利用啤酒废酵母细胞作为壁材制备微胶囊的方法

摘要

本发明公开了一种利用啤酒废酵母细胞作为壁材制备微胶囊的方法。从发酵工厂回收的啤酒废酵母通过洗涤、筛分、离心等步骤进行纯化；经真空干燥或喷雾干燥后，制得直径约0.5～2mm的干酵母颗粒，含水量低于2％；按干酵母1～4倍质量比加入囊芯，在30～80℃下恒温振荡4～12h，囊芯即可以渗透进入酵母细胞内部；经过洗涤、干燥，即制得微胶囊。本发明方法的优点在于利用发酵工厂的废酵母作微胶囊制备的壁材，原料价廉易得，使微胶囊制备成本大大降低；采用干酵母作壁材，使微胶囊制备过程是在非水环境中进行，囊芯包埋率高，包埋速度快，后续的洗涤、干燥过程容易进行。

说明书

技术领域

本发明涉及利用啤酒废酵母细胞作为壁材制备微胶囊的方法，属于一种微胶囊制备技术。

背景技术

微胶囊技术是利用天然的或合成的高分子化合物作为成膜材料制备微胶囊。被包在微胶囊内部的物质称为囊芯，外部由成膜材料形成的膜称为囊壁。通过微胶囊化，可以使芯材物质免受外部环境的影响，降低挥发性，提高稳定性，且微胶囊化还具有屏蔽异味、降低毒性和控制释放等优点。微胶囊的制备通常采用化学方法、物理方法和物理化学方法三类。但这些方法一般都存在制备过程复杂、控制条件要求精度高、成本高、产品质量稳定性差、特别是合适壁材选择困难等局限性。

20世纪70年代，Shank发明利用酵母细胞作为天然壁材制备微胶囊的技术(美国，USP 4001480，1977)。由于酵母细胞呈球形或椭球形，以分散的单细胞状态存在，直径在几微米到数十微米之间，其完整的细胞壁和细胞膜结构具有一定的强度和通透性，因此是理想的壁材。与传统的微胶囊制备方法相比，以酵母细胞为壁材制备微胶囊具有以下优势(Nelson G.Application ofmicroencapsulation in textiles.International Journal of Pharmaceutics.2002，242：55.)：制备过程中，不需要或很少引入其它化学试剂，没有溶剂残留或脱除的问题，非常适合药物和食品添加剂的包覆；获得的微胶囊产品大小均一、无毒、生物相溶性好、易生物降解。

但是采用这种方法制备微胶囊，一般对所用酵母都有特殊要求：如酵母需要经过特殊培养条件使细胞内脂肪含量达到40％(质量分数)以上(美国，USP4001480，1977)；微胶囊制备过程中酵母细胞需保持生物活性(欧洲专利局，EP0242135A2，1987；美国，USP 5288632，1994)；而且通常是以湿菌体的形式使用，细胞含水量高，酵母细胞之间粘结成块、分散性差，细胞表面的水化膜会影响脂溶性囊芯向酵母细胞内渗透，且后续的干燥、造粒操作也比较困难(美国，USP 4001480，1977；英国，GP 2162147，1986；欧洲专利局，EP 0085805A1，1982；欧洲专利局，EP 0242135A2，1987；美国，USP 5288632，1994)。另外以新鲜培养的酵母细胞作为原料制备微胶囊成本比较高。

发明内容

针对以上利用酵母细胞作为壁材制备微胶囊过程中存在的问题，本发明的目的是提出一种利用啤酒废酵母细胞作为壁材制备微胶囊的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的，其特征在于包括以下步骤：

(1)啤酒废酵母的纯化：将发酵工厂回收的啤酒废酵母用3～5倍的无菌水洗涤，过60～80目筛，除去粒径较大的杂质，以2000～5000r/min离心10min，收集酵母；按同样步骤用无菌水再漂洗酵母1～2次，直到所得上清液无色无味，酵母呈灰白色为止。

