸单甘油酯 0.5
酪蛋白酸钠 20
葡萄糖 50
甘油 4
乙二胺四乙酸钠 0.5

S1、将5份生物素结晶、0.5份月桂酸单甘油酯加入到20份大豆油中,搅拌分散均匀,之后通过纳米砂磨机研磨,使生物素晶体到达纳米级颗粒(<100nm),用冷却水降温至15℃,制得油悬液I,待用。

S2、将20份酪蛋白酸钠、50份葡萄糖、4份甘油、0.5份乙二胺四乙酸钠加入到100份纯水中,加热至50~60℃搅拌至完全溶解,用冷却水降温至15℃,制得水相II,待用。

S3、将上述油悬液I和水相II混合,之后在温度15℃、转速8500rpm下剪切乳化25min以使得油滴粒径D90≤2μm,接着于60MPa下高压均质2次,经检测,所得高压均质产物的油滴粒径D90为0.665μm,接着调节乳化液粘度为180mPa·s,得到生物素乳化液。

S4、将生物素乳化液进行喷雾干燥,设置进风温度为160℃,出风温度为75℃,进风量为30m3/h,喷雾塔压力为0.4KPa,得到生物素微胶囊(粒径D90为450μm),混入0.7份的微晶纤维素作为抗结剂。利用高效液相色谱仪检测微胶囊中生物素的含量为4.82%。

实施例6

配方组成

配方成分 投料量(份)
生物素结晶 15
大豆油 30
月桂酸单甘油酯 1.5
酪蛋白酸钠 40
葡萄糖 10
山梨醇 2
三聚磷酸钾 1.5

S1、将15份生物素结晶、1.5份月桂酸单甘油酯加入到30份大豆油中,搅拌分散均匀,之后通过纳米砂磨机研磨,使生物素晶体到达纳米级颗粒(<100nm),用冷却水降温至16℃,制得油悬液I,待用。

S2、将40份酪蛋白酸钠、10份葡萄糖、2份山梨醇、1.5份三聚磷酸钾加入到100份纯水中,加热至50~60℃搅拌至完全溶解,用冷却水降温至16℃,制得水相II,待用。

S3、将上述油悬液I和水相II混合,之后在温度16℃、转速9000rpm下剪切乳化15min以使得油滴粒径D90≤2μm,接着于55MPa下高压均质3次,经检测,所得高压均质产物的油滴粒径D90为0.635μm,接着调节乳化液粘度为190mPa·s,得到生物素乳化液。

S4、将生物素乳化液进行喷雾干燥,设置进风温度为165℃,出风温度为80℃,进风量为30m3/h,喷雾塔压力为0.4KPa,得到生物素微胶囊(粒径D90为300μm),混入0.8份的磷酸三钙作为抗结剂。利用高效液相色谱仪检测微胶囊中生物素的含量为14.79%。

实施例7

配方组成

配方成分 投料量(份)
生物素结晶 5
菜籽油 20
蔗糖酯(HLB值5) 1
乳清蛋白 20
抗性糊精 48
甘油 5
柠檬酸三钠 1

S1、将5份生物素结晶、1份蔗糖酯(HLB值5)加入到20份菜籽油,搅拌分散均匀,之后通过纳米砂磨机研磨,使生物素晶体到达纳米级颗粒(<100nm),用冷却水降温至12℃,制得油悬液I,待用。

S2、将20份乳清蛋白、48份抗性糊精、5份甘油、1份柠檬酸三钠加入到100份纯水中,加热至50~60℃搅拌至完全溶解,用冷却水降温至12℃,制得水相II,待用。

S3、将上述油悬液I和水相II混合,之后在温度12℃、转速8000rpm下剪切乳化30min以使得油滴粒径D90≤2μm,接着于45MPa下高压均质3次,经检测,所得高压均质产物的油滴粒径D90为0.656μm,接着调节乳化液粘度为185mPa·s,得到生物素乳化液。

S4、将生物素乳化液进行喷雾干燥,设置进风温度为165℃,出风温度为80℃,进风量为30m3/h,喷雾塔压力为0.4KPa,制备得到生物素微胶囊(粒径D90为380μm),混入0.8份的磷酸三钙作为抗结剂。利用高效液相色谱仪检测微胶囊中生物素的含量为4.88%。

实施例8

配方组成

配方成分 投料量(份)
生物素结晶 10
花生油 25
维生素E聚乙二醇2000琥珀酸酯 0.5
大豆分离蛋白 35
麦芽糖 24
六聚甘油月桂酸酯 5
抗坏血酸 0.5

S1、将10份生物素结晶、0.5份维生素E聚乙二醇2000琥珀酸酯加入到25份花生油中,搅拌分散均匀,之后通过纳米砂磨机研磨,使生物素晶体到达纳米级颗粒(<100nm),用冷却水降温至15℃,制得油悬液I,待用。

