一种基于岩藻多糖提高虾青素释放率的微球制备方法

摘要

本发明公开了一种基于岩藻多糖提高虾青素释放率的微球制备方法，应用于食品加工技术领域，包括如下步骤：S1：取虾青素溶解在橄榄油中，配置成油相；S2：取卵磷脂溶解于水中，配置成水相；S3：将S1油相和S2水相混合后，在分散机中分散，得混合液A；S4：将S3混合液A在均质机中均质2～5次，得到虾青素‑卵磷脂乳液；S5：在S4虾青素‑卵磷脂乳液中加入海藻酸钠和岩藻多糖，搅拌混匀，在分散机中分散得到混合液B；S6：将S5混合液B雾化形成雾滴全部滴入氯化钙溶液中，搅拌混匀得到微球溶液：采用本发明方法制备的微球溶液可有效提高虾青素在结肠的释放率。

说明书

技术领域

本发明涉及食品加工技术领域，更具体地说，涉及一种用于提高虾青素在结肠释放率的海藻酸钙-岩藻多糖微球制备方法。

背景技术

近几年来，食品工业的发展促使人们对脂溶性活性成分强化食品的需求呈现不断增长的趋势，对于一些脂溶性物质的包埋递送成为当下的热门话题，如n-3多不饱和脂肪酸、脂溶性维生素、植物留醇等。对于一些营养成分和药用成分都非常丰富的特殊且贵重的脂溶性物质，如果想要更好的利用，主要依靠的还是人们自身消化的能力。但脂溶性活性成分易氧化、水溶性差等特点限制了其在食品中的应用，如果不加以保护，可能并不能让其在应该产生作用的位置来起到效果。

因此，在一些脂溶性的物质(比如虾青素)在成为功能性食品之前，必须以某种形式来保护。此前常见的保护方式有乳液、纳米粒子、微生物包埋等方式，但对于这种靶向递送到结肠的要求，以上几种方式都很难达到，这几种方式到小肠的位置就会消化释放。此前申请人也做过通过海藻酸钙来包埋虾青素来达到在结肠靶向释放目的的实验，也取得了想要在结肠靶向释放的结果，但是其释放率不是很高。所以本发明在壁材中除了减少海藻酸钙用量之外还加入了一定量更有助于消化的岩藻多糖来提高所包埋的物质在结肠的释放率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于岩藻多糖提高虾青素释放率的微球制备方法，以提高虾青素在结肠的释放率。

为了达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种基于岩藻多糖提高虾青素释放率的微球制备方法，包括如下步骤：

S1：制备油相：取虾青素溶解在橄榄油中，配置成油相；虾青素和橄榄油的料液比为：1:90～1:110g/ml；

S2：制备水相：取卵磷脂溶解于水中，配置成水相；卵磷脂和水的料液比为：1:15～1:30g/ml；

S3：混合：将步骤S1油相和步骤S2水相按体积比1:9～1:24混合后，以13000～15000rpm/min的转速在分散机中分散2～4min，得混合液A；

S4：均质：将步骤S3混合液A在压强为9000～10000psi的均质机中均质2～5次，得到虾青素-卵磷脂乳液；

S5：分散：在步骤S4虾青素-卵磷脂乳液中加入海藻酸钠和岩藻多糖，在20～30℃的温度下搅拌混匀，以14000～16000rpm/min的转速在分散机中分散2～4min，得到混合液B；海藻酸钠和岩藻多糖的总质量和虾青素-卵磷脂乳液的体积的比为1:20～1:50g/ml；岩藻多糖的质量是海藻酸钠的质量的0.5～1.2倍；

S6：微球制备：将步骤S5混合液B雾化形成雾滴全部滴入浓度为5～10g/ml的氯化钙溶液中，在20～25℃的温度下搅拌混匀得到微球溶液；混合液B与氯化钙溶液的体积比为1:100～1:150。

