專利名稱：一種葉黃素微膠囊及其制備方法
技術領域：
本發明涉及微膠囊制備工藝，尤其是運用復合凝聚法制備的葉黃素微膠囊及其制備方法。
背景技術：
葉黃素屬類胡蘿卜素，是一種天然色素，其色澤鮮艷，著色力強，抗氧化性好，安全 無毒害，具有豐富的營養價值。是一種廣泛存在于蔬菜、花卉、水果和某些藻類植物中的 天然物質，被廣泛應用于食品、保健品、化妝品、醫藥、煙草和動禽類飼料等多個領域， 參見王明晨等的"自萬壽菊提取的葉黃素的抗氧化活性，誘變性/抗誘變性和分解/抗分解 性"，食品和化學毒理學，2006, 44: 1522 - 1529 (Mingchen Wang, Rong Tsao, Shanfeng Zhang, et al, Antioxidant activity, mutagenicity/anti-mutagenicity, andclastogenicity/anti-clastogenicity of lutein from marigold flowers [J]. Food and Chemical Toxicology, 2006， 44: 1522-1529 )。
葉黃素是優異的天然抗氧化劑和無毒害的天然黃色素，不僅具有極強的著色力，還能 強化添加食品的營養價值。將一定量的葉黃素添加到食品和飲料中，不僅預防肌肉退化癥 效果良好，而且可以預防和治療老年性眼球視網膜黃斑退化引起的視力下降與失明，參見 理查德.波恩等的"眼睛和血清中的葉黃素和玉米黃質與人類的飲食"，實驗眼科研究， 2000, 71: 239-245 (Richard A. Bone, Johnt. Landrum, Zisca Dixon， et al. Lutein and Zeaxanthin in the Eyes, Serum and Diet of Human Subjects[J]. Experimental Eye Research, 2000,71:239-245)，還可以預防細胞衰老和機體衰老，提高免疫系統功能，防止因肌體衰 老而引發的心血管硬化，冠心病和腫瘤等疾病，參見吉恩 帕克等的"萬壽菊提取物葉黃 素抑制乳腺腫瘤作用的研究進展"，營養雜志，1998, 128(10): 1650-1656 (Jean Soon Park, Boon P. Chew， Teri S. Wong. Dietary Lutein from Marigold Extract Inhibits Mammary Tumor Development in BALB[J]. The Journal of Nutrition, 1998， 128(10): 1650-1656.)。
葉黃素具有很強的抗氧化性，能夠很好的保護皮膚免受陽光灼傷，通常加在營養補充 劑或添加到各類護膚品中，減少人體受來自于電腦屏幕、電視屏幕的輻射和超量紫外線照 射的損害，具有明顯的防輻射，保護，滋潤皮膚和抗衰老作用，參見張慧等人的"一種前 景廣闊的天然食品著色劑-葉黃素"，中國食品添加劑，2004, (5): 45-48。葉黃素作為著色力 極強的天然色素已被大量應用于雞飼料中，在動物飼料中添加葉黃素，有利于動物及禽類 的中樞神經系統健康。食用了有葉黃素的動物及禽類進入人的食物鏈中，其中葉黃素對人 體有良好的營養功能，抗病和保健作用，參見郭吉余等人的"飼料葉黃素的研究新進展"， 廣東飼料，1996, (6): 14-15。
