一種穩(wěn)定性高的蛋白質(zhì)-殼聚糖復(fù)凝聚交聯(lián)微膠囊及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明屬于包埋技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種穩(wěn)定性高的蛋白質(zhì)-殼聚糖復(fù)凝聚交聯(lián)微膠囊及其制備方法。

背景技術(shù)：
微囊化是提高芯材穩(wěn)定性、實(shí)現(xiàn)控釋和改變其物理狀態(tài)的有效手段。微囊化的方法有很多種，包括噴霧干燥法、擠壓法、流化床法和復(fù)凝聚法等，噴霧干燥是食品工業(yè)中最常用的方法，但是復(fù)凝聚法已引起了人們極大的興趣。復(fù)凝聚是發(fā)生在膠體溶液中的一種現(xiàn)象，其利用兩種帶不同電荷的聚電解質(zhì)通過(guò)靜電相互作用產(chǎn)生沉淀的原理來(lái)達(dá)到芯材包埋的目的，目前在食品領(lǐng)域最常見(jiàn)的復(fù)凝聚體系為蛋白質(zhì)-多糖組合。復(fù)凝聚微囊化法具有包埋效率高、控釋性強(qiáng)等特點(diǎn)，而且所用聚電解質(zhì)為天然大分子，因此具有極佳的生物相容性及安全性，在食品領(lǐng)域有很大的應(yīng)用潛力。由于復(fù)凝聚相的形成是基于聚電解質(zhì)之間的靜電相互作用，其機(jī)械強(qiáng)度較差，而且在偏離復(fù)凝聚反應(yīng)最適pH值時(shí)易發(fā)生解離，因此必須進(jìn)行交聯(lián)以提高其穩(wěn)定性。能夠引起蛋白質(zhì)發(fā)生共價(jià)交聯(lián)的物質(zhì)理論上均可用于復(fù)凝聚相的交聯(lián)。目前報(bào)道最多的是基于蛋白質(zhì)的交聯(lián)劑，最常用且效果最好的是戊二醛，但是該化合物具有毒性，并不適合在食品工業(yè)中使用。谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶能催化蛋白質(zhì)之間的交聯(lián)反應(yīng)，而且廉價(jià)易得，但是其所需反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，且對(duì)很多復(fù)凝聚體系的交聯(lián)效果不如戊二醛。安全、高效且廉價(jià)的交聯(lián)劑或交聯(lián)方法已成為制約復(fù)凝聚微囊化技術(shù)在食品工業(yè)中應(yīng)用的重要因素之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種穩(wěn)定性高的蛋白質(zhì)-殼聚糖復(fù)凝聚交聯(lián)微膠囊及其制備方法。本發(fā)明以蛋白質(zhì)和殼聚糖分別為聚陰離子和聚陽(yáng)離子構(gòu)成微膠囊壁材，通過(guò)復(fù)凝聚法制備微膠囊，再將微膠囊粉末與還原糖混合均勻，通過(guò)控制環(huán)境相對(duì)濕度、加熱溫度和時(shí)間，殼聚糖可分別與蛋白質(zhì)和還原糖發(fā)生美拉德反應(yīng)引發(fā)交聯(lián)。所制備的微膠囊克服了現(xiàn)有技術(shù)中復(fù)凝聚微膠囊機(jī)械強(qiáng)度較差、在偏離復(fù)凝聚反應(yīng)最適pH值時(shí)易發(fā)生解離而失去穩(wěn)定性的問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種穩(wěn)定性高的蛋白質(zhì)-殼聚糖復(fù)凝聚交聯(lián)微膠囊的制備方法，它包括以下步驟：（1）將芯材與蛋白質(zhì)溶液混合，高速分散形成O/W型乳狀液；所述O/W型乳狀液中芯材與蛋白質(zhì)的質(zhì)量比為1:5-1:1；（2）再向所述O/W型乳狀液中加入殼聚糖溶液，所述蛋白質(zhì)與殼聚糖的質(zhì)量比為9:1-3:1，低速攪拌，調(diào)節(jié)pH值，蛋白質(zhì)與殼聚糖通過(guò)靜電相互作用發(fā)生復(fù)凝聚反應(yīng)，形成復(fù)凝聚相沉降在芯材乳滴周圍而得到微膠囊懸浮液；（3）離心收集微膠囊，冷凍干燥得到微膠囊粉末；（4）按照所述微膠囊粉末與還原糖質(zhì)量比10:1-1:1將兩者混合均勻，在相對(duì)濕度為11.1%-63.1%和溫度50-80℃下殼聚糖分別與蛋白質(zhì)和還原糖發(fā)生美拉德反應(yīng)引發(fā)交聯(lián)制得所述復(fù)凝聚交聯(lián)微膠囊。