CN105238098B - 一种紫玉米芯花色苷动态梯度包埋方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种紫玉米芯花色苷动态梯度包埋方法。以辛烯基琥珀酸酐改性阿拉伯胶、麦芽糊精和羟丙基β‑环糊精为壁材，以水提法并经大孔树脂纯化的紫玉米芯花色苷为芯材，为提高花色苷包埋效率、包埋产率和储存稳定性，本发明采用动态梯度包埋方式，控制壁材浓度由低到高，从而实现对花色苷的多次包埋。经测定，紫玉米芯花色苷微胶囊的包埋效率达94‑99％、包埋产率达92‑96％。与全程等浓度包埋法相比，包埋效率提高了20％‑35％，包埋产率提高了25‑40％。梯度包埋后的紫玉米芯花色苷在常温光照条件下60‑70d后，其保存率可达到90％以上，与全程等浓度包埋法相比，光照稳定时间提高了500‑600％。

Description

一种紫玉米芯花色苷动态梯度包埋方法

技术领域

本发明涉及谷物精深加工技术领域，具体涉及一种紫玉米芯花青素包埋方法，特别涉及一种动态梯度包埋方法提高紫玉米芯花青素的包埋效率、包埋产率和储存稳定性。

背景技术

花色苷分布广泛，已知自然界中的花色苷就有600多种。花色苷具有比维生素C和维生素E等常见抗氧化剂更高的抗氧化能力，清除自由基、抗菌、消炎和抑制癌细胞生长的能力强，花色苷类物质还可作为天然食品添加剂，用于清凉饮料、果冻、糖果等食品的着色。因此，备受食品、化妆、营养和药学领域学者的普遍关注。

目前，有关紫玉米芯和花色苷的研究如下述：

紫玉米花色苷的提取和分离纯化方面，在201110194836.6中公开了一种紫玉米叶花青素的提取工艺，它的优点在于通过超声波辅助提取法提高花青素的提取率，但超声处理可能导致花色苷结构的变化，且该工艺未对花色苷进行除杂处理，对花色苷的稳定性也未作说明。另外该工艺以紫玉米叶为原料，未涉及紫玉米芯。在201310673454.0中公开了一种高稳定性无味玉米色素的提取工艺，它的优点在于通过超声波辅助提取、酶解技术除杂、大孔树脂吸附和膜分离技术除臭和纯化，并最终得到了无味、耐光和耐热的紫玉米花色苷，但该发明中的稳定性实验中未对光照稳定的时间作说明，且该发明以紫玉米皮为原料，未涉及紫玉米芯。与该发明类似的还有在201310670696.4公开的一种紫玉米色素提取工艺。在201110137741.0中公开了矢车菊-3-O-葡萄糖苷的制备方法，它的优点在于对花色苷进行了提取、分离并进行了结构鉴定，但该方法未对花色苷的稳定性作说明，此外，该方法以紫色作物为原料，未具体涉及紫玉米芯。

有关植物花色苷稳定性研究技术方面，在201110225754.3中公开了一种紫玉米芯花色苷辅色的方法，它的优点在于利用甘氨酸作为辅色剂以提高紫玉米芯花色苷的热稳定性，并降低金属离子对紫玉米芯花色苷稳定性的影响。但该方法未涉及紫玉米芯花色苷的关键稳定应影响因素，即光照稳定性。在201310413928.8中公开了一种花青素脂质体的制备方法，该方法的优点是通过制备花青素脂质体悬浮液的方法包埋花青素并进行冷冻干燥得到花青素脂质体，但该方法使用的冷冻干燥法能耗高，干燥时间长，不适合工业化生产。在02117320.6中公开了一种原花青素缓释胶囊，该方法的优点在于以海藻酸钙、壳聚糖等大分子实现多层包埋原花青素并采用锐孔法制备原花青素缓释胶囊，以达到缓慢释放原花青素的效果，但该方法未涉及花青素的稳定性，另外，锐孔法不及喷雾干燥法生产效率高。在201110440469.3中公开了一种黑莓花色苷微胶囊及其制备方法，该方法的优点是利用阿拉伯胶和麦芽糊精等大分子壁材包埋花色苷并通过喷雾干燥制备花色苷微胶囊的方法以提高花色苷稳定性，但该方法使用的阿拉伯胶量大，而阿拉伯胶成本昂贵；其次，该方法须通过控制料液的浓度和添加抗结剂以解决喷雾干燥过程中出现的粘结问题，过程较复杂；再者，该方法未考察采用梯度浓度包埋以提高包埋效率和产率，且该方法以黑莓为原料，未涉及紫玉米芯。类似的公开发明还包括在200710064006中公开的紫玉米花青素的制造方法和200720154938.4中公开的一种低聚原花青素微胶囊。

