本發(fā)明屬于微膠囊制備的
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種通過γ-CGTase催化淀粉產(chǎn)物用作壁材制備β-胡蘿卜素微膠囊的方法。
背景技術(shù)：
：據(jù)報道環(huán)糊精因具有環(huán)內(nèi)疏水、環(huán)外親水的性質(zhì)，能夠?qū)κ杷晕镔|(zhì)發(fā)生包埋而起到穩(wěn)定作用，作為一種良好的壁材越來越廣泛地應(yīng)用于微膠囊的
技術(shù)領(lǐng)域：
。環(huán)糊精多來源于淀粉的酶解，即通過環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶(CGTase)，將淀粉轉(zhuǎn)化為環(huán)糊精，目前大多數(shù)的CGTase作用淀粉生成的產(chǎn)物均為α、β、γ三種環(huán)糊精的混合物。但CGTase催化淀粉的效率通常不高，一般小于50％，即50％的非環(huán)狀成分作為副產(chǎn)物在反應(yīng)后期被分離出去，這不僅造成了原料利用率低，而且剩余的副產(chǎn)物很難被直接再利用，從而進一步加大了環(huán)糊精的成本，嚴(yán)重地限制了環(huán)糊精行業(yè)的發(fā)展。僅有少量報道利用環(huán)糊精復(fù)合物作為包埋主體發(fā)揮了較好的包埋作用?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，來自于菌株AlkalophilicBacillussp.G-825-6的γ-CGTase能夠催化淀粉產(chǎn)生β-CD及γ-CD，不產(chǎn)生α-CD，且β-CD與γ-CD的比例為1:1左右。然而，目前沒有關(guān)于來自嗜堿芽孢桿菌Bacillussp.G-825-6菌株的γ-CGTase修飾淀粉產(chǎn)物直接利用的相關(guān)報道，也沒有利用環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶催化淀粉的產(chǎn)物不經(jīng)過分離、純化直接用于微膠囊的包埋的相關(guān)報道。綜上，如何進一步簡化生產(chǎn)工藝、降低生產(chǎn)成本、實現(xiàn)資源的充分利用成為本領(lǐng)域急需解決的一大難題。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明人提供了一種通過CGTase催化淀粉產(chǎn)物用作壁材制備β-胡蘿卜素微膠囊的方法。具體技術(shù)方案如下所述：本發(fā)明提供了一種制備β-胡蘿卜素微膠囊的方法，利用γ-環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶即γ-CGTase對淀粉底物進行催化反應(yīng)，將催化后的所有產(chǎn)物直接用于β-胡蘿卜素的包埋反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后進行冷凍干燥，從而制備得到β-胡蘿卜素微膠囊；其中，γ-CGTase來自于嗜堿芽孢桿菌AlkalophilicBacillussp.G-825-6菌株，所述淀粉為木薯淀粉、土豆淀粉或者玉米淀粉；上述催化反應(yīng)的具體步驟如下：取淀粉作為底物，加入去離子水加熱糊化，制成濃度為1％-4％(w/v)的溶液，冷卻到室溫，取1mL底物加入2-8U/g的γ-CGTase恒溫反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后采用沸水浴進行滅酶處理，離心，取上清液進行冷凍干燥；優(yōu)選地，上述淀粉溶液的濃度為4％，加酶量為4U/g；優(yōu)選地，所述恒溫反應(yīng)的時間為23-25h，沸水浴處理的時間為10-12min，更優(yōu)選地，恒溫反應(yīng)置于恒溫震蕩混勻器上進行；優(yōu)選地，所述離心的條件是轉(zhuǎn)速為5000-5200rpm，時間為10-12min。