一种维生素a微胶囊的制备方法
阅读说明：本技术 一种维生素a微胶囊的制备方法 (Preparation method of vitamin A microcapsule ) 是由 李莉 刘伟杰 郑兵 刘英瑞 高洪坤 王延斌 张涛 于 2021-09-14 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种维生素A微胶囊的制备方法,将保护性胶体、填充剂、抗氧剂、乳化剂加热溶解形成水溶性胶体,向其中加入壳聚糖吸附剂,并送入砂磨机进行研磨,再将维生素A晶体分散于所述水溶性胶体中,循环研磨形成维生素A悬浮液,最终形成粒径低于200nm的维生素A纳米乳液,经喷雾干燥、交联后得到维生素A微胶囊。本发明的方法不使用植物油,也无需高温溶解维生素A,避免了高温条件下维生素A的异构及损失,大大提高了其生物利用度及安全性,并且水相和油相抗氧剂复配使用,双层保护VA,大大提高了微胶囊的稳定性。(The invention provides a preparation method of vitamin A microcapsules, which comprises the steps of heating and dissolving protective colloid, filling agent, antioxidant and emulsifier to form water-soluble colloid, adding chitosan adsorbent into the water-soluble colloid, feeding the water-soluble colloid into a sand mill for grinding, dispersing vitamin A crystals into the water-soluble colloid, circularly grinding to form vitamin A suspension, finally forming vitamin A nano emulsion with the particle size of less than 200nm, and obtaining the vitamin A microcapsules after spray drying and crosslinking. The method does not use vegetable oil or dissolve vitamin A at high temperature, avoids the isomerization and loss of vitamin A under the high-temperature condition, greatly improves the bioavailability and the safety of the vitamin A, and the VA is protected by double layers due to the compounding of the water phase antioxidant and the oil phase antioxidant, thereby greatly improving the stability of the microcapsule.)
技术领域
本发明属于营养化学品产品制剂化技术领域，具体涉及一种维生素A微胶囊的制备方法。
背景技术
维生素A是一种油溶性的不饱和酯类，在光和氧气条件下易氧化，不稳定，所以应用范围有限，将其微胶囊化后制成固体粉末可扩大其应用范围。维生素A的微胶囊化通常是先将维生素A晶体、抗氧剂与含保护胶体的水溶液一起混合乳化，再将乳液喷雾干燥得到。
专利CN1965657A介绍了一种制备维生素A微胶囊的方法，该方法将维生素A油加入到预先配制好的改性淀粉溶液中，在5000～20000rpm转速下高速分散乳化，然后在室温、10～40MPa下均质两次，最后离心喷雾干燥得到维生素A微胶囊。由于所得产品粒径细，主要用于面粉的强化。