有关紫玉米芯的研究方面，公开的发明涉及到的是其在工业中的应用，如200810119985中公开的紫玉米饮料及其制备方法、200910010934.2中公开的一种紫玉米袋泡茶及其制作方法、200910136137.9中公开的玉米芯粉微生物控制方法、200910136138.3中公开的玉米芯载体调质方法、201110057680.7中公开的一种玉米芯粉等。这些发明虽都以玉米芯或紫玉米芯为原料，但均为涉及其中花色苷的稳定性研究。

花色苷作为一类功能性物质，其稳定性较差，对光、热和pH等因素敏感，限制了其在工业中的应用，因此花色苷稳定性研究成为花色苷领域研究热点。如上述部分专利文献公开的利用辅色剂或包埋的方法，是目前提高花色苷稳定性的常用方法，其中，包埋法最为常见，但是上述专利文献均未考察采用梯度浓度多次包埋对花色苷包埋效率、包埋产率及花色苷稳定性的影响，也没有公开花色苷梯度包埋方法；另外，普遍使用的阿拉伯胶浓度高，使得原料成本大幅增加；再者，喷雾干燥时须控制料液浓度或添加抗结剂以避免粘结问题，过程复杂。

花色苷包埋技术方面，目前，国内公开的大多数专利文献均以黑莓、蓝莓、紫薯等为研究对象，未见紫玉米芯包埋的专利文献公开。紫玉米芯是紫玉米加工后的副产物，其富含的花色苷类物质能有效清除自由基，防止紫外光辐射，可用于抗肿瘤、抗衰老及护肤养颜。紫玉米芯来源丰富，成本低，且与常见富含花色苷的植物原料相比，不受季节性影响。

以紫玉米芯花色苷的功能为基础，通过梯度浓度包埋的方法提高花色苷的包埋效率、包埋产率和储存稳定性，降低成本，需要根据食品加工原理设计出一套新的生产方法包埋紫玉米芯花色苷。

发明内容

本发明针对现有技术的不足之处，提供一种紫玉米芯花色苷动态梯度包埋方法。

本发明的目的是提供一种紫玉米芯花色苷动态梯度包埋方法，具体的说是以辛烯基琥珀酸酐改性阿拉伯胶、麦芽糊精和羟丙基β-环糊精为壁材，以水提法并经大孔树脂纯化的紫玉米芯花色苷为芯材，采用动态梯度包埋方式，控制壁材浓度由低到高，实现对花色苷的多次包埋，提高花色苷包埋效率、包埋产率和储存稳定性，同时降低成本，并实现直接喷雾干燥而无须控制料液浓度，简化工艺。本发明涉及的一种紫玉米芯花色苷动态梯度包埋方法通过下述技术方案和步骤实现：

步骤一，壁材的配制，用蒸馏水配制浓度分别为100-130g/L、140-170g/L、180-210g/L的胶体壁材溶液；其中，每升胶体壁材溶液含有20-40g辛烯基琥珀酸酐改性阿拉伯胶、40-100g麦芽糊精、40-100g羟丙基β-环糊精、0.05-0.20g EDTA-2Na；

