一种基于微流控芯片的核壳微胶囊的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于微流控芯片的核壳微胶囊的制备方法，属于微胶囊生产技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种基于微流控芯片的核壳微胶囊的制备方法


[0001]本专利技术涉及微胶囊生产
，特别涉及一种基于微流控芯片的核壳微胶囊的制备方法
。

技术介绍

[0002]益生菌有许多健康益处，例如调节肠道菌群平衡，降低血清胆固醇水平和心血管疾病的风险
。
这使得食品行业对含有益生菌的功能性食品的需求日益增多
。
到目前为止，益生菌通常被添加到乳制品基质中，但对于乳制品过敏以及患有乳糖不耐症的消费者来说乳制品往往不是一个好的选择
。
相比于乳制品，果汁具有不同的风味且含有多种营养物质，因此可作为益生菌的潜在食品基质
。
但是果汁的酸性
pH
可能会影响益生菌在货架期内的贮存稳定性
。
除此之外，益生菌在递送至肠道过程中还易受到人体胃肠恶劣环境的破坏
。
因此，需要制定有效的策略以提高益生菌的活力
。
其中微囊化技术作为最有前途的策略之一，已经被广泛用于提高益生菌在高温，氧气以及极低
pH
等恶劣环境下的存活率
。
[0003]先前的一些研究通过同轴共挤压的方法成功制备了以疏水性材料
(
如虫胶，油等
)
作为核心的核壳微胶囊
。
然而，这种共挤压的方法所制备的微胶囊的尺寸往往大于
1mm
，且粒径分布较广
。
一般来说，较小的微胶囊因不会影响食用的口感且允许更大的分子扩散而更加被青睐
。
微流控技术是涉及使用微米级通道操纵流体的技术，它提供了一种强大的方法来快速生产微米级的单分散液滴
。
此外，通过对微流控系统通道的设计，不仅可以将益生菌更准确地掺入到液滴中，而且还可以掺入其他材料以在恶劣环境下更好地保护它们
。
与共挤压法通过将海藻酸钠液滴滴入凝胶浴的外凝胶法不同，微流控技术可通过内部凝胶法生产海藻酸钠微胶囊
。
该方法是将不溶性钙复合物
(
如
CaCO3，
EDTA
‑
Ca)
分散在海藻酸钠溶液中，在
pH
降低时，钙离子从复合物中释放出来与海藻酸钠交联形成均匀的水凝胶
。
因为凝胶化的过程是由内到外进行的，这也极大程度的保证了液滴在固化后的完整性
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于微流控芯片的核壳微胶囊的制备方法，该方法简便易行并可获得单分散性极好，尺寸可控且具有
pH
响应特性的微胶囊
。
该核壳微胶囊可应用于益生菌封装递送领域，并显著提高其在恶劣环境下的存活率
。
[0005]本专利技术提供一种核壳微胶囊的制备方法，包括以下制备步骤：
[0006](1)
水凝胶前体溶液的制备：将
CaCl2溶液与
Na2‑
EDTA
溶液混合并使用
NaOH
水溶液调
pH
至中性，随后搅拌，再添加海藻酸钠均匀混合制备水凝胶前体溶液；
[0007](2)
核壳微胶囊芯层材料的制备：将蛋白在水中搅拌制成蛋白溶液，将蛋白溶液与海藻酸钠溶液混合均质制备含混合溶液，随后将混合溶液的
pH
值调至中性，再将植物油加入到混合溶液中均质，得到核壳微胶囊芯层材料；
[0008](3)
核壳微胶囊壳层材料的制备：将纳米纤维素溶于水中，搅拌得到纳米纤维素溶
液，然后将海带纳米纤维素溶液和步骤
(1)
制备的水凝胶前体溶液混合，得到核壳微胶囊壳层材料；
[0009](4)
生产核壳微胶囊：将
Tween 80、
乙酸和植物油混合制备外相油相，然后将步骤
(3)
制备的核壳微胶囊芯层材料作为内相，将步骤
(4)
制备的核壳微胶囊壳层材料作为中间相，与外相油相分别泵入微流控芯片中，在芯片内进行内凝胶的液滴，随后收集在
CaCl2溶液中，之后离心，得到核壳微胶囊
。
[0010]进一步的，步骤
(1)
中
CaCl2溶液浓度为
50
～
120mM。
[0011]进一步的，步骤
(1)
中
Na2‑
EDTA
溶液浓度为
50
～
120mM。
[0012]进一步的，步骤
(1)
中
CaCl2溶液和
Na2‑
EDTA
溶液的体积比为
1:0.8
～
1.2。
[0013]进一步的，步骤
(1)
中
NaOH