目前用于商品化大量提取葉黃素產品的是萬壽菊，參見羅伯塔'皮科卡格利亞等人的 "不同品種的萬壽菊中葉黃素和葉黃素酯的含量"，工業原料作物和產品，1998, 8:45-51 (Roberta Piccaglia, Mauro Marotti, Silvia Grandi. Lutein and lutein ester content in different types of Tagetes patula and T.erecta [J]. Industrial Crops and Products, 1998, 8: 45—51 )。刀壽菊花中葉黃素均以酯形式存在，葉黃素酯需要轉化為游離的葉黃素，才可以被身體代謝。 由于葉黃素分子為高度不飽和結構，因此對熱和紫外線不穩定。葉黃素的穩定性受諸多因 素的影響，保存過程中的溫度、光照、氧氣及保護劑等因素對其穩定性有很大的影響。應 避光、低溫、真空保存，同時要添加一些保護劑，以降低葉黃素的氧化速率，增加葉黃素 貯存、使用的有效期。葉黃素雖然在很多領域有廣泛的應用，但是由于它不穩性，在儲存、 運輸和使用中易于失效，限制了其使用。為了提高葉黃素的穩定性，易于儲存和運輸，將 葉黃素運用微膠囊技術包裹起來，可以克服以上不足，可以擴大葉黃素的應用范圍。
微膠囊技術是一種利用成膜材料把固體、液體或氣體包覆使之形成微小粒子的技術。 包在微膠囊內部的物質稱為芯材，微膠囊外部的包覆膜稱為壁材，它的種類繁多，在很大 程度上決定著載藥微囊的理化性質。近年來，可生物降解并可生物吸收的天然高分子材料 受到普遍的重視并得到廣泛的應用，這類材料穩定、無毒、成膜性或成球性較好，是最常 用的壁材，其中主要包括多糖類和蛋白類，如殼聚糖、阿拉伯膠、明膠等。
殼聚糖作為自然界第二大天然高分子，以其獨特的生物活性(生物相容性、生物降解 性、抗菌性、無毒性等)和物理化學性質引起人們的重視。例如食品方面以殼聚糖為原 料的生物保健品不僅有利于人體腸內雙歧桿菌的增殖，同時可抑制腸內有毒菌和腐敗物質 的生成，增加人體纖維素的質和量，提高免疫力；生物方面陽離子殼聚糖溶液與陰離子 藻酸溶液相互作用形成不溶于水的膜，可用于封入產生胰島素的細胞。這種膜生物兼容性 好，且能滲透細胞產物-胰島素，將該產品移植到切除了肝臟的動物體內，可成功的控制 血糖濃度；醫學方面殼聚糖能被廣泛存在于生物體組織中的溶菌酶降解，生成的天然代 謝物無毒且能被生物體完全吸收。因此用它作藥物緩釋材料比許多不能生成無毒天然代謝 物的生物腐蝕型材料具有更大的優越性；參見朱啟忠等的"殼聚糖及其應用"，資源發展 與市場，2005, 21(1): 45-51。
殼聚糖因為分子結構中含有游離氨基，能結合酸分子，是天然多糖中的唯一堿性多糖， 殼聚糖溶于酸后，分子中胺基可與質子相結合，而使自身帶正電荷。由于其分子結構中胺 基活性基團的存在，其化學性質和溶解性質都大為改觀，有很好的吸附性、成纖性、成膜 性、通透性、吸濕性和保濕性，且無毒、無害，具有優良的生物相容性，易于生物降解， 不污染環境等特點，十分適合作為微膠囊的壁材。