S2、将35大豆分离蛋白、24份麦芽糖、5份六聚甘油月桂酸酯、0.5份抗坏血酸加入到100份纯水中,加热至50~60℃搅拌至完全溶解,用冷却水降温至15℃,制得水相II,待用。

S3、将上述油悬液I和水相II混合,之后在温度15℃、转速10000rpm下剪切乳化15min以使得油滴粒径D90≤2μm,接着于55MPa下高压均质2次,经检测,所得高压均质产物的油滴粒径D90为0.750μm,接着调节乳化液粘度为260mPa·s,得到生物素乳化液。

S4、将生物素乳化液进行喷雾干燥,设置进风温度为170℃,出风温度为80℃,进风量为30m3/h,喷雾塔压力为0.4KPa,得到生物素微胶囊(粒径D90为430μm),混入0.5份的二氧化硅作为抗结剂。利用高效液相色谱仪检测微胶囊中生物素的含量为9.82%。

实施例9

按照实施例7的方法制备生物素微胶囊,不同的是,将HLB值为5的蔗糖酯采用相同重量份的HLB值为7的蔗糖酯替代,其他条件与实施例7相同,得到生物素微胶囊,其粒径D90为460μm。利用高效液相色谱仪检测微胶囊中生物素的含量为4.90%。

对比例1

按照实施例1的方法制备生物素微胶囊,不同的是,生物素结晶和硬脂酸单甘油酯在MCT油中混合后未经过纳米砂磨机研磨,具体步骤如下:

S1、将10份生物素结晶、1份硬脂酸单甘油酯加入到25份MCT油中,搅拌分散均匀,用冷却水降温至20℃,制得油悬液I,其中,生物素结晶的晶体粒径≥50μm,待用。

S2、将30份辛烯基琥珀酸淀粉钠、30.5份蔗糖、2份甘油、1.5份抗坏血酸钠加入到110份纯水中,加热至50~60℃搅拌至完全溶解,冷却水降温至20℃,制得水相II,待用。

S3、将上述油悬液I和水相II混合,之后在温度20℃、转速10000rpm下剪切乳化15min,接着于50MPa下高压均质2次,经检测,所得高压均质产物的油滴粒径D90为55.5μm(实际测得为生物素结晶颗粒的粒径),接着调节乳化液粘度为250mPa·s,得到生物素乳化液。

S4、将生物素乳化液进行喷雾干燥,设置进风温度为170℃,出风温度为80℃,进风量为30m3/h,喷雾塔压力为0.4KPa,得到生物素微胶囊(粒径D90为430μm),混入0.5份的二氧化硅作为抗结剂。利用高效液相色谱仪检测微胶囊中生物素的含量为9.05%。

对比例2

按照实施例1的方法制备生物素混料,不同的是,将辛葵酸甘油酯(MCT)采用相同重量份的蔗糖替代,且各原料经简单物理混合形成生物素混料,具体地:将10份生物素结晶、1份硬脂酸单甘油酯、30份辛烯基琥珀酸淀粉钠、55.5份蔗糖、2份甘油和1.5份抗坏血酸钠充分混合至均匀,得到生物素混料,混入0.5份的二氧化硅作为抗结剂,利用高效液相色谱仪检测混料中生物素的含量为8.45%。

对比例3

按照实施例1的方法制备生物素混料,不同的是,将辛葵酸甘油酯(MCT)采用相同重量份的蔗糖替代,且生物素混料的制备过程是将生物素结晶在热水中完全溶解,未进行包埋,所有物料溶解在一起后进行喷雾干燥,具体地:将10份生物素结晶加入到110份的纯水中,加热至80~90℃,使生物素结晶完全溶解,再加入1份硬脂酸单甘油酯、30份辛烯基琥珀酸淀粉钠、2份甘油、55.5份蔗糖、1.5份抗坏血酸钠,搅拌溶解,然后进行喷雾干燥,设置进风温度为170℃,出风温度80℃,进风量为30m3/h,喷雾塔压力为0.4KPa,得到含生物素的混合物粉末,混入0.5份的二氧化硅作为抗结剂。利用高效液相色谱仪检测粉末中生物素的含量为9.45%。

对比例4

按照实施例1的方法制备生物素微胶囊,不同的是,步骤S1中控制纳米砂磨机研磨的条件使生物素晶体的粒径为200~1000nm,其他条件与实施例1相同,得到生物素微胶囊,其粒径D90为390μm。利用高效液相色谱仪检测微胶囊中生物素的含量为9.15%。