专利CN102198116A公开了在无氧状态下，将维生素A与抗氧化剂(维生素E)混合后加入0.1％～0.5％的壳聚糖，搅拌45分钟；之后通过压滤器进行过滤，滤去壳聚糖，得到充分去除重金属的维生素A油溶液；将去除重金属后的维生素A油溶液和辛烯基琥珀酸淀粉酯溶液送入在线乳化机进行快速乳化，冷却，最后喷雾干燥得维生素A微胶囊。该专利申请创新性地使用壳聚糖去除维生素A中的重金属以增加维生素A微胶囊的稳定性。
上述专利技术采用高速剪切乳化加高压均质，然后经喷雾干燥制备维生素A微胶囊的方法在乳化过程分批进行时间长，乳化时剪切部位温度高，易使维生素A变质，能耗高；并且乳化后乳液易分层，影响最终产品的包埋效果和稳定性。
专利CN101513394A、CN 101513394B介绍了一种连续化纳米分散维生素A微胶囊的制备方法，其将维生素A晶体、抗氧化剂和溶剂一起研磨，配制成维生素A分散液，然后用泵将其经预热器升温溶解后冷却，通过超重力旋转填充床乳化器后得到纳米分散的维生素A溶液，再经喷雾干燥得到维生素A微胶囊。该方法采用超重力旋转填充床乳化器的乳化效果不及高剪切乳化机，且制得的微胶囊疏动性差，且升温溶解容易导致高温条件下维生素A的异构及损失。
发明内容
本发明的目的是针对现有维生素A微胶囊生产技术的不足之处，提供一种操作简便、包埋效果及稳定性较好、生物利用率高的维生素A微胶囊的制备方法。
为实现以上发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种维生素A微胶囊的制备方法，包括以下步骤：
1)将保护性胶体、填充剂、水相抗氧剂、油相抗氧剂、交联剂、乳化剂加入纯水中，升温至完全溶解为水溶性胶体，向其中加入壳聚糖类吸附剂，并送入砂磨机，然后降至一定温度循环研磨待用；
2)将维生素A晶体缓慢加入至步骤1)研磨待用的水溶性胶体中，继续在砂磨机中进行研磨，直至形成乳液粒径低于200nm的纳米级乳液；
3)将步骤2)的纳米级乳液进行干燥造粒、流化干燥、筛分、交联即得稳定的维生素A微胶囊。
在一个具体的实施方案中，所述的保护性胶体选自明胶、鱼明胶、阿拉伯胶、黄原胶、变性淀粉、木质素磺酸盐中的任一种或多种；优选为明胶，所述明胶为猪明胶，冻力度为50-250bloom，优选为100-200bloom。
在一个具体的实施方案中，所述的填充剂为麦芽糊精、糖浆、低聚麦芽糖、葡萄糖、果糖中的任一种或几种；优选为葡萄糖和/或果糖。
在一个具体的实施方案中，所述的油相抗氧剂选自二丁基羟基甲苯(BHT)、丁基羟基茴香醚(BHA)、特丁基对苯二酚(TBHQ)、乙氧基喹啉、生育酚中的任一种或几种；优选为乙氧基喹啉和/或BHT；所述的水相抗氧剂选自维生素C、维生素C钠盐、维生素C棕榈酸酯中的任一种或多种。
在一个具体的实施方案中，所述的交联剂选自醋酸钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠中的任一种或几种；优选地，所述的乳化剂选自蔗糖脂肪酸酯、吐温60、吐温80、聚甘油硬脂酸酯、丙二醇脂肪酸酯中的任一种或几种。
在一个具体的实施方案中，步骤1)中升温的温度为60～100℃，优选为60～80℃；降温的温度为30～55℃，优选为40～50℃。
在一个具体的实施方案中，
所述纯水的用量控制在乳液固含为30～60％，优选为35～50％；
所述的保护性胶体与填充剂的质量比为1～10:1，优选4～6:1；
所述的保护性胶体与交联剂的质量比为10～100:1，优选40～80:1；
所述的维生素A晶体与乳化剂的质量比为20～500:1，优选50～200:1；
所述的维生素A晶体与保护性胶体的质量比为0.5～2:1，优选0.8～1.2:1；
所述的维生素A晶体与油相抗氧剂的质量比为1～200:1，优选10～50:1；
所述的维生素A晶体与水相抗氧剂的质量比为1～200:1，优选30～100:1。
在一个具体的实施方案中，所述的砂磨机研磨条件为：压力为0.5～1.5MPa，转速为1000～3000rmp，温度为40～50℃。
在一个具体的实施方案中，所述喷雾造粒塔中充满淀粉，淀粉粒径＜100μm，温度为0～50℃，优选为10～20℃。
在一个具体的实施方案中，所述的流化床干燥温度为50～90℃，时间为3～6h；优选地，温度为60～80℃，时间为4～5h。