优选如下：

S1中虾青素和橄榄油的料液比为：1:100g/ml。

S2中卵磷脂和水的料液比为：1:20g/ml。

S3中体积比为7:93。

S5中海藻酸钠和岩藻多糖的总质量和虾青素-卵磷脂乳液的体积比为3:100g/ml。

S6中混合液B与氯化钙溶液的体积比设为1:120。

S6中氯化钙溶液浓度设为7g/ml。

S6中雾滴直径为：0.1～10μm。

S3中分散机的转速为15000rpm/min，分散时间为2min；

S4中均质压强设为10000psi，均质次数设为5次；

S5中分散转速设为15000rpm/min，分散时间设为2min；

S5中搅拌温度设为25℃，搅拌速度设为300rpm，搅拌时间设为30min；

S6中搅拌转速设为300～350rpm、搅拌时间为设为30～40min。

S5中海藻酸钠质量和虾青素-卵磷脂乳液体积的比1.5:100g/ml；

S5中岩藻多糖质量和虾青素-卵磷脂乳液体积的比为0.9：100g/ml。

本发明相对于现有技术的优点在于：

将虾青素-卵磷脂乳液与海藻酸钠和岩藻多糖混合均匀后，以喷雾方式将其分散成微米级的液滴，与氯化钙溶液反应可形成粒径为微米级别的微球，既可增强虾青素在储存条件下及上消化道转运过程中的稳定性，又能被结肠内的微生物裂解释放，且在加入岩藻多糖后，经过试验验证虾青素在结肠的释放率得到了显著的提升。本发明的制备方法简单易行，制作出的微球具有较好的稳定性，改良后也有了良好的释放率，可用于脂溶性物质的稳定贮藏和体内的靶向释放，对结肠性疾病具有更好的效果。