测试例1

对实施例1~9及对比例1~4样品的溶解性进行测试,具体地:将1g以上样品溶于100mL常温水中,观察样品在水(静置)中完全沉降溶解时间及水溶液溶解情况。

表1:溶解性情况表

编号 溶解性
实施例1 溶解用时25s,乳液均一
实施例2 溶解用时23s,乳液均一
实施例3 溶解用时25s,乳液均一
实施例4 溶解用时24s,乳液均一
实施例5 溶解用时24s,乳液均一
实施例6 溶解用时23s,乳液均一
实施例7 溶解用时21s,乳液均一
实施例8 溶解用时26s,乳液均一
实施例9 溶解用时22s,乳液均一
对比例1 20min仍无法完全溶解,乳液有明显颗粒,底部有不溶物沉淀
对比例2 20min仍无法完全溶解,乳液有明显颗粒,底部有不溶物沉淀
对比例3 20min仍无法完全溶解,乳液有明显颗粒,底部有不溶物沉淀
对比例4 20min仍无法完全溶解,乳液有少量颗粒,底部有不溶物沉淀

从表1的结果可以看出,实施例1~9经过微囊化包埋的生物素结晶,生物素结晶颗粒为纳米微晶体形式,溶解分散速度快,溶解后乳液均一。对比例1和对比例4生物素未经研磨或者研磨之后生物素结晶颗粒大,无法包埋,在常温水中无法溶解,不溶沉淀物即为生物素结晶。对比例2和对比例3只是简单的物理混合,未微囊化,在常温水中无法溶解,有大颗粒生物素结晶沉淀物。

测试例2

将测试例1中的各乳液用马尔文激光粒度测定仪3000测定体系中油滴或不溶颗粒的粒径分布,并结合显微镜观察,比较判断乳液在该微胶囊化技术制粒过程的包埋情况,结果如表2所示。

表2:各实施例和对比例样品复乳的油滴或不溶颗粒分布情况表

从表2的结果可以看出,实施例1~9生物素结晶先纳米研磨后再进行微囊化,乳液油滴粒径小,每个油滴里面含有生物素微小晶体,包埋效果好。对比例1未经研磨,生物素结晶颗粒大,生物素无法包埋,测试出来为生物素结晶大颗粒。对比例2和对比例3只是简单的物理混合,未微囊化,测试出来为生物素结晶大颗粒。对比例4研磨后生物素晶体不够细,颗粒较大,大部分未被油滴包裹住,生物素未被完全包埋,测试的也为晶体颗粒之粒径。

测试例3

将实施例1、实施例3、实施例5和实施例7及对比例1~4样品分别装入密封无色透明的小瓶中,分别置于紫外线老化试验箱(辐照度2W/m2,25℃)、充氧灌装(80℃)条件下放置30天,分别于0天、10天、20天、30天取样,用高效液相色谱仪检测各样品中生物素的含量,考查紫外线辐照、充氧高温条件对样品中生物素含量(稳定性)的影响,结果如表3所示。

表3:紫外辐照、充氧高温条件对样品中生物素稳定性的影响

从表3的结果可以看出,采用本发明提供的方法所得生物素微胶囊放置在紫外线辐照、充氧高温的条件下加速老化,于0天、10天、20天、30天取样检测,实施例1、实施例3、实施例5和实施例7样品微胶囊中生物素含量基本没有较大明显的跌幅,而对比例1~4的跌幅明显较大,说明采用本发明提供的方法所得生物素微胶囊具有较好的稳定性,可延长了生物素有效成分的保存时间。

测试例4

为了验证本发明制备的生物素微胶囊具有独特的耐酸性,对上述实施例1、实施例3、实施例5和实施例7及对比例1~4样品进行模拟胃液强酸性环境下的稳定性实验。配制pH值为1.0缓冲溶液,在带有磁力搅拌的密闭的容器中,5g样品溶解分散于200mL的上述缓冲溶液中,保持溶液温度在37℃±0.5℃,开启磁力搅拌(转速100rpm),立即开始计时,开始模拟胃液消化实验,模拟时间为3h,分别在0、30min、60min、90min、120min、180min时取样检测,考查生物素含量(%)的保留率,结果如表4所示。

表4:模拟胃部强酸性环境对样品中生物素的破坏情况

从表4的结果可以看出,在模拟胃部强酸性环境中进行实验,实施例1、实施例3、实施例5和实施例7样品在3h时生物素含量保留率仍然较高,被包埋的生物素抵抗了胃中酸性物质的腐蚀,减少了生物素含量的损失。而对比例1~4样品未使用或未完全使用本发明提供的方法制备生物素微胶囊,所得样品在胃中强酸的作用下生物素含量流失损耗大,无法有效达到小肠部位,降低了生物利用度。

综上所述,本发明提供的方法所得生物素微胶囊拥有较好的耐酸性,在胃中不被破坏,生物素可以有效到达肠部进行吸收。

测试例5

对实施例1、实施例3、实施例5和实施例7及对比例1~4样品分别在不同pH值下进行冲调性考查,结果如表5所示。

表5:不同pH值下生物素微胶囊冲调性情况

从表5的结果可以看出,实施例1、实施例3、实施例5和实施例7的生物素微胶囊粉具有优异的耐酸碱性,在不同的pH值范围内均可以正常冲调。对比例1~4在各pH值下均无法完全溶解,乳液有明显不溶颗粒,底部沉淀,冲调性差。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

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