步骤二，芯材的制备，以含1％柠檬酸的80％乙醇溶液为提取剂，紫玉米芯粉末与提取剂的比例为1:8-1:10W/V,在55℃下提取2次，每次提取时间为60min，得到粗紫玉米芯花色苷溶液a；粗紫玉米芯花色苷溶液a中加入HP20大孔树脂，HP20大孔树脂与粗紫玉米芯花色苷溶液a的比例为1:40-1:70W/V，置于25℃水浴摇床100r/min振荡吸附5h后过滤，再用95％的乙醇溶液洗脱树脂吸附的花色苷，洗脱时间为6-10h，洗脱液经减压去乙醇后用蒸馏水溶解，得到纯化后的紫玉米芯花色苷溶液b；紫玉米芯花色苷溶液b中花色苷的干重含量1.05-1.72g/100g；

步骤三，紫玉米芯花色苷的梯度包埋，将100-130g/L的胶体壁材溶液边搅拌边加入紫玉米芯花色苷溶液b中，壁材与芯材质量比为0.5-0.75:1，于60℃恒温搅拌15-20min后，加入140-170g/L的胶体壁材溶液,壁材与芯材质量比为0.75-1.0:1，于60℃恒温搅拌15-20min后，40MPa压力条件下均质1次，再加入180-210g/L的胶体壁材溶液，壁材与芯材质量比为0.75-1.0:1，40MPa压力条件下均质1次，得到包埋后的紫玉米芯花色苷混合料；

步骤四，干燥，采用喷雾干燥法干燥包埋后的紫玉米芯花色苷混合料，进风温度为180℃,出风温度为85℃，干燥时无需控制混合料浓度。

本发明与现有技术相比较有以下优点：本发明采用梯度包埋法，通过逐步提高壁材浓度的方式，可实现对未包埋的花青素的多次包埋，从而提高紫玉米芯花色苷的包埋效率和产率及储藏稳定性。经测定，紫玉米芯花色苷微胶囊的包埋效率达94-99％、包埋产率达92-96％。与全程等浓度包埋法相比，包埋效率提高了20％-35％，包埋产率提高了25-40％。梯度包埋后的紫玉米芯花色苷在常温光照条件下60-70d后，其保存率可达到90％以上，与全程等浓度包埋法相比，光照稳定时间提高了500-600％。本发明采用辛烯基琥珀酸酐改性阿拉伯胶作为壁材原料之一，与未改性阿拉伯胶相比，该改性阿拉伯胶可明显降低阿拉伯胶的添加量，从而大幅降低包埋成本；同时，该改性阿拉伯胶可明显提高壁材胶体溶液的流动性和成膜效果，从而能在低浓度条件下实现高包埋效率和产率；再者，壁材胶体溶液具有较低粘度特性，可在不控制喷雾干燥料液浓度的情况下有效避免喷雾干燥过程中的料液粘结，降低干燥产品中的水分含量，提高产品储存稳定性。

具体实施方式

实施例1：

(1)壁材的配制用蒸馏水配制浓度分别为100g/L、140g/L、180g/L的胶体壁材溶液。其中，每升100g/L胶体壁材溶液含有20g辛烯基琥珀酸酐改性阿拉伯胶、40g麦芽糊精、40g羟丙基β-环糊精、0.05gEDTA-2Na；每升140g/L胶体壁材溶液含有20g辛烯基琥珀酸酐改性阿拉伯胶、60g麦芽糊精、60g羟丙基β-环糊精、0.05gEDTA-2Na；每升180g/L胶体壁材溶液含有20g辛烯基琥珀酸酐改性阿拉伯胶、80g麦芽糊精、80g羟丙基β-环糊精、0.05gEDTA-2Na；

(2)芯材的制备以含1％柠檬酸的80％乙醇溶液为提取剂，紫玉米芯粉末与提取剂的比例为1:8(W/V),在55℃下提取2次，每次提取时间为60min，得到粗紫玉米芯花色苷溶液(a)。a中加入HP20大孔树脂，HP20大孔树脂与a的比例为1:70(W/V)，置于25℃水浴摇床100r/min振荡吸附5h后过滤，再用95％的乙醇溶液洗脱树脂吸附的花色苷，洗脱时间为6h，洗脱液经减压去乙醇后用蒸馏水溶解，得到纯化后的紫玉米芯花色苷溶液(b)。b中花色苷的含量为1.05g/100g(干重)；