附图说明

图1光学显微镜观察本发明实施制备的虾青素-海藻酸钙微球经盐离子处理后的状态，放大倍数40倍。

图2荧光显微镜观察本发明实施制备的虾青素-海藻酸钙微球经盐离子处理后的状态，放大倍数40倍。

图3光学显微镜观察本发明实施制备的虾青素-海藻酸钙微球经胃消化液处理后的状态，放大倍数40倍。

图4荧光显微镜观察本发明实施制备的虾青素-海藻酸钙微球经胃消化液处理后的状态，放大倍数40倍。

图5光学显微镜观察本发明实施制备的虾青素-海藻酸钙微球经小肠消化液处理后的状态，放大倍数40倍。

图6荧光显微镜观察本发明实施制备的虾青素-海藻酸钙微球经胃消化液处理后的状态，放大倍数40倍。

图7光学显微镜观察本发明实施制备的虾青素-海藻酸钙微球经结肠消化液处理后的状态，放大倍数40倍。

图8荧光显微镜观察本发明实施制备的虾青素-海藻酸钙微球经结肠消化液处理后的状态，放大倍数40倍。

图9光学显微镜观察本发明实施制备的虾青素-海藻酸钙+岩藻多糖微球经盐离子处理后的状态，放大倍数40倍。

图10荧光显微镜观察本发明实施制备的虾青素-海藻酸钙+岩藻多糖微球经盐离子处理后的状态，放大倍数40倍。

图11光学显微镜观察本发明实施制备的虾青素-海藻酸钙+岩藻多糖微球经胃消化液处理后的状态，放大倍数40倍。

图12荧光显微镜观察本发明实施制备的虾青素-海藻酸钙+岩藻多糖微球经胃消化液处理后的状态，放大倍数40倍。

图13光学显微镜观察本发明实施制备的虾青素-海藻酸钙+岩藻多糖微球经小肠消化液处理后的状态，放大倍数40倍。

图14荧光显微镜观察本发明实施制备的虾青素-海藻酸钙+岩藻多糖微球经小肠消化液处理后的状态，放大倍数40倍。

图15光学显微镜观察本发明实施制备的虾青素-海藻酸钙+岩藻多糖微球经结肠消化液处理后的状态，放大倍数40倍。

图16光学显微镜观察本发明实施制备的虾青素-海藻酸钙+岩藻多糖微球经结肠消化液处理后的状态，放大倍数40倍。

图17光学显微镜观察本发明实施制备的虾青素-海藻酸钙+分离乳清蛋白微球经盐离子处理后的状态，放大倍数40倍。

图18荧光显微镜观察本发明实施制备的虾青素-海藻酸钙+分离乳清蛋白微球经盐离子处理后的状态，放大倍数40倍。

图19光学显微镜观察本发明实施制备的虾青素-海藻酸钙+分离乳清蛋白微球经胃消化液处理后的状态，放大倍数40倍。

图20荧光显微镜观察本发明实施制备的虾青素-海藻酸钙+分离乳清蛋白微球经胃消化液处理后的状态，放大倍数40倍。

图21光学显微镜观察本发明实施制备的虾青素-海藻酸钙+分离乳清蛋白微球经小肠消化液处理后的状态，放大倍数40倍。

图22荧光显微镜观察本发明实施制备的虾青素-海藻酸钙+分离乳清蛋白微球经小肠消化液处理后的状态，放大倍数40倍。

图23光学显微镜观察本发明实施制备的虾青素-海藻酸钙+分离乳清蛋白微球经结肠消化液处理后的状态，放大倍数40倍。

图24荧光显微镜观察本发明实施制备的虾青素-海藻酸钙+分离乳清蛋白微球经胃消化液处理后的状态，放大倍数40倍。

图25是本发明方法的总体流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作描述。

在具体实施例中，制备三种微球，分别是虾青素-海藻酸钙微球、虾青素-海藻酸钙+岩藻多糖微球、虾青素-海藻酸钙+分离乳清蛋白微球；其中，在制备过程中加入的是海藻酸钠，形成微球后是环绕在虾青素外围的海藻酸钙。

三种微球的制备方法如下，其主要的区别在于S5。总体方案参考图25：

S1：制备油相：取虾青素溶解在橄榄油中，配置成油相；虾青素和橄榄油的料液比为：1:90～1:110g/ml；

S2：制备水相：取卵磷脂溶解于水中，配置成水相；卵磷脂和水的料液比为：1:15～1:30g/ml；

S3：混合：将步骤S1油相和步骤S2水相按体积比1:9～1:24混合后，以13000～15000rpm/min的转速在分散机中分散2～4min，得混合液A；

S4：均质：将步骤S3混合液A在压强为9000～10000psi的均质机中均质2～5次，得到虾青素-卵磷脂乳液；

S5：分散：

1)若是制备虾青素-制备海藻酸钙微球，则S5为：

在步骤S4虾青素-卵磷脂乳液中加入海藻酸钠，在20～30℃的温度下搅拌混匀，以14000～16000rpm/min的转速在分散机中分散2～4min，得到混合液B；海藻酸钠的质量和虾青素-卵磷脂乳液的体积的比为1:20～1:50g/ml；

2)若是制备虾青素-海藻酸钙+岩藻多糖微球，则S5为：

在步骤S4虾青素-卵磷脂乳液中加入海藻酸钠和岩藻多糖，在20～30℃的温度下搅拌混匀，以14000～16000rpm/min的转速在分散机中分散2～4min，得到混合液B；海藻酸钠和岩藻多糖的总质量和虾青素-卵磷脂乳液的体积的比为1:20～1:50g/ml；岩藻多糖的质量是海藻酸钠的质量的0.5～1.2倍；

3)若是制备虾青素-海藻酸钙+分离乳清蛋白微球，则S5为：

在步骤S4虾青素-卵磷脂乳液中加入海藻酸钠和分离乳清蛋白，在20～30℃的温度下搅拌混匀，以14000～16000rpm/min的转速在分散机中分散2～4min，得到混合液B；海藻酸钠和分离乳清蛋白的总质量和虾青素-卵磷脂乳液的体积的比为1:20～1:50g/ml；分离乳清蛋白的质量是海藻酸钠的质量的0.5～1.2倍；

S6：微球制备：将步骤S5混合液B雾化形成雾滴全部滴入浓度为5～10g/ml的氯化钙溶液中，在20～25℃的温度下搅拌混匀得到微球溶液；混合液B与氯化钙溶液的体积比为1:100～1:150。