對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：所述步驟（1）中芯材為VE或辣椒紅色素。對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：所述步驟（1）中蛋白質(zhì)為大豆分離蛋白、豌豆分離蛋白、酪蛋白、牛血清白蛋白、乳球蛋白、絲蛋白、明膠或乳清分離蛋白中的至少一種。對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：所述步驟（2）中調(diào)節(jié)pH為5.5-6.5。對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：所述步驟（2）中復(fù)凝聚反應(yīng)的溫度為25-55℃。對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：所述步驟（2）中復(fù)凝聚反應(yīng)的時(shí)間為15-60min。對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：所述步驟（4）中還原糖為葡萄糖、核糖、甘露糖、木糖、半乳糖或阿拉伯糖中的至少一種。對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：所述步驟（4）中美拉德反應(yīng)時(shí)間為4-12h。本發(fā)明還提供了所述的制備方法制得穩(wěn)定性高的蛋白質(zhì)-殼聚糖復(fù)凝聚交聯(lián)微膠囊。所述的微膠囊在pH4.0的鹽酸溶液中不溶解但可發(fā)生溶脹，浸泡2h后的芯材釋放率為11.5%-17.6%。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：1、本發(fā)明采用蛋白質(zhì)和殼聚糖構(gòu)成復(fù)凝聚體系來(lái)制備微膠囊，將干燥的微膠囊粉末與還原糖混合均勻，此時(shí)殼聚糖將蛋白質(zhì)與還原糖從空間上隔開(kāi)，在一定相對(duì)濕度和溫度下殼聚糖可分別與蛋白質(zhì)和還原糖發(fā)生美拉德反應(yīng)引發(fā)微膠囊交聯(lián)，從而提高其在pH4.0溶液中的穩(wěn)定性。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中復(fù)凝聚微膠囊機(jī)械強(qiáng)度較差、在偏離復(fù)凝聚反應(yīng)最適pH值時(shí)易發(fā)生解離而失去穩(wěn)定性的問(wèn)題。2、殼聚糖含有豐富的游離–NH2，可與還原糖發(fā)生美拉德反應(yīng)而引起殼聚糖發(fā)生交聯(lián)。另外，殼聚糖含有還原性末端，也可直接與蛋白質(zhì)發(fā)生美拉德反應(yīng)生成高分子復(fù)合物。本發(fā)明是利用殼聚糖在美拉德反應(yīng)中這種獨(dú)特的性質(zhì)而對(duì)蛋白質(zhì)-殼聚糖復(fù)凝聚微膠囊體系進(jìn)行交聯(lián)，從而提高其穩(wěn)定性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)的交聯(lián)程度更高，所得微膠囊的穩(wěn)定性更好。3、本發(fā)明操作步驟簡(jiǎn)便，不需要像現(xiàn)有交聯(lián)技術(shù)中要調(diào)節(jié)微膠囊的pH值而容易導(dǎo)致微膠囊壁材離解，也不需要像現(xiàn)有技術(shù)中添加醛類有毒試劑作為交聯(lián)劑而不適用于食品工業(yè)，而僅僅只需控制還原糖種類及添加量、相對(duì)濕度、反應(yīng)溫度和時(shí)間即可。本發(fā)明生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單易行、安全高效，易于規(guī)模化生產(chǎn)，對(duì)于包埋熱穩(wěn)定性較好的芯材具有廣闊的市場(chǎng)前景。結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明的具體實(shí)施方式后，本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明的穩(wěn)定性高的蛋白質(zhì)-殼聚糖復(fù)凝聚交聯(lián)微膠囊的制備工藝流程圖。