水溶液的浓度为
0.8
～
1.2mol/L。
[0014]进一步的，步骤
(1)
中海藻酸钠在水凝胶前体溶液中的质量占比为
0.5
～4％
。
[0015]进一步的，步骤
(2)
中蛋白包括可食用的鱼副产物蛋白，可食用的鱼蛋白以及其他可用于稳定
Pickering
的商业蛋白
。
[0016]具体可选的，步骤
(2)
中蛋白包括三文鱼蛋白
、
鳕鱼蛋白的一种或多种
。
[0017]进一步的，步骤
(2)
中蛋白溶液中的蛋白质量浓度为1～5％
。
[0018]进一步的，步骤
(2)
中海藻酸钠溶液中海藻酸钠质量浓度为
0.5
～4％
。
[0019]进一步的，步骤
(2)
中蛋白溶液和海藻酸钠溶液的体积比为
1:0.8
～
1.2。
[0020]进一步的，步骤
(2)
中均质的条件为
7000
～
8000rpm
的速度均质
20
～
30s。
[0021]进一步的，步骤
(2)
中植物油为玉米油
、
大豆油
、
菜籽油
、
花生油
、
藻油
、
棕榈油的一种或多种
。
[0022]进一步的，步骤
(2)
中植物油和混合溶液的体积比为
1:0.8
～
1.2。
[0023]进一步的，步骤
(2)
中加入油后的均质条件为
8000
～
15000rpm
的速度均质
0.5
～
3min。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种核壳微胶囊的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
(1)
水凝胶前体溶液的制备：将
CaCl2溶液与
Na2‑
EDTA
溶液混合并使用
NaOH
水溶液调
pH
至中性，随后搅拌，再添加海藻酸钠均匀混合制备水凝胶前体溶液；
(2)
核壳微胶囊芯层材料的制备：将蛋白在水中搅拌制成蛋白溶液，将蛋白溶液与海藻酸钠溶液混合均质制备含混合溶液，随后将混合溶液的
pH
值调至中性，再将植物油加入到混合溶液中均质，得到核壳微胶囊芯层材料；
(3)
核壳微胶囊壳层材料的制备：将纳米纤维素溶于水中，搅拌得到纳米纤维素溶液，然后将海带纳米纤维素溶液和步骤
(1)
制备的水凝胶前体溶液混合，得到核壳微胶囊壳层材料；
(4)
生产核壳微胶囊：将
Tween 80、
乙酸和植物油混合制备外相油相，然后将步骤
(3)
制备的核壳微胶囊芯层材料作为内相，将步骤
(4)
制备的核壳微胶囊壳层材料作为中间相，与外相油相分别泵入微流控芯片中，在芯片内进行内凝胶的液滴，随后收集在
CaCl2溶液中，之后离心，得到核壳微胶囊
。2.
根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，步骤
(1)
中
CaCl2溶液浓度为
50
～
120mM
；步骤
(1)
中
Na2‑
EDTA
溶液浓度为
50
～
120mM
；步骤
(1)
中
CaCl2溶液和
Na2‑
EDTA
溶液的体积比为
1:0.8
～
1.2。3.
根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，步骤
(2)
中蛋白包括可食用的鱼副产物蛋白，可食用的鱼蛋白以及其他可用于稳定
Pickering
的商业蛋白；步骤
(2)
中植物油为玉米油
、
大豆油
、
菜籽油
、
花生油
、
藻油
、
棕榈油的一种或多种
。4.
根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，步骤
(3)
中纳米纤维素溶液中纳米纤维素的质量浓度为
0.1
～
0.5
％；步骤
(3)
中海带纳米纤维素溶液和水凝胶前体溶液的体积比为
1:0.8
～
1.2。5.
根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，步骤
(4)
中内相流速为
200
～
700
μ
L/h
；步骤
(4)
中中间相流速为
200
～
900
μ
L/h
；步骤
(4)
中外相流速...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏文涛，王奎又，谭明乾，
申请(专利权)人：大连工业大学，
类型：发明
国别省市：