在一个具体的实施方案中，所述喷雾造粒后产品在流化床中进行交联，流化床内温度为60-120℃，优选为70-90℃。
本发明的方法与现有技术相比，具有以下突出的效果：
1)本发明使用砂磨机进行VA微囊的制备，未使用植物油及高温溶解维生素A，避免了高温溶解过程中维生素A的异构及损失，并且使用砂磨机制备乳液粒径可达到200nm以下，大大提高了其生物利用度及稳定性。
2)由于水溶性壁材中可能存在Fe3+、Cu2+、Al3+等金属离子，对维生素A稳定性影响较大，因此，本发明的方法在加入维生素A前使用壳聚糖吸附，优选先将其进行除杂处理，提高后续维生素A微囊的稳定性及安全性。
3)本发明的方法采用水相与油相抗氧剂复配使用，水相抗氧剂在微胶囊外部起一层抗氧作用，油相抗氧剂渗透微胶囊内部，双层保护VA，大大提高了微囊的稳定性。
具体实施方式
下面的实施例将对本发明所提供的方法予以进一步的说明，但本发明不限于所列出的实施例，还应包括在本发明所要求的权利范围内其它任何公知的改变。
实施例主要原料来源：
维生素A晶体，参照专利CN110950791A中实施例1的制备方法得到；
明胶，购自罗赛洛有限公司；
淀粉：白浪淀粉有限公司；
变性淀粉：嘉吉淀粉；
其他试剂均为通用市售化学纯试剂。
主要分析方法及仪器：
液相色谱表征：安捷伦1260型液相色谱仪，色谱柱Sphersorb C18柱紫外可见分光检测器Hitachi L7420，色谱工作站数据处理系统ChomatoPdc C-RIA，固定相Zorbax-SIL。色谱条件：流动相为甲醇/乙腈＝9/1(v/v)混合物，检测温度40℃，流速1mL/min，波长455nm。对产品组成进行定性、定量分析。
砂磨机：上海诺研设备，设定工作压力1MPa，转速为2000rmp；
高压均质泵：上海东华均质机厂；
喷雾干燥塔：常州益思特干燥设备有限公司；
激光颗粒测试仪：赛斯威科技公司。
维生素A的含量：使用GB/T 7292-1999《饲料添加剂维生素A乙酸酯微粒》进行检测；
表面油含量＝溶于正己烷的VA含量/微胶囊VA含量*100％；
包埋率＝(1-表面油含量)*100％；
保留率＝最终含量/初始含量*100％。
实施例1
1)将5.0kg明胶(120bloom)、1.0kg葡萄糖、0.28gBHT、0.18kg维生素C棕榈酸酯、0.08kg醋酸钠、0.06kg丙二醇脂肪酸酯加入至14.8kg纯水中，升温至70℃完全溶解，通过2倍乳液质量的壳聚糖类吸附剂进入砂磨机，降温至50℃循环；
2)将5.5kg维生素A晶体缓慢加入至步骤1)的保护性胶体中，继续在砂磨机中进行研磨，乳液粒径为180nm；
3)将上述维生素A乳化液连续雾化喷入15℃的淀粉床中造粒，经1小时后，得到约12.5Kg含水量为6.5％的维生素A微胶囊。将上述湿的维生素A微胶囊转到流化床中，用60℃热空气进行流态化干燥4h后，将维生素A微胶囊转至20目和120目筛网进行筛分，将20～120目之间的颗粒转至85℃交联流化床内交联4h，最后得到11.2Kg含水量为1.6％的维生素A微胶囊。
经HPLC分析，其中维生素A的含量为37.2％，包埋率为99.9％。常温贮存1年后，含量为35.0％，维生素A保留率为94.09％。
实施例2
1)将5.5kg明胶(50bloom)、1.38kg果糖、5.5gBHT、0.06kg维生素C、0.07kg醋酸钠、0.03kg聚甘油硬脂酸酯加入至33.5kg纯水中，升温至60℃完全溶解，通过2倍乳液质量的壳聚糖类吸附剂进入砂磨机，降温至30℃循环；
2)将5.5kg维生素A晶体缓慢加入至步骤1)的保护性胶体中，继续在砂磨机中进行研磨，乳液粒径为160nm；
3)将上述维生素A乳化液连续雾化喷入50℃淀粉床中造粒，经1小时后，得到约18.6Kg含水量为5.1％的维生素A微胶囊。将上述湿的维生素A微胶囊转到流化床中，用80℃热空气进行流态化干燥3h后，将维生素A微胶囊转至20目和120目筛网进行筛分，将20～120目之间的颗粒转至60℃交联流化床内交联4h，最后得到16.8Kg含水量为1.6％的维生素A微胶囊。
经HPLC分析，其中维生素A的含量为25.0％，包埋率为99.9％。常温贮存1年后，含量为23.9％，维生素A保留率为95.74％。
实施例3