(2)酵母干燥：取步骤(1)所得酵母，经真空干燥或喷雾干燥，制得直径约0.5～2mm的干酵母颗粒，含水量低于2％。

(3)微胶囊制备：称取一定量的干酵母，放入磨口三角瓶中，按干酵母质量比加入1～4倍的囊芯，，加盖后放入恒温水浴振荡器中；在30～80℃、振荡频率为60～120r/min条件下，振荡4～12h；抽滤回收未包入酵母细胞内部的囊芯；利用无水乙醇洗涤酵母细胞表面残留的囊芯；在30～50℃真空干燥机中干燥已包埋有囊芯的酵母细胞；收集酵母细胞，即制得微胶囊。

上述囊芯材料是液体或固体状态，液体的囊芯直接与干酵母细胞接触制备微胶囊；固体囊芯需要首先溶解于无水乙醇或丙酮中，然后再进行微胶囊制备。被包埋于酵母细胞中的囊芯材料包括从中草药中提取的挥发油、香料香精和脂溶性药物。

本发明的特点：对于作为微胶囊壁材的酵母细胞的活性和细胞内脂肪含量没有特殊要求；利用发酵工厂的废酵母，因此原料价廉易得，使微胶囊制备成本大大降低；采用干酵母作壁材，使微胶囊制备过程是在非水环境中进行，囊芯包埋率高，包埋速度快，后续的洗涤、干燥过程容易进行。

具体实施方式

实施例1将发酵工厂回收的啤酒废酵母用3倍的无菌水洗涤，过80目(直径)筛，除去粒径较大的杂质，以3000r/min离心10min，收集菌体；按同样步骤用无菌水再漂洗菌体2次；收集酵母沉淀，加水制成10％悬浮液；利用离心式雾化器，转速为9500r/min，将酵母悬浮液送入干燥机中进行干燥，制得直径约0.5～2mm的干酵母颗粒，含水量低于2％。

精密称取2g干酵母，放入磨口三角瓶中，加入2.0g肉桂醛液体，加盖后放入恒温水浴振荡器中；在50℃(转速80r/min)振荡4h，即可通过渗透扩散作用进入酵母细胞内部，形成微胶囊；抽滤并回收未包入的肉桂醛；无水乙醇洗涤细胞表面残留的精油；30℃真空干燥20min；收集微胶囊，称重。肉桂醛包埋率可达38.74％。肉桂醛包埋率是指酵母细胞微胶囊中包埋的囊芯(肉桂醛)质量与整个微胶囊质量之比(下同)。

用指甲盖轻轻按压肉桂醛微胶囊，会有一股特殊的肉桂醛气味放出。在光学显微镜下，包埋有肉桂醛的酵母微胶囊呈规则的球形或椭球形，大小均一，直径基本都在2.0～6.0μm之间，细胞中心能观察到闪亮的油滴存在。

实施例2啤酒废酵母的纯化和干燥过程同实施例1，精密称取2g干酵母，放入磨口三角瓶中，加入2g丁香油，加盖后放入恒温水浴振荡器中；在70℃(转速80r/min)振荡9h；抽滤并回收未包入的丁香油；无水乙醇洗涤细胞表面残留的精油；30℃真空干燥20min；收集微胶囊，称重。丁香油包埋率可达41.26％。实施例3啤酒废酵母的纯化和干燥过程同实施例1。精密称取2.0g干酵母，放入磨口三角瓶中，加入2.5g迷迭香精油，加盖后放入恒温水浴振荡器中；在60℃(转速100r/min)振荡6h，即可形成微胶囊；抽滤并回收未包入的精油；无水乙醇洗涤细胞表面残留的精油；30℃真空干燥20min；收集微胶囊，称重。迷迭香精油包埋率可达46.78％。用指甲盖轻轻按压迷迭香精油微胶囊，会有一股浓烈的迷迭香精油放出。

实施例4啤酒废酵母的纯化和干燥过程同实施例1。精密称取2.0g干酵母，放入磨口三角瓶中，加入2ml 1mol/L水杨酸苯酯的乙醇溶液，加盖后放入恒温水浴振荡器中；在70℃(转速100r/min)振荡6h，即可形成微胶囊；无水乙醇洗涤细胞表面残留的溶液；40℃真空干燥60min；收集微胶囊，称重。水杨酸苯酯包埋率可达67.64％。