阿拉伯膠(Acacia Gum)是最為廣泛應用的樹膠，它是阿拉伯膠樹因創傷或逆境引起的 樹干分泌物，在食品、醫藥、印染和造紙等各種工業中用途廣泛。因阿拉伯膠結構上帶有 酸性基團，溶液的自然pH值也呈弱酸性，具有酸環境較穩定的特性。由于阿拉伯膠結構 上帶有部分蛋白質及結構外表的鼠李糖，使得阿拉伯膠有良好的親水親油性，是非常好的 天然水包油型乳化穩定劑。阿拉伯膠還具有降低溶液表面張力的性質。阿拉伯膠的分子量 雖大，但其溶解度卻在各種多糖化合物中居首位，可達50%，阿拉伯膠在溶液中帶負電。
明膠也是一種來源豐富的天然生物材料，屬蛋白質，是兩性聚電解質，有一定的等電 點，在等電點以上帶負電，等電點以下帶正電，具有許多優良物性，是最早用作微膠囊的 壁材之一，參見董春玲等"明膠-殼聚糖微膠囊過程的研究"，明膠科學與技術，1999,2: 64-65。

發明內容
本發明的目的在于提供一種天然高分子包覆的葉黃素微膠囊及其制備方法。發明概述
本發明微膠囊的芯材是葉黃素或葉黃素浸膏，壁材為天然高分子殼聚糖或明膠、阿拉 伯膠和抗氧化劑。工藝步驟將葉黃素溶于有機溶劑，加入到含乳化劑和抗氧化劑的阿拉 伯膠溶液中均質乳化，將乳化好的阿拉伯膠加入到殼聚糖或明膠溶液中凝聚成囊，固化以
后用硬脂酸鎂處理，干燥得分散性良好的微膠囊。本發明制備的微膠囊的粒徑為1-200 )im。 發明詳述
本發明的技術方案如下
一種葉黃素微膠囊，芯材為葉黃素或葉黃素浸膏，壁材為殼聚糖或明膠，和阿拉伯膠; 所述芯材與壁材的重量比可以為1:1-5，壁材中殼聚糖或明膠與阿拉伯膠用量重量比 1:0.5-10。
上述壁材中還可以包含有抗氧化劑；抗氧化劑選自維生素C、維生素A或維生素E。 按照上述原料成份的所制得的微膠囊大小通常控制在l-200pm之間。 上述葉黃素微膠囊的制備方法，采用復合凝聚法制備，步驟如下
(1) 將葉黃素或葉黃素浸膏在常溫下溶于有機溶劑中，制成0.3-0.6 g/mL的葉黃素 溶液，備用。
(2) 配制殼聚糖的醋酸溶液，殼聚糖質量濃度為0.5%-3%wt，殼聚糖與醋酸的質量 比為0.5-3:1，或者將明膠溶于熱水中配制濃度為1%-4%^明膠溶液；將阿拉伯膠溶于水 中配制濃度為1%-6%^阿拉伯膠溶液，備用。
(3) 向阿拉伯膠溶液中加入乳化劑攪拌均勻，再加入步驟(l)的葉黃素溶液，加入抗 氧化劑，然后將混合液用均質機械均質成均勻的乳液。
(4) 將步驟(3)均質乳化好的阿拉伯膠溶液加入到步驟(2)殼聚糖醋酸溶液中或明膠溶 液中，在20'C-6(TC溫度下凝聚，調pH值至4-5，反應0.5h-3h，然后加入與該體系同體積 的水稀釋，停止加熱，使體系溫度降至室溫，加入固化劑固化0.5h-3h，調pH值為7-10， 繼續攪拌0.5h-3h，然后沉降，用水洗滌微膠囊。
(5) 將洗滌后的微膠囊與分散劑硬脂酸鎂混合，使其分散均勻，然后真空干燥，將 干燥好的微膠囊分散于水中，攪拌除去硬脂酸鎂，然后過濾，干燥得分散性良好的葉黃素 微膠囊。
前述的步驟U)中有機溶劑可以是大豆油、花生油、芝麻油、菜籽油、棕櫚油、調 和油或無水乙醇。
步驟(3)中乳化劑為吐溫-80或吐溫-60，抗氧化劑可以是維生素C、維生素A或維 生素E;均質機械可以是膠體磨、高速剪切乳化機、高壓均質機或超聲波粉碎機。 步驟(4)中固化劑可以是甲醛、戊二醛或香草醛。