具體實(shí)施方式首先配制蛋白質(zhì)溶液：將一定質(zhì)量的蛋白質(zhì)溶解于pH7.0以上的水溶液中，制備得到所需濃度（w/v）的蛋白質(zhì)溶液作為聚陰離子溶液；然后將殼聚糖溶解在1%（w/v）的醋酸溶液中，磁力攪拌4h，得到1%（w/v）的殼聚糖溶液，以此溶液為聚陽(yáng)離子貯備液，使用前用1%（w/v）的醋酸溶液將殼聚糖溶液稀釋到所需濃度。下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。實(shí)施例1本實(shí)施例穩(wěn)定性高的蛋白質(zhì)-殼聚糖復(fù)凝聚交聯(lián)微膠囊的制備方法包括以下步驟：1、將芯材維生素E（VE）添加到2.4%（w/v）的大豆分離蛋白（SPI）溶液中，VE與SPI的質(zhì)量比為1:2，在45℃、12000r/min條件下高速分散乳化15min，形成均勻的O/W型VE乳狀液；2、將0.6%（w/v）的殼聚糖溶液加入到上述O/W型乳狀液中，加入的所述殼聚糖溶液體積與所述乳狀液體積相等，保持SPI與殼聚糖的質(zhì)量比為4:1，用10%（w/v）NaOH溶液調(diào)節(jié)混合液的pH到6.5，25℃、300r/min攪拌15min，使SPI與殼聚糖通過(guò)靜電相互作用發(fā)生復(fù)凝聚反應(yīng)，形成的復(fù)凝聚相沉降在VE乳滴周圍而得到微膠囊懸浮液；3、3000r/min離心5min，收集濕VE微膠囊，冷凍干燥獲得VE微膠囊粉末；4、在干燥器下層放置氯化鋰飽和鹽溶液控制相對(duì)濕度為11.1±0.3%，將所述微膠囊粉末與半乳糖按質(zhì)量比1:1混合均勻后放入干燥器上層，密封干燥器，此時(shí)殼聚糖將SPI與半乳糖從空間上隔開(kāi)，然后放置于50℃恒溫箱中加熱12h，使殼聚糖分別與SPI和半乳糖發(fā)生美拉德反應(yīng)而引起交聯(lián)，而半乳糖與SPI之間卻無(wú)法接觸和發(fā)生反應(yīng)。同時(shí)設(shè)置對(duì)照組，未經(jīng)過(guò)美拉德反應(yīng)交聯(lián)的VE微膠囊在pH4.0的鹽酸溶液中浸泡2h后，壁材離解且VE的累積釋放率高達(dá)65.2%。本實(shí)施例制備的VE微膠囊在pH4.0的鹽酸溶液中浸泡2h后，VE的累積釋放率僅為11.5%。實(shí)施例2本實(shí)施例穩(wěn)定性高的蛋白質(zhì)-殼聚糖復(fù)凝聚交聯(lián)微膠囊的制備方法包括以下步驟：1、將芯材VE添加到0.09%（w/v）豌豆分離蛋白（PPI）溶液中，VE與PPI的質(zhì)量比為1:5，在35℃、10000r/min條件下高速分散乳化10min，形成均勻的O/W型VE乳狀液；2、將0.01%（w/v）的殼聚糖溶液加入到上述O/W型乳狀液中，加入的所述殼聚糖溶液體積與所述乳狀液體積相等，保持PPI與殼聚糖的質(zhì)量比為9:1，用10%（w/v）NaOH溶液調(diào)節(jié)混合液的pH到6.2，35℃、300r/min攪拌20min，使PPI與殼聚糖通過(guò)靜電相互作用發(fā)生復(fù)凝聚反應(yīng)，形成的復(fù)凝聚相沉降在VE乳滴周圍而得到微膠囊懸浮液；3、3000r/min離心5min，收集濕VE微膠囊，冷凍干燥獲得VE微膠囊粉末；4、在干燥器下層放置碘化鉀飽和鹽溶液控制相對(duì)濕度為63.1±0.4%，將所述微膠囊粉末與葡萄糖按質(zhì)量比10:1混合均勻后放入干燥器上層，密封干燥器，然后放置于60℃恒溫箱中加熱8h，使殼聚糖分別與PPI和葡萄糖發(fā)生美拉德反應(yīng)而引起交聯(lián)，而葡萄糖與PPI之間卻無(wú)法接觸和發(fā)生反應(yīng)。同時(shí)設(shè)置對(duì)照組，未經(jīng)過(guò)美拉德反應(yīng)交聯(lián)的VE微膠囊在pH4.0的鹽酸溶液中浸泡2h后，壁材離解且VE的累積釋放率高達(dá)68.5%。本實(shí)施例制備的VE微膠囊在pH4.0的鹽酸溶液中浸泡2h后，VE的累積釋放率僅為17.6%。