一种高生物利用度黄色系β-胡萝卜素粉的制备方法与流程

本发明涉及一种类胡萝卜素粉的制备方法，尤其涉及一种高生物利用度黄色系β-胡萝卜素粉的制备方法。

背景技术：

1、类胡萝卜素是一类带有多个不饱和键的多烯化合物，其可以用作食品中的功能性保健成分或着色剂，如α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、8'-阿朴-β-胡萝卜醛、8'-阿朴-β-胡萝卜酸乙基酯、角黄素、虾青素、番茄红素、叶黄素、玉米黄质或藏红花素等。

2、类胡萝卜素微胶囊制剂的制备过程一般分为几个步骤：一是将水溶性胶体溶解于水中得水相；二是将类胡萝卜素晶体与抗氧化剂等通过某种方式或溶解，或熔融，或分散以形成油相；三是将水相与油相充分混合，形成水包油型分散性乳液。根据需要，可以将此分散性乳液进行造粒得类胡萝卜素微胶囊干粉或微粒。在这些步骤中，难度最大的是油相的制备，主要是因为类胡萝卜素晶体溶解性差，熔点高，而高温下易降解及异构化变性。

3、目前有三种常规方法制备β-胡萝卜素油相：一是将β-胡萝卜素溶解于有机溶剂中形成油相，然后与水相混合乳化，再将有机溶剂脱除，如专利us20100267838a1公开的方案。该法的缺点是需要使用大量的有机溶剂，不可能完全除去有机溶剂，特别是在乳液中由于乳化剂的存在，有机溶剂更难脱除干净，这些溶剂在制剂过程中具有潜在的危害，并在最终产品中仍有残留。

4、二是将β-胡萝卜素晶体与植物油混合后研磨，此方法的优点在于工艺中没有用到有机溶剂，不存在安全性方面的担忧，而且类胡萝卜素分子没有经受高温过程，全反式含量高，但此方面的一个明显的缺点就是常规方法不易将类胡萝卜素晶体研磨到足够的细度，导致最终产品的生物利用度不高。例如专利wo1991006292a1为了将β-胡萝卜素研磨到相应的细度，不得不在配方中加入大量的醇类溶剂如甘油、丙二醇等以降低油相研磨时的粘度，这对最终产品中有效成分含量的提高，及其稳定性是不利的。

5、三是将类胡萝卜素晶体于180℃左右高温下溶解得油相，例如专利us20110207831a1采用的方案。此方法一个显著的缺点就是在如此高温下，很大一部分类胡萝卜素分子会降解，或发生由全反式向顺式的异构化，大大降低了其生物活性，而且最终类胡萝卜素溶液的色系都会发生变化，无法应用到黄色系营养及饮料中。

6、基于以上现有技术状况，有必要找到一种能简单、高效的改变β-胡萝卜素形态为无定型，且保证尽可能高的生物活性的黄色系β-胡萝卜素粉的制备方法。

技术实现思路

1、为了解决以上技术问题，本发明提出一种高生物利用度黄色系β-胡萝卜素粉的制备方法。本发明利用脂肪酶促使部分油脂分解生成脂肪酸，未溶解的β-胡萝卜素在脂肪酸的作用下转变为顺式异构体，而顺式异构体相对于全反式异构体具有更高的溶解度，从而增强了β-胡萝卜素在油相中的溶解性；进一步地，在乳化制备乳液的过程中，本发明通过瞬时升温的方式对水相进行加热，由于受热时间短可以避免全反式异构体的降解和异构化，同时在40-120℃的处理温度下，可以促进顺式异构体向全反式异构体的转化，保证了较高的全反式异构体占比，从而提高了产品的生物活性，而且该法制得的β-胡萝卜素粉为黄色系，在功能饮品和营养液中可具有广泛的应用。

2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

3、一种高生物利用度黄色系β-胡萝卜素粉的制备方法，包括以下步骤：

4、1)制备油相

5、将β-胡萝卜素、油相抗氧剂、稳定剂、油脂、脂肪酶混合，30-60℃，优选40-50℃下搅拌分散，得到油相；

6、2)制备水相

7、将水溶性胶体、糖类填充剂、水相抗氧剂、酸度调节剂加入至纯水中，30-100℃，优选50-60℃下搅拌溶解，得到水相；

8、3)乳化

9、将油相瞬时升温至40-120℃，优选60-100℃，滴加至水相中，高速剪切得到初乳液，高压均质得到终乳液；

10、优选地，瞬时升温的操作时间为5-50s，优选10-30s；

11、4)喷雾干燥

12、将终乳液喷雾干燥，得到β-胡萝卜素粉。

13、作为一项优选的实施方案，步骤1)和2)中，以下述原料总质量为100％计，各原料百分比分别为：

14、

15、优选地，步骤2)中纯水的用量为上述原料总质量的1-2倍。

16、作为一项优选的实施方案，所述油相抗氧剂为二丁基羟基甲苯(bht)、丁基羟基茴香醚(bha)、特丁基对苯二酚(tbhq)、生育酚、维生素c棕榈酸酯中的一种或多种。