以上乳化劑、抗氧化劑、固化劑、分散劑的加量可按現有技術。本發明不做特別限定。 本發明是利用復合凝聚法制備葉黃素微膠囊粉末，選用殼聚糖與阿拉伯膠、明膠與阿 拉伯膠為復合壁材。微膠囊壁材成份都是天然高分子，不含對人體有害的成分，所設計的 工藝路線簡單，條件溫和，易于實現。微膠囊化不僅使葉黃素從液態轉化為固態，提高了 葉黃素的穩定性，使其易于儲存、運輸和使用，并且具有了一定的水分分散性，可以擴大 其在食品、飼料、醫藥等領域的應用。
用上述天然高分子作為囊壁材料對葉黃素進行包覆，不僅可以提高葉黃素的穩定性，而且不會影響葉黃素的應用范圍；況且殼聚糖的加入可以與葉黃素產生協同作用，在不影 響葉黃素的性質的同時還可以發揮殼聚糖的優良性質，從而比單純使用葉黃素具有更大的 優勢。
本發明運用的壁材都是天然親水性高分子，此類高分子的特點是溶脹性強，在干燥過 程中容易粘結到一起，因此而使制備的微膠囊粘連嚴重，制備的微膠囊分散性不好，以前 解決此問題的方法主要是將所制得的微膠囊在干燥之前進行噴霧干燥，但噴霧干燥設備費 用較高，能耗比較大，而且由于溫度高會使部分芯材分解。本發明針對此特點，對微膠囊 用疏水性的硬脂酸鎂進行了處理，避免了微膠囊的粘連，制備出的微膠囊分散性良好，既 可以大大降低設備費用，又能夠更好的保持葉黃素的活性。
根據本發明，能夠使遇到熱、氧、光易于分解的葉黃素，在室溫、空氣條件下長期而 穩定的保存。因此，對于葉黃素的儲存、運輸和使用具有重要意義。此法制備的微膠囊適 合于食品、保健品、飼料等領域。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作進一步的說明，但對本發明并沒有限制。所有試劑濃度均 為質量百分比濃度。所用原料均為市購,其中殼聚糖分子量為10-30萬。 實施例l:
常溫下將lg殼聚糖溶于50mL 1%的醋酸溶液中配制成2%的殼聚糖醋酸溶液；將2g 阿拉伯膠溶于50mL水配制成4%的阿拉伯膠水溶液，向阿拉伯膠溶液中加入2mL吐溫-80 攪拌溶解，加入lg葉黃素，8000rpm均質乳化10min;將乳化好的乳液倒入殼聚糖溶液中， 6(TC凝聚，調pH為4.5，攪拌30min，加入100mL 60'C水稀釋，停止加熱，使溫度降至 室溫，加25。/。戊二醛4mL固化lh;調體系pH值至7，繼續攪拌30min;然后停止攪拌， 沉降，用蒸餾水洗滌微膠囊，至上層液清澈為止，向其中加入3g硬脂酸鎂，攪拌使其與 微膠囊均勻混合，過濾，真空干燥，將干燥物放入水中攪拌除去硬脂酸鎂，過濾，得干燥 微膠囊。得到具有96pm平均粒徑的微膠囊，葉黃素含量為15%。
實施例2:
常溫下將lg殼聚糖溶于50mL 1%的醋酸溶液中配制成2%的殼聚糖醋酸溶液，向其 中加入維生素CO.lg;將3g阿拉伯膠溶于50mL水配制成6%的阿拉伯膠水溶液，向阿拉 伯膠溶液中加入2mL吐溫-80攪拌溶解，加入lg葉黃素，8000rpm均質乳化10min;將乳 化好的乳液倒入殼聚糖溶液中，6(TC凝聚，調pH為4.5，攪拌30min，加入100mL 60°C 水稀釋，停止加熱，使溫度降至室溫，加25。/。戊二醛4mL固化lh;調體系pH值至7，繼 續攪拌30min;然后停止攪拌，沉降，用蒸餾水洗滌微膠囊，至上層液清澈為止，向其中 加入4g硬脂酸鎂，攪拌使其與微膠囊均勻混合，過濾，真空干燥，將干燥物放入水中攪 拌除去硬脂酸鎂，過濾，得干燥微膠囊。得到具有93pm平均粒徑的微膠囊，葉黃素含量 為23%。