1)将6.88kg明胶(250bloom)、1.15kg糖浆、0.11g乙氧基喹啉、0.18kg维生素C钠、0.17kg磷酸氢二钠、0.11kg蔗糖脂肪酸酯加入至32.9kg纯水中，升温至100℃完全溶解，通过2倍乳液质量的壳聚糖类吸附剂进入砂磨机，降温至50℃循环；
2)将5.5kg维生素A晶体缓慢加入至步骤1)的保护性胶体中，继续在砂磨机中进行研磨，乳液粒径为160nm；
3)将上述维生素A乳化液连续雾化喷0℃入淀粉床中造粒，经1小时后，得到约14.6Kg含水量为6.5％的维生素A微胶囊。将上述湿的维生素A微胶囊转到流化床中，用90℃热空气进行流态化干燥5h后，将维生素A微胶囊转至20目和120目筛网进行筛分，将20～120目之间的颗粒转至85℃交联流化床内交联4h，最后得到13.1Kg含水量为1.8％的维生素A微胶囊。
经HPLC分析，其中维生素A的含量为31.9％，包埋率为99.9％。常温贮存1年后，含量为30.2％，维生素A保留率为94.6％。
实施例4
1)将4.58kg木质素磺酸盐、1.15kg低聚麦芽糖、0.18g生育酚、0.11kg维生素C钠、0.11kg磷酸二氢钠、0.04kg吐温80加入至14.3kg纯水中，升温至80℃完全溶解，通过2倍乳液质量的壳聚糖类吸附剂进入砂磨机，降温至55℃循环；
2)将5.5kg维生素A晶体缓慢加入至步骤1)的保护性胶体中，继续在砂磨机中进行研磨，乳液粒径为150nm；
3)将上述维生素A乳化液连续雾化喷入15℃淀粉床中造粒，经1小时后，得到约12.1Kg含水量为6.5％的维生素A微胶囊。将上述湿的维生素A微胶囊转到流化床中，用80℃热空气进行流态化干燥3h后，将维生素A微胶囊转至20目和120目筛网进行筛分，将20～120目之间的颗粒转至120℃交联流化床内交联1h，最后得到10.9Kg含水量为1.5％的维生素A微胶囊。
经HPLC分析，其中维生素A的含量为38.5％，包埋率为99.9％。常温贮存1年后，含量为36.8％，维生素A保留率为95.47％。
实施例5
1)将5.0kg变性淀粉、6.0g黄原胶、1.83kg麦芽糊精、0.55g特丁基对苯二酚(TBHQ)、0.06kg维生素C钠、0.11kg醋酸钠、0.01kg吐温60加入至12.7kg纯水中，升温至70℃完全溶解，通过2倍乳液质量的壳聚糖类吸附剂进入砂磨机，降温至40℃循环；
2)将5.5kg维生素A晶体缓慢加入至步骤1)的保护性胶体中，继续在砂磨机中进行研磨，乳液粒径为160nm；
3)将上述维生素A乳化液连续雾化喷入15℃淀粉床中造粒，经1小时后，得到约19.7Kg含水量为6.5％的维生素A微胶囊。将上述湿的维生素A微胶囊转到流化床中，用60℃热空气进行流态化干燥6h后，将维生素A微胶囊转至20目和120目筛网进行筛分，将20～120目之间的颗粒转至85℃交联流化床内交联4h，最后得到17.7Kg含水量为1.5％的维生素A微胶囊。
经HPLC分析，其中维生素A的含量为23.6％，包埋率为99.9％。常温贮存1年后，含量为22.8％，维生素A保留率为96.57％。
实施例6
1)将6.88kg阿拉伯胶、1.15kg麦芽糊精、0.03g特丁基对苯二酚(TBHQ)、5.5kg维生素C钠、0.07kg醋酸钠、0.28kg吐温60加入至19.4kg纯水中，升温至70℃完全溶解，通过2倍乳液质量的壳聚糖类吸附剂进入砂磨机，降温至40℃循环；
2)将5.5kg维生素A晶体缓慢加入至步骤1)的保护性胶体中，继续在砂磨机中进行研磨，乳液粒径为160nm；
3)将上述维生素A乳化液连续雾化喷入15℃淀粉床中造粒，经1小时后，得到约20.0Kg含水量为6.5％的维生素A微胶囊。将上述湿的维生素A微胶囊转到流化床中，用60℃热空气进行流态化干燥6h后，将维生素A微胶囊转至20目和120目筛网进行筛分，将20～120目之间的颗粒转至85℃交联流化床内交联4h，最后得到18.0Kg含水量为1.5％的维生素A微胶囊。
经HPLC分析，其中维生素A的含量为23.2％，包埋率为99.9％。常温贮存1年后，含量为21.9％，维生素A保留率为94.37％。
实施例7