17、作为一项优选的实施方案，所述稳定剂为月桂酸锌、辛癸酸锌、苯甲酸锌的一种或多种。

18、作为一项优选的实施方案，所述油脂为玉米油、大豆油、葵花籽油、菜籽油、辛癸酸甘油酯中的一种或多种。

19、作为一项优选的实施方案，所述水溶性胶体为明胶、木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、辛烯基琥珀酸淀粉钠、阿拉伯胶的一种或多种。

20、作为一项优选的实施方案，所述糖类填充剂为蔗糖、葡萄糖、葡萄糖浆、麦芽糊精、果糖、黄糊精、低聚麦芽糖中的一种或多种。

21、作为一项优选的实施方案，所述水相抗氧剂为抗坏血酸、抗坏血酸钠、异抗坏血酸中的一种或多种。

22、作为一项优选的实施方案，所述酸度调节剂为柠檬酸钠、柠檬酸钾、乳酸钠、醋酸钠、醋酸钾中的一种或多种；优选柠檬酸钠和/或乳酸钠。

23、优选地，步骤2)中，水相ph通过酸度调节剂调整为4.5-6。

24、作为一项优选的实施方案，步骤3)中高速剪切条件为：转速3000-8000rpm，时间10-30min；

25、优选地，步骤3)中高压均质的表压为30-100mpa，优选50-60mpa。

26、优选地，步骤4)中喷雾干燥过程中，进风温度为150-200℃，出风温度为80-100℃，雾化器转速为100-120hz。

27、通过本发明提供的上述制备方法，可以制得粒径＜0.3μm的β-胡萝卜素乳液以及全反式异构体占比＞70％的β-胡萝卜素粉。

28、本发明的有益效果在于：

29、(1)通过在β-胡萝卜素油相中添加脂肪酶，先促使全反式异构体转变为溶解度更高的顺式异构体，增加β-胡萝卜素溶解性，再通过较低温度的处理，使顺式异构体逆转变为全反式异构体，提高产品中全反式异构体占比，并提高产品生物利用度。

30、(2)可以使β-胡萝卜素油相在较低温条件下进入水相乳化，避免传统高温工艺造成的全反式异构体的损失，并且制得黄色系β-胡萝卜素粉。

31、(3)通过油相抗氧剂和稳定剂协同调整油相配方，保证顺反异构体的转变稳定进行，所得乳液具有良好的稳定性。

技术特征：

1.一种高生物利用度黄色系β-胡萝卜素粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的高生物利用度黄色系β-胡萝卜素粉的制备方法，其特征在于，步骤1)和2)中，以下述原料总质量为100％计，各原料百分比分别为：

3.根据权利要求1或2所述的高生物利用度黄色系β-胡萝卜素粉的制备方法，其特征在于，所述油相抗氧剂为二丁基羟基甲苯、丁基羟基茴香醚、特丁基对苯二酚、生育酚、维生素c棕榈酸酯中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的高生物利用度黄色系β-胡萝卜素粉的制备方法，其特征在于，所述稳定剂为月桂酸锌、辛癸酸锌、苯甲酸锌的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的高生物利用度黄色系β-胡萝卜素粉的制备方法，其特征在于，所述油脂为玉米油、大豆油、葵花籽油、菜籽油、辛癸酸甘油酯中的一种或多种。

6.根据权利要求1或2所述的高生物利用度黄色系β-胡萝卜素粉的制备方法，其特征在于，所述水溶性胶体为明胶、木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、辛烯基琥珀酸淀粉钠、阿拉伯胶的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的高生物利用度黄色系β-胡萝卜素粉的制备方法，其特征在于，所述糖类填充剂为蔗糖、葡萄糖、葡萄糖浆、麦芽糊精、果糖、黄糊精、低聚麦芽糖中的一种或多种。

8.根据权利要求7所述的高生物利用度黄色系β-胡萝卜素粉的制备方法，其特征在于，所述水相抗氧剂为抗坏血酸、抗坏血酸钠、异抗坏血酸中的一种或多种。

9.根据权利要求8所述的高生物利用度黄色系β-胡萝卜素粉的制备方法，其特征在于，所述酸度调节剂为柠檬酸钠、柠檬酸钾、乳酸钠、醋酸钠、醋酸钾中的一种或多种；

10.根据权利要求1或2所述的高生物利用度黄色系β-胡萝卜素粉的制备方法，其特征在于，步骤3)中高速剪切条件为：转速3000-8000rpm，时间10-30min；

技术总结本发明公开了一种高生物利用度黄色系β‑胡萝卜素粉的制备方法，包括以下步骤：1）制备油相：将β‑胡萝卜素、油相抗氧剂、稳定剂、油脂、脂肪酶混合，30‑60℃，优选40‑50℃下搅拌分散，得到油相；2）制备水相：将水溶性胶体、糖类填充剂、水相抗氧剂、酸度调节剂加入至纯水中，30‑100℃，优选50‑60℃下搅拌溶解，得到水相；3）乳化：将油相瞬时升温至40‑120℃，优选60‑100℃，滴加至水相中，高速剪切得到初乳液，高压均质得到终乳液；4）喷雾干燥：将终乳液喷雾干燥，得到β‑胡萝卜素粉。本发明可以制得全反式异构体占比高、稳定性好的黄色系β‑胡萝卜素粉，其生物利用度高。技术研发人员：李莉,王瑾,姜天岳,高洪坤,龚旭,王延斌,刘英瑞,张涛受保护的技术使用者：万华化学集团股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13