實施例3:
常溫下將0.5g殼聚糖溶于50mL 1%的醋酸溶液中配制成1%的殼聚糖醋酸溶液，向 其中加入維生素CO.lg;將2g阿拉伯膠溶于50mL水配制成4%的阿拉伯膠水溶液，向阿 拉伯膠溶液中加入2mL吐溫-80攪拌溶解，加入2g葉黃素，10000rpm均質乳化10min; 將乳化好的乳液倒入殼聚糖溶液中，60'C凝聚，調pH為4.5，攪拌30min，加入100mL60°C水稀釋，停止加熱，使溫度降至室溫，加40Q/。甲醛溶液5mL固化lh;調體系pH值至7， 繼續攪拌30min;然后停止攪拌，沉降，用蒸餾水洗滌微膠囊，至上層液清澈為止，向其 中加入2.5g硬脂酸鎂，攪拌使其與微膠囊均勻混合，過濾，真空干燥，將干燥物放入水 中攪拌除去硬脂酸鎂，過濾，得干燥微膠囊。得到具有90pm平均粒徑的微膠囊，葉黃素 含量為25%。
實施例4:
常溫下將0.25g殼聚糖溶于50mL 1%的醋酸溶液中配制成0.5%的殼聚糖醋酸溶液， 向其中加入維生素CO.lg;將2g阿拉伯膠溶于50mL水配制成4%的阿拉伯膠水溶液，向 阿拉伯膠溶液中加入2mL吐溫-80攪拌溶解，加入2g葉黃素，10000rpm均質乳化10mim 將乳化好的乳液倒入殼聚糖溶液中，6(TC凝聚，調pH為4.5,攪拌30min，停止加熱，使 溫度降至室溫，加25%戊二醛5mL固化lh;調體系pH值至9，繼續攪拌30min;然后停 止攪拌，沉降，用蒸餾水洗滌微膠囊，至上層液清澈為止，向其中加入2g硬脂酸鎂，攪 拌使其與微膠囊均勻混合，過濾，真空干燥，將干燥物放入水中攪拌除去硬脂酸鎂，過濾， 得干燥微膠囊。得到具有40pm平均粒徑的微膠囊，葉黃素含量為10%。
實施例5:
常溫下將lg明膠溶于50mL熱水中配制成2y。的明膠溶液，向其中加入維生素C O.lg; 將2g阿拉伯膠溶于50mL水配制成4。/。的阿拉伯膠水溶液，向阿拉伯膠溶液中加入2mL吐 溫-80攪拌溶解，加入2g葉黃素，10000rpm均質乳化10min;將乳化好的乳液倒入阿拉 伯膠溶液中，維持溫度為50°C ，調pH為4.2，攪拌lh,停止加熱，冰水浴使溫度降至5-10°C ， 加25%戊二醛5mL固化lh;調體系pH值至9，繼續攪拌30min;然后邊攪拌邊加入A1C13 至出現沉降物為止，沉降，向其中加入3g硬脂酸鎂，攪拌使其與微膠囊均勻混合，過濾， 真空干燥，將干燥物放入水中攪拌除去硬脂酸鎂，過濾，得干燥微膠囊。得到具有80Mm 平均粒徑的微膠囊，葉黃素含量為21%。
實施例6:
常溫下將0.75g殼聚糖溶于50mL 1%的醋酸溶液中配制成1.5%的殼聚糖醋酸溶液； 將2g阿拉伯膠溶于50mL水配制成4%的阿拉伯膠水溶液，向阿拉伯膠溶液中加入2mL 吐溫-80攪拌溶解，加入2g葉黃素，0.2g維生素E, 10000rpm均質乳化10min;將乳化好 的乳液倒入殼聚糖溶液中，60'C凝聚，調pH為4.5，攪拌30min，加入lOOmL 60'C水稀 釋，停止加熱，使溫度降至室溫，加25%戊二醛5mL固化lh;調體系pH值至7，繼續攪 拌30min;然后停止攪拌，沉降，用蒸餾水洗漆微膠囊，至上層液清澈為止，向其中加入 3g硬脂酸鎂，攪拌使其與微膠囊均勻混合，過濾，真空干燥，將干燥物放入水中攪拌除 去硬脂酸鎂，過濾，得干燥微膠囊。得到具有72pm平均粒徑的微膠囊，葉黃素含量為20%。