優(yōu)選地，冷凍干燥是在冷凍干燥機中干燥48h，然后收集樣品稍研磨，保存于4℃的環(huán)境中，例如存于自封袋中在4℃的冰箱中保存；優(yōu)選地，所述的包埋反應(yīng)是按照質(zhì)量比為1:1-4:1稱取催化反應(yīng)后的酶解產(chǎn)物與β-胡蘿卜素，以酶解產(chǎn)物作為壁材，以β-胡蘿卜素作為芯材，加水溶解使固形物含量為24-26％，充氮氣保護，超聲處理，混勻后反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后冷卻，冷凍干燥得到微膠囊。優(yōu)選地，所述超聲處理的條件為200-230W超聲8-12min。優(yōu)選地，混勻后反應(yīng)的條件是在45-55℃下反應(yīng)1-5h，較優(yōu)選地，反應(yīng)時間為3h，更優(yōu)選地，混勻是置于震蕩混勻器中進行，轉(zhuǎn)速為800rpm。本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于：現(xiàn)有技術(shù)中在進行微膠囊制備的工藝過程中，通常會選擇環(huán)糊精或者淀粉，沒有任何使用酶催化產(chǎn)物的操作步驟；本發(fā)明所提供的制備β-胡蘿卜素微膠囊的方法打破傳統(tǒng)思維，使CGTase催化淀粉后的所有產(chǎn)物不經(jīng)過分離純化、直接用于包埋，因此利用率接近100％。本發(fā)明利用特殊菌株產(chǎn)的酶即AlkalophilicBacillussp.G-825-6菌株的γ-CGTase催化淀粉，酶解后的產(chǎn)物為β-CD、γ-CD與非環(huán)狀成分的混合物，其中γ-CD的產(chǎn)率約為20％左右，其余非環(huán)狀成分主要為分子量約105的糊精。淀粉經(jīng)酶催化后轉(zhuǎn)化成環(huán)糊精和糊精，這兩種物質(zhì)都有包埋效果，但在單獨使用時，糊精由于鏈長太短無法完全形成包合物，故包埋效果不好；而環(huán)糊精中β-CD的水溶性太差，不能滿足產(chǎn)品性能要求，γ-CD分離純化步驟難，從而導(dǎo)致包埋成本太高。采用本發(fā)明所提供的方法省去了γ-CD分離純化的步驟，綜合了環(huán)糊精和糊精兩者共同的優(yōu)勢，能夠降低環(huán)糊精的生產(chǎn)成本，同時發(fā)揮環(huán)糊精的包埋作用，用該方法制備的β-胡蘿卜素微膠囊成本低，微膠囊化效果與β-CD相當(dāng)，微膠囊化成本低，微膠囊產(chǎn)品的水溶性更好。附圖說明圖1為實施例1中γ-CGTase催化淀粉產(chǎn)物分子量測定的凝膠色譜圖。具體實施方式下面結(jié)合說明書附圖和具體實施方式，對本發(fā)明的技術(shù)方案進一步具體的描述。實施例1(1)取木薯淀粉做為底物，加入去離子水加熱糊化，制成濃度為1％(w/v)的溶液，冷卻到室溫，取1mL底物加入2U/gCGTase，置于恒溫震蕩混勻器上反應(yīng)24h，結(jié)束后沸水浴滅酶10min。然后5000r/min離心10min，放入冷凍干燥機中干燥48h，樣品收集后，稍研磨存于自封袋中4℃冰箱保存。(2)按照質(zhì)量比為1:1稱量酶解產(chǎn)物、β-胡蘿卜素，然后加入水溶解，使固形物含量為25％，充氮氣保護，200W超聲10min，置于震蕩混勻器中800r/min，50℃反應(yīng)1h后冷卻，冷凍干燥后得到微膠囊。步驟(1)中CGTase催化淀粉產(chǎn)物后采用凝膠色譜的方法測定分子量，具體結(jié)果如圖1所示；經(jīng)分析計算得知產(chǎn)物重均分子量為4.9×105Da，即催化后的產(chǎn)物除了γ-CD主要是糊精。