1)将2.75kg明胶(250bloom)、0.69kg糖浆、0.11g丁基羟基茴香醚(BHA)、0.18kg维生素C钠、0.07kg磷酸氢二钠、0.11kg蔗糖脂肪酸酯加入至9.4kg纯水中，升温至70℃完全溶解，通过2倍乳液质量的壳聚糖类吸附剂进入砂磨机，降温至45℃循环；
2)将5.5kg维生素A晶体缓慢加入至步骤1)的保护性胶体中，继续在砂磨机中进行研磨，乳液粒径为160nm；
3)将上述维生素A乳化液连续雾化喷入0℃淀粉床中造粒，经1小时后，得到约9.7Kg含水量为6.5％的维生素A微胶囊。将上述湿的维生素A微胶囊转到流化床中，用70℃热空气进行流态化干燥5h后，将维生素A微胶囊转至20目和120目筛网进行筛分，将20～120目之间的颗粒转至85℃交联流化床内交联4h，最后得到8.8Kg含水量为1.8％的维生素A微胶囊。
经HPLC分析，其中维生素A的含量为47.8％，包埋率为99.9％。常温贮存1年后，含量为45.6％，维生素A保留率为95.35％。
对比例1
1)在氮气保护下，将5.5kg维生素，0.28gBHT在65℃溶解；
2)将5.0kg明胶(120bloom)、1.0kg葡萄糖、0.18kg维生素C棕榈酸酯、0.08kg醋酸钠、0.06kg丙二醇脂肪酸酯加入至14.8kg纯水中，升温至70℃完全溶解；
3)将步骤1)的融油缓慢加入至步骤2)的水相中，65℃高速剪切20min，乳液粒径1.5μm；
4)将上述维生素A乳化液连续雾化喷入15℃的淀粉床中造粒，经1小时后，得到约12.1Kg含水量为6.5％的维生素A微胶囊。将上述湿的维生素A微胶囊转到流化床中，用60℃热空气进行流态化干燥4h后，将维生素A微胶囊转至20目和120目筛网进行筛分，将20～120目之间的颗粒转至85℃交联流化床内交联4h，最后得到10.3Kg含水量为1.7％的维生素A微胶囊。
经HPLC分析，其中维生素A的含量为35.3％，包埋率为99.5％。常温贮存1年后，含量为31.2％，维生素A保留率88.28％。
对比例2
与实施例2相比，仅不加入水相抗氧剂维生素C，其他工艺完全相同，最后得到16.7Kg含水量为1.6％的维生素A微胶囊。
经HPLC分析，其中维生素A的含量为23.8％，包埋率为99.9％。常温贮存1年后，含量为20.9％，维生素A保留率为87.86％。
对比例3
与实施例3相比，砂磨机中不加入壳聚糖类吸附剂，其他工艺条件完全相同，最后得到13.0Kg含水量为1.8％的维生素A微胶囊。
经HPLC分析，其中维生素A的含量为28.8％，包埋率为99.9％。常温贮存1年后，含量为23.0％，维生素A保留率为79.91％。
对比例4
与实施例3相比不加入油相抗氧剂乙氧基喹啉，其他工艺条件完全相同，最后得到13.0Kg含水量为1.8％的维生素A微胶囊。
经HPLC分析，其中维生素A的含量为29.6％，包埋率为99.9％。常温贮存1年后，含量为24.1％，维生素A保留率为81.42％。
对比例5
1)将6.88kg明胶(250bloom)、1.15kg糖浆、0.11g乙氧基喹啉、0.18kg维生素C钠、0.17kg磷酸氢二钠、0.11kg蔗糖脂肪酸酯加入至32.9kg纯水中，升温至100℃完全溶解，降温至50℃循环；
2)将5.5kg维生素A晶体缓慢加入至步骤1)的保护性胶体中，继续在砂磨机中进行研磨，乳液粒径研磨至500nm停止；
3)将上述维生素A乳化液连续雾化喷入淀粉床中造粒，经1小时后，得到约14.5Kg含水量为6.5％的维生素A微胶囊。将上述湿的维生素A微胶囊转到流化床中，用60℃热空气进行流态化干燥4h后，将维生素A微胶囊转至20目和120目筛网进行筛分，将20～120目之间的颗粒转至85℃交联流化床内交联4h，最后得到13.0Kg含水量为1.8％的维生素A微胶囊。
经HPLC分析，其中维生素A的含量为31.9％，包埋率为99.9％。常温贮存1年后，含量为27.3％，维生素A保留率为85.52％。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。本领域技术人员可以理解，在本说明书的教导之下，可对本发明做出一些修改或调整。这些修改或调整也应当在本发明权利要求所限定的范围之内。
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