(3)紫玉米芯花色苷的梯度包埋将100g/L的胶体壁材溶液边搅拌边加入b溶液中，壁材与芯材质量比为0.5:1，于60℃恒温搅拌15min后，加入140g/L的胶体壁材溶液,壁材与芯材质量比为0.75:1，于60℃恒温搅拌20min后，40MPa压力条件下均质1次，再加入180g/L的胶体壁材溶液，壁材与芯材质量比为0.75:1，40MPa压力条件下均质1次，得到包埋后的紫玉米芯花色苷混合料。以180g/L的胶体壁材溶液全程等浓度包埋作对比。

(4)干燥采用喷雾干燥法干燥包埋后的紫玉米芯花色苷混合料，进风温度为180℃,出风温度为85℃，干燥时无需控制混合料浓度。

实施例2：

(1)壁材的配制用蒸馏水配制浓度分别为110g/L、150g/L、190g/L的胶体壁材溶液。其中，每升110g/L胶体壁材溶液含有25g辛烯基琥珀酸酐改性阿拉伯胶、45g麦芽糊精、40g羟丙基β-环糊精、0.10gEDTA-2Na；每升150g/L胶体壁材溶液含有25g辛烯基琥珀酸酐改性阿拉伯胶、65g麦芽糊精、60g羟丙基β-环糊精、0.10gEDTA-2Na；每升190g/L胶体壁材溶液含有25g辛烯基琥珀酸酐改性阿拉伯胶、85g麦芽糊精、80g羟丙基β-环糊精、0.10gEDTA-2Na；

(2)芯材的制备以含1％柠檬酸的80％乙醇溶液为提取剂，紫玉米芯粉末与提取剂的比例为1:8(W/V),在55℃下提取2次，每次提取时间为60min，得到粗紫玉米芯花色苷溶液(a)。a中加入HP20大孔树脂，HP20大孔树脂与a的比例为1:60(W/V)，置于25℃水浴摇床100r/min振荡吸附5h后过滤，再用95％的乙醇溶液洗脱树脂吸附的花色苷，洗脱时间为8h，洗脱液经减压去乙醇后用蒸馏水溶解，得到纯化后的紫玉米芯花色苷溶液(b)。b中花色苷的含量为1.27g/100g(干重)；

(3)紫玉米芯花色苷的梯度包埋将110g/L的胶体壁材溶液边搅拌边加入b溶液中，壁材与芯材质量比为0.75:1，于60℃恒温搅拌15min后，加入150g/L的胶体壁材溶液,壁材与芯材质量比为0.75:1，于60℃恒温搅拌20min后，40MPa压力条件下均质1次，再加入190g/L的胶体壁材溶液，壁材与芯材质量比为0.75:1，40MPa压力条件下均质1次，得到包埋后的紫玉米芯花色苷混合料。以190g/L的胶体壁材溶液全程等浓度包埋作对比。

(4)干燥采用喷雾干燥法干燥包埋后的紫玉米芯花色苷混合料，进风温度为180℃,出风温度为85℃，干燥时无需控制混合料浓度。

实施例3：

(1)壁材的配制用蒸馏水配制浓度分别为120g/L、160g/L、200g/L的胶体壁材溶液。其中，每升120g/L胶体壁材溶液含有30g辛烯基琥珀酸酐改性阿拉伯胶、45g麦芽糊精、45g羟丙基β-环糊精、0.10gEDTA-2Na；每升160g/L胶体壁材溶液含有30g辛烯基琥珀酸酐改性阿拉伯胶、65g麦芽糊精、65g羟丙基β-环糊精、0.10gEDTA-2Na；每升200g/L胶体壁材溶液含有30g辛烯基琥珀酸酐改性阿拉伯胶、85g麦芽糊精、85g羟丙基β-环糊精、0.10gEDTA-2Na；