在具体实施例中，具体参数可优选如下：

S1中虾青素和橄榄油的料液比为：1:100g/ml。

S2中卵磷脂和水的料液比为：1:20g/ml。

S3中体积比为7:93。

S5的1)中海藻酸钠的质量和虾青素-卵磷脂乳液的体积比为3:100g/ml。

S5的2)中海藻酸钠和岩藻多糖的总质量和虾青素-卵磷脂乳液的体积比为3:100g/ml。

S5的3)中海藻酸钠和分离乳清蛋白的总质量和虾青素-卵磷脂乳液的体积比为3:100g/ml。

S6中混合液B与氯化钙溶液的体积比设为1:120。S6中氯化钙溶液浓度设为7g/ml。

S6中雾滴直径为：0.1～10μm。

S3中分散机的转速为15000rpm/min，分散时间为2min；

S4中均质压强设为10000psi，均质次数设为5次；

S5中分散转速设为15000rpm/min，分散时间设为2min；

S5中搅拌温度设为25℃，搅拌速度设为300rpm，搅拌时间设为30min；

S6中搅拌转速设为300～350rpm、搅拌时间为设为30～40min。

S5的1)中海藻酸钠质量和虾青素-卵磷脂乳液体积的比3:100g/ml；

S5的2)中海藻酸钠质量和虾青素-卵磷脂乳液体积的比1.5:100g/ml；岩藻多糖质量和虾青素-卵磷脂乳液体积的比为0.9：100g/ml。

S5的3)中海藻酸钠质量和虾青素-卵磷脂乳液体积的比1.5:100g/ml；分离乳清蛋白质量和虾青素-卵磷脂乳液体积的比为0.9：100g/ml。

上述方法实则给了三种方案，得到了三种微球溶液，对这三种微球溶液进行试验(下面说到微球溶液时泛指其中任一种)：

(1)稳定性测定

盐离子处理：配置0.5mol/L的NaCl溶液，将所得微球溶液以体积比1:1的比例加入到NaCl溶液中，反应30min后测粒径。并分别用光学显微镜和荧光显微镜进行观察，三种微球观察结果分别如图1、2、9、10、17、18所示。

(2)消化液的配置

胃液：10g胃蛋白酶(15000U)溶解在16.4mL稀盐酸(10％，v/v)中，加水稀释至1000mL，调节pH至2；

小肠液：6.8gKH

结肠液：取1g新鲜粪便放入5mL离心管中，加入2mLPBS溶液，4℃静置5min，涡旋震荡溶解完全；离心(1000rpm，5min)，取0.5mL上清液加到5mL灭菌的GMM培养基中，作为结肠液；其中，GMM培养基的组成由表1所示：

表1 GMM的配方

维生素混合物：

(3)模拟消化

胃模拟：将微球溶液以体积比为1:1的比例与胃液混合，37℃反应3h，得到胃液消化样品；

小肠模拟：将胃液消化样品按体积比为1:1的比例与小肠液混合，37℃下反应6h，得到小肠消化样品；

结肠模拟：将小肠消化样品按体积比为1:1的比例与结肠液混合，37℃厌氧条件下反应24h，得到结肠消化样品。

染色：在进行荧光显微镜观察之前要分别将胃液消化样品、小肠消化样品和结肠消化样品与1mg/mL尼罗红染液反应一分钟，然后用荧光显微镜在543nm激发光下观察。

分别用光学显微镜和荧光显微镜对三种胃液消化样品(三种微球溶液对应三种胃液消化样品，下同)进行观察，三种微球对应结果分别如图3、4、11、12、19、20所示。

分别用光学显微镜和荧光显微镜对三种小肠液消化样品进行观察，三种微球结果分别如图5、6、13、14、21、22所示。

分别用光学显微镜和荧光显微镜对三种结肠液消化样品进行观察，三种微球结果分别如图7、8、15、16、23、24所示。

如图1、2、9、10、17、18所示，经盐离子处理的三种微球的形态大小以及完整性均未发生明显变化。图3、4、5、6为制备的虾青素-海藻酸钠微球的胃液和肠液消化结果，其外观未观察到明显变化，同样的，通过对另外两种微球的观察，发现其形成的微球在胃液和小肠液的变化也微乎其微，并没产生实质性的变化。实验结果表明，微球的直径0.5～5微米，且经过上消化道的消化后(即经过口腔、胃和小肠消化后)，其外观并没有发生明显改变。荧光显微镜下也并没有观察上消化道消化后的虾青素明显的释放情况。图7、8为虾青素-海藻酸钙微球结肠消化后光学显微镜和荧光显微镜的观察结果，我们可以通过荧光显微镜清晰看到，在结肠消化后虾青素-海藻酸微球中所包的虾青素有一个明显的释放，尤其在微球的周围。图15、16、23、24分别为虾青素-海藻酸钠+岩藻多糖和虾青素-海藻酸钙+分离乳清蛋白所制备微球在结肠消化液消化后的光学显微镜和荧光显微镜的观察结果，从图中我们可以看到虾青素都有明显的释放，表现为成片的红色痕迹，可见其释放强度高于虾青素-海藻酸钙微球对应的释放强度。说明这两种微球在结肠消化液下被破坏的更加明显，理论上对脂溶性物质的载运能起到一个更好的作用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。