圖1為γ-CGTase催化淀粉產(chǎn)物分子量測定的凝膠色譜圖，其測定的具體條件為：取樣品配制1mg/mL的溶液，用0.45μm的膜過濾器(水系統(tǒng))過濾，然后采用HPSEC-MALLS-RI系統(tǒng)分析分子量，流動相為溶解0.02％NaN3溶液的0.3M的硝酸鈉溶液，保持在50℃下以0.5毫升/分鐘的流速。測定結(jié)果使用ASTRA軟件(version5.3.4，WyattTechnology，SantaBarbara，CA，USA)來計算樣品的重均分子量(Mw)。實施例2(1)取木薯淀粉做為底物，加入去離子水加熱糊化，制成濃度為2％(w/v)的溶液，冷卻到室溫，取1mL底物加入8U/gCGTase，置于恒溫震蕩混勻器上反應(yīng)24h，結(jié)束后沸水浴滅酶10min。然后5000r/min離心10min，放入冷凍干燥機中干燥48h，樣品收集后，稍研磨存于自封袋中4℃冰箱保存。(2)按照質(zhì)量比為2:1稱量酶解產(chǎn)物、β-胡蘿卜素，然后加入水溶解，使固形物含量為25％，充氮氣保護，200W超聲10min，置于震蕩混勻器中800r/min，50℃反應(yīng)5h后冷卻，冷凍干燥后得到微膠囊。實施例3(1)取木薯淀粉做為底物，加入去離子水加熱糊化，制成濃度為4％(w/v)的溶液，冷卻到室溫，取1mL底物加入4U/gCGTase，置于恒溫震蕩混勻器上反應(yīng)24h，結(jié)束后沸水浴滅酶10min。然后5000r/min離心10min，放入冷凍干燥機中干燥48h，樣品收集后，稍研磨存于自封袋中4℃冰箱保存。(2)按照質(zhì)量比為4:1稱量酶解產(chǎn)物、β-胡蘿卜素，然后加入水溶解，使固形物含量為25％，充氮氣保護，200W超聲10min，置于震蕩混勻器中800r/min，50℃反應(yīng)3h后冷卻，冷凍干燥后得到微膠囊。對上述實施例1-3步驟(1)中制備獲得的酶解產(chǎn)物進行溶解度的測定，并對步驟(2)中制備獲得的微膠囊產(chǎn)品進行包埋率的測定，具體測定方法與結(jié)果分析如下所示：1、溶解度的測定參照中國藥典原料藥溶解度的測定方法進行溶解度的測定。2、包埋率的測定包合物中的β-胡蘿卜素量＝產(chǎn)品中β-胡蘿卜素總量-產(chǎn)品表面β-胡蘿卜素量產(chǎn)品中β-胡蘿卜素總量的測定：稱取0.02g包埋產(chǎn)物用少量水溶解，加入丙酮：石油醚(1:1)溶液200W超聲10min，使胡蘿卜素轉(zhuǎn)移至有機相中，用無水硫酸鈉脫水離心，然后定容，至330nm測定吸光值。產(chǎn)品表面β-胡蘿卜素量的測定：稱取0.02g包埋產(chǎn)物加入5mL左右正己烷，震蕩1min左右離心取上清液，重復(fù)洗滌2-3次至上層清液變?yōu)榈S色或無色，然后將上層清液合并，用氮氣吹干，將β-胡蘿卜素復(fù)溶于丙酮：石油醚(1:1)溶液中，定容測定吸光值。測定結(jié)果如表1所示，其中對照例選擇β-環(huán)糊精為壁材進行微膠囊的包埋，測定了β-環(huán)糊精的溶解度以及β-胡蘿卜素微膠囊的包埋率，對照例的具體實驗方法和結(jié)果測定參見參考文獻：陳發(fā)河，吳光斌，陳志輝.天然胡蘿卜素β-環(huán)糊精微膠囊制備工藝的研究[J].中國食品學(xué)報，2006，6(1)：110-115。表1壁材的溶解度與微膠囊包埋率的測定結(jié)果工藝方法溶解度(單位：g/100ml)包埋率(單位：％)實施例12747.63實施例22750.08實施例32851.15對照例1.8943.40以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，任何未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3