(2)芯材的制备以含1％柠檬酸的80％乙醇溶液为提取剂，紫玉米芯粉末与提取剂的比例为1:9(W/V),在55℃下提取2次，每次提取时间为60min，得到粗紫玉米芯花色苷溶液(a)。a中加入HP20大孔树脂，HP20大孔树脂与a的比例为1:50(W/V)，置于25℃水浴摇床100r/min振荡吸附5h后过滤，再用95％的乙醇溶液洗脱树脂吸附的花色苷，洗脱时间为9h，洗脱液经减压去乙醇后用蒸馏水溶解，得到纯化后的紫玉米芯花色苷溶液(b)。b中花色苷的含量为1.46g/100g(干重)；

(3)紫玉米芯花色苷的梯度包埋将120g/L的胶体壁材溶液边搅拌边加入b溶液中，壁材与芯材质量比为0.75:1，于60℃恒温搅拌15min后，加入160g/L的胶体壁材溶液,壁材与芯材质量比为0.75:1，于60℃恒温搅拌20min后，40MPa压力条件下均质1次，再加入200g/L的胶体壁材溶液，壁材与芯材质量比为0.75:1，40MPa压力条件下均质1次，得到包埋后的紫玉米芯花色苷混合料。以200g/L的胶体壁材溶液全程等浓度包埋作对比。

(4)干燥采用喷雾干燥法干燥包埋后的紫玉米芯花色苷混合料，进风温度为180℃,出风温度为85℃，干燥时无需控制混合料浓度。

实施例4：

(1)壁材的配制用蒸馏水配制浓度分别为130g/L、170g/L、210g/L的胶体壁材溶液。其中，每升130g/L胶体壁材溶液含有35g辛烯基琥珀酸酐改性阿拉伯胶、50g麦芽糊精、45g羟丙基β-环糊精、0.15gEDTA-2Na；每升170g/L胶体壁材溶液含有35g辛烯基琥珀酸酐改性阿拉伯胶、70g麦芽糊精、65g羟丙基β-环糊精、0.15gEDTA-2Na；每升210g/L胶体壁材溶液含有35g辛烯基琥珀酸酐改性阿拉伯胶、90g麦芽糊精、85g羟丙基β-环糊精、0.15gEDTA-2Na；

(2)芯材的制备以含1％柠檬酸的80％乙醇溶液为提取剂，紫玉米芯粉末与提取剂的比例为1:10(W/V),在55℃下提取2次，每次提取时间为60min，得到粗紫玉米芯花色苷溶液(a)。a中加入HP20大孔树脂，HP20大孔树脂与a的比例为1:40(W/V)，置于25℃水浴摇床100r/min振荡吸附5h后过滤，再用95％的乙醇溶液洗脱树脂吸附的花色苷，洗脱时间为9h，洗脱液经减压去乙醇后用蒸馏水溶解，得到纯化后的紫玉米芯花色苷溶液(b)。b中花色苷的含量为1.66g/100g(干重)；

(3)紫玉米芯花色苷的梯度包埋将130g/L的胶体壁材溶液边搅拌边加入b溶液中，壁材与芯材质量比为1:1，于60℃恒温搅拌15min后，加入170g/L的胶体壁材溶液,壁材与芯材质量比为1:1，于60℃恒温搅拌20min后，40MPa压力条件下均质1次，再加入210g/L的胶体壁材溶液，壁材与芯材质量比为1:1，40MPa压力条件下均质1次，得到包埋后的紫玉米芯花色苷混合料。以210g/L的胶体壁材溶液全程等浓度包埋作对比。

(4)干燥采用喷雾干燥法干燥包埋后的紫玉米芯花色苷混合料，进风温度为180℃,出风温度为85℃，干燥时无需控制混合料浓度。

实施例5：

(1)壁材的配制用蒸馏水配制浓度分别为140g/L、180g/L、220g/L的胶体壁材溶液。其中，每升140g/L胶体壁材溶液含有40g辛烯基琥珀酸酐改性阿拉伯胶、50g麦芽糊精、50g羟丙基β-环糊精、0.2gEDTA-2Na；每升180g/L胶体壁材溶液含有40g辛烯基琥珀酸酐改性阿拉伯胶、70g麦芽糊精、70g羟丙基β-环糊精、0.2gEDTA-2Na；每升220g/L胶体壁材溶液含有40g辛烯基琥珀酸酐改性阿拉伯胶、90g麦芽糊精、90g羟丙基β-环糊精、0.2gEDTA-2Na；