權利要求
1. 一種葉黃素微膠囊，其特征在于，芯材為葉黃素或葉黃素浸膏，壁材為殼聚糖或明膠，和阿拉伯膠；所述芯材與壁材的重量比可以為1∶1-5，壁材中殼聚糖或明膠與阿拉伯膠用量重量比1∶0.5-10；微膠囊粒徑1-200μm。
2. 如權利要求1所述的葉黃素微膠囊，其特征在于，壁材中還包含有抗氧化劑。
3. 如權利要求2所述的葉黃素微膠囊，其特征在于，抗氧化劑是維生素C、維生素A、 或維生素E。
4. 一種葉黃素微膠囊粉末的制備方法，步驟如下-(1) 將葉黃素或葉黃素浸膏在常溫下溶于有機溶劑中，制成高濃度為0.3-0.6 g/mL 的葉黃素溶液，備用；(2) 配制殼聚糖的醋酸溶液，殼聚糖濃度為0.5%-3%wt，或者將明膠溶于熱水中配 制濃度為1%-4%\^明膠溶液；將阿拉伯膠溶于水中配制濃度為l%-6%wt阿拉伯膠溶液， 備用；(3) 向阿拉伯膠溶液中加入乳化劑攪拌均勻，再加入步驟(1)的葉黃素溶液，加入 抗氧化劑，然后將混合液用均質機械均質成均勻的乳液；(4) 將步驟(3)均質乳化好的阿拉伯膠溶液加入到步驟(2)殼聚糖醋酸溶液中或明膠溶 液中，在2(TC-6(TC溫度下凝聚，調pH值至4-5，反應0.5h-3h，然后加入與該體系同體積 的水稀釋，停止加熱，使體系溫度降至室溫，加入固化劑固化0.5h-3h，調pH值為7-10， 繼續攪拌一定時間0.5h-3h，然后沉降，用水洗滌微膠囊；(5) 將洗滌后的微膠囊與分散劑硬脂酸鎂混合，使其分散均勻，然后真空干燥，將 干燥好的微膠囊分散于水中，攪拌除去硬脂酸鎂，然后過濾，干燥得分散性良好的葉黃素 微膠囊。
5. 如權利要求4所述的葉黃素微膠囊粉末的制備方法，其特征在于，步驟(1)中有 機溶劑是大豆油、花生油、芝麻油、菜籽油、棕櫚油或調和油。
6. 如權利要求4所述的葉黃素微膠囊粉末的制備工藝，其特征在于，步驟(3)中 乳化劑是吐溫-60或吐溫-80。
7. 如權利要求4所述的葉黃素微膠囊粉末的制備工藝，其特征在于，步驟(3)中均 質機械是膠體磨、高速剪切乳化機、高壓均質機或超聲波粉碎機。
8. 如權利要求4所述的葉黃素微膠囊粉末的制備工藝，其特征在于，步驟(4)中固 化劑是甲醛、戊二醛或香草醛。
全文摘要
本發明涉及一種葉黃素微膠囊及其制備方法。微膠囊的芯材是葉黃素，壁材為天然高分子殼聚糖或明膠、阿拉伯膠和抗氧化劑。工藝步驟將葉黃素溶于有機溶劑，加入到含乳化劑和抗氧化劑的阿拉伯膠溶液中均質乳化，將乳化好的阿拉伯膠加入到殼聚糖或明膠溶液中凝聚成囊，固化以后用硬脂酸鎂處理，干燥得分散性良好的微膠囊。該工藝制備的微膠囊的粒徑在1-200μm之間。該工藝制備過程簡單，制備條件溫和，易于推廣，制得的微膠囊分散性好，穩定性高，適合用于食品、保健品、飼料等行業。
文檔編號A61K31/047GK101288662SQ20081001587
公開日2008年10月22日 申請日期2008年5月9日 優先權日2008年5月9日
發明者隋衛平, 黃亮亮 申請人:濟南大學