實(shí)施例3本實(shí)施例穩(wěn)定性高的蛋白質(zhì)-殼聚糖復(fù)凝聚交聯(lián)微膠囊的制備方法包括以下步驟：1、將芯材辣椒紅色素添加到2.0%（w/v）的明膠溶液中，辣椒紅色素與明膠的質(zhì)量比為1:3，在55℃、12000r/min條件下高速分散乳化20min，形成均勻的O/W型辣椒紅色素乳狀液；2、將0.4%（w/v）的殼聚糖溶液加入到上述O/W型乳狀液中，加入的所述殼聚糖溶液體積與所述乳狀液體積相等，保持明膠與殼聚糖的質(zhì)量比為5:1，用10%（w/v）NaOH溶液調(diào)節(jié)混合液的pH到6.0，55℃、400r/min攪拌60min，使明膠與殼聚糖通過(guò)靜電相互作用發(fā)生復(fù)凝聚反應(yīng)，形成的復(fù)凝聚相沉降在辣椒紅色素乳滴周圍而得到微膠囊懸浮液；3、3000r/min離心5min，收集濕辣椒紅色素微膠囊，冷凍干燥獲得辣椒紅色素微膠囊粉末；4、在干燥器下層放置溴化鈉飽和鹽溶液控制相對(duì)濕度為49.7±1.1%，將所述微膠囊粉末與木糖按質(zhì)量比4:1混合均勻后放入干燥器上層，密封干燥器，然后放置于70℃恒溫箱中加熱6h，使殼聚糖分別與明膠和木糖發(fā)生美拉德反應(yīng)而引起交聯(lián)，而木糖與明膠之間卻無(wú)法接觸和發(fā)生反應(yīng)。同時(shí)設(shè)置對(duì)照組，未經(jīng)過(guò)美拉德反應(yīng)交聯(lián)的辣椒紅色素微膠囊在pH4.0的鹽酸溶液中浸泡2h后，壁材離解且辣椒紅色素的累積釋放率高達(dá)57.6%。本實(shí)施例制備的辣椒紅色素微膠囊在pH4.0的鹽酸溶液中浸泡2h后，辣椒紅色素的累積釋放率僅為14.5%。實(shí)施例4本實(shí)施例穩(wěn)定性高的蛋白質(zhì)-殼聚糖復(fù)凝聚交聯(lián)微膠囊的制備方法包括以下步驟：1、將芯材辣椒紅色素添加到3.0%（w/v）的乳清分離蛋白（WPI）溶液中，辣椒紅色素與WPI的質(zhì)量比為1:1，在35℃、11000r/min條件下高速分散乳化15min，形成均勻的O/W型辣椒紅色素乳狀液；2、將1.0%（w/v）的殼聚糖溶液加入到上述O/W型乳狀液中，加入的所述殼聚糖溶液體積與所述乳狀液體積相等，保持WPI與殼聚糖的質(zhì)量比為3:1，用10%（w/v）NaOH溶液調(diào)節(jié)混合液的pH到5.5，45℃、300r/min攪拌30min，使WPI與殼聚糖通過(guò)靜電相互作用發(fā)生復(fù)凝聚反應(yīng)，形成的復(fù)凝聚相沉降在辣椒紅色素乳滴周圍而得到微膠囊懸浮液；3、3000r/min離心5min，收集濕辣椒紅色素微膠囊，冷凍干燥獲得辣椒紅色素微膠囊粉末；4、在干燥器下層放置氯化鎂飽和鹽溶液控制相對(duì)濕度為26.1±0.4%，將所述微膠囊粉末與阿拉伯糖按質(zhì)量比2:1混合均勻后放入干燥器上層，密封干燥器，然后放置于80℃恒溫箱中加熱4h，使殼聚糖分別與WPI和阿拉伯糖發(fā)生美拉德反應(yīng)而引起交聯(lián)，而阿拉伯糖與明膠之間卻無(wú)法接觸和發(fā)生反應(yīng)。同時(shí)設(shè)置對(duì)照組，未經(jīng)過(guò)美拉德反應(yīng)交聯(lián)的辣椒紅色素微膠囊在pH4.0的鹽酸溶液中浸泡2h后，壁材離解且辣椒紅色素的累積釋放率高達(dá)53.4%。本實(shí)施例制備的辣椒紅色素微膠囊在pH4.0的鹽酸溶液中浸泡2h后，辣椒紅色素的累積釋放率僅為13.7%。表1為本發(fā)明中實(shí)施例1-4制備的交聯(lián)微膠囊在pH4.0的鹽酸溶液中浸泡2h后的芯材累積釋放率（%）實(shí)施例序號(hào)壁材組成芯材還原糖加熱方式pH4.0的鹽酸溶液中浸泡2h后的芯材累積釋放率（%）1對(duì)照大豆分離蛋白-殼聚糖VE無(wú)冷凍干燥65.21大豆分離蛋白-殼聚糖VE半乳糖先冷凍干燥，再在相對(duì)濕度11.1±0.3%、50℃下加熱12h11.52對(duì)照豌豆分離蛋白-殼聚糖VE無(wú)冷凍干燥68.52豌豆分離蛋白-殼聚糖VE葡萄糖先冷凍干燥，再在相對(duì)濕度63.1±0.4%、60℃下加熱8h17.63對(duì)照明膠-殼聚糖辣椒紅色素?zé)o冷凍干燥57.63明膠-殼聚糖辣椒紅色素木糖先冷凍干燥，再在相對(duì)濕度49.7±1.1%、70℃下加熱6h14.54對(duì)照乳清分離蛋白-殼聚糖辣椒紅色素?zé)o冷凍干燥53.44乳清分離蛋白-殼聚糖辣椒紅色素阿拉伯糖先冷凍干燥，再在相對(duì)濕度26.1±0.4%、80℃下加熱4h13.7以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其進(jìn)行限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明所要求保護(hù)的技術(shù)方案的精神和范圍。