(2)芯材的制备以含1％柠檬酸的80％乙醇溶液为提取剂，紫玉米芯粉末与提取剂的比例为1:10(W/V),在55℃下提取2次，每次提取时间为60min，得到粗紫玉米芯花色苷溶液(a)。a中加入HP20大孔树脂，HP20大孔树脂与a的比例为1:40(W/V)，置于25℃水浴摇床100r/min振荡吸附5h后过滤，再用95％的乙醇溶液洗脱树脂吸附的花色苷，洗脱时间为10h，洗脱液经减压去乙醇后用蒸馏水溶解，得到纯化后的紫玉米芯花色苷溶液(b)。b中花色苷的含量为1.72g/100g(干重)；

(3)紫玉米芯花色苷的梯度包埋将140g/L的胶体壁材溶液边搅拌边加入b溶液中，壁材与芯材质量比为1:1，于60℃恒温搅拌15min后，加入180g/L的胶体壁材溶液,壁材与芯材质量比为1:1，于60℃恒温搅拌20min后，40MPa压力条件下均质1次，再加入220g/L的胶体壁材溶液，壁材与芯材质量比为1:1，40MPa压力条件下均质1次，得到包埋后的紫玉米芯花色苷混合料。以220g/L的胶体壁材溶液全程等浓度包埋作对比。

(4)干燥采用喷雾干燥法干燥包埋后的紫玉米芯花色苷混合料，进风温度为180℃,出风温度为85℃，干燥时无需控制混合料浓度。

对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种紫玉米芯花色苷动态梯度包埋方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，壁材的配制，用蒸馏水配制浓度分别为100-130g/L、140-170g/L、180-210g/L的胶体壁材溶液；其中，每升胶体壁材溶液含有20-40g辛烯基琥珀酸酐改性阿拉伯胶、40-100g麦芽糊精、40-100g羟丙基β-环糊精、0.05-0.20gEDTA-2Na；

步骤二，芯材的制备，以含1％柠檬酸的80％乙醇溶液为提取剂，紫玉米芯粉末与提取剂的比例为1:8-1:10W/V,在55℃下提取2次，每次提取时间为60min，得到粗紫玉米芯花色苷溶液a；粗紫玉米芯花色苷溶液a中加入HP20大孔树脂，HP20大孔树脂与粗紫玉米芯花色苷溶液a的比例为1:40-1:70W/V，置于25℃水浴摇床100r/min振荡吸附5h后过滤，再用95％的乙醇溶液洗脱树脂吸附的花色苷，洗脱时间为6-10h，洗脱液经减压去乙醇后用蒸馏水溶解，得到纯化后的紫玉米芯花色苷溶液b；紫玉米芯花色苷溶液b中花色苷的干重含量1.05-1.72g/100g；

步骤三，紫玉米芯花色苷的梯度包埋，将100-130g/L的胶体壁材溶液边搅拌边加入紫玉米芯花色苷溶液b中，壁材与芯材质量比为0.5-0.75:1，于60℃恒温搅拌15-20min后，加入140-170g/L的胶体壁材溶液,壁材与芯材质量比为0.75-1.0:1，于60℃恒温搅拌15-20min后，40MPa压力条件下均质1次，再加入180-210g/L的胶体壁材溶液，壁材与芯材质量比为0.75-1.0:1，40MPa压力条件下均质1次，得到包埋后的紫玉米芯花色苷混合料；

步骤四，干燥，采用喷雾干燥法干燥包埋后的紫玉米芯花色苷混合料，进风温度为180℃,出风温度为85℃，干燥时无需控制混合料浓度。