一种肉豆蔻精油微胶囊及其制备方法和应用与流程

本发明涉及微胶囊技术领域，具体涉及一种肉豆蔻精油微胶囊及其制备方法和应用。

背景技术：

肉豆蔻为肉豆蔻科植物肉豆蔻(myristicafragranshoutt)的干燥种仁，临床常用于脾胃虚寒、久泻不止、脘腹胀痛、食少呕吐。肉豆蔻主要含精油(8％～15％)和脂肪油(25％～46％)，作为一种国际上应用广泛的天然香料，也是我国gb2760-2014《食品添加剂使用标准》规定允许使用的食用香料，肉豆蔻精油及油树脂主要用于面包、饼干、蛋糕、土豆片、咖喱粉、沙司等中，并且应用范围日益扩大，用量也逐年增加。除此之外，肉豆蔻精油在抗氧化作用、清除游离基、食品添加剂等方面也已显示出了一定应用前景。但肉豆蔻精油稳定性较差，有刺激性气味，水溶性差，遇光、热易氧化分解，从而严重影响了肉豆蔻的功效。

为了提高肉豆蔻精油的利用率和稳定性，微胶囊技术作为常用的技术得到广泛应用。微囊系利用天然的或合成的高分子材料(统称为囊材或壁材)作为囊膜包裹固态或液态药物(成为囊心物或芯材)形成球形或类球形的微小胶囊。药物若是溶解和(或)高度分散在高分子材料中，形成骨架型微粒，则称为微球。微囊和微球的粒径在1-250微米之间，属于微米级范畴，又统称为微粒(粒径在10nm-100nm范围内的微粒则称为纳米粒，属于胶体范畴)。

微胶囊技术使芯材物质与外界环境相隔离，可抵抗氧、光的作用；可以保护挥发性物质，遮蔽一些芯材物质的不良气味；改变芯材的物理性质(包括颜色、形状、密度、分散性能)、化学性质等，便于储存和使用，而微胶囊壁材的选择对这些性能高低有至关重要的影响。

目前关于“精油”和“微胶囊”的专利已有一些报道。“一种含肉豆蔻油微胶囊的抗菌型pvc壁纸原纸及其制备方法(cn201410672406.4)”以野菊花水提取物、聚羧酸减水剂、聚六亚甲基胍、肉豆蔻油、针叶全漂化学木浆、阔叶桉木浆、聚酰胺环氧氯丙烷树脂、600-800目碳酸钙晶须、阿拉伯胶、聚乙二醇、白炭黑、800-1250目环保颜料等为原料制备肉豆蔻油微胶囊壁纸；“一种利用超声波制备肉豆蔻油微胶囊的方法(cn201110289961.5)”以β-环糊精为壁材，通过超声、冷冻干燥得肉豆蔻油微胶囊；“一种精油微胶囊及其制备方法(cn201610969058.6)”以麦芽糊精和/或麦芽糖浆、乳清分离蛋白和/或大豆分离蛋白为壁材制备精油微胶囊，包埋率大于90％；“一种精油微胶囊及其制备方法(cn201510158355.8)”以壁材和乳化剂在隔绝氧气条件下制备柠檬草精油微胶囊，含油率可达10％以上，产率在60％以上；“一种沙棘多糖微胶囊的生产方法(cn201410017305.3)”利用辛烯基琥珀酸酯钠和β-环糊精包埋沙棘多糖，包埋率为88.63％；“一种复配型微胶囊壁材及其在烟用香精微胶囊中的应用(cn201310319279.5)”以辛烯基琥珀酸酯化淀粉、麦芽糊精、羧甲基淀粉钠、大豆分离蛋白、阿拉伯胶、酪蛋白酸钠、蔗糖、海藻酸钠、黄原胶、茁霉多糖等复配壁材制备微胶囊，产品感官性能良好，具有较强的实用性。

上述现有的微胶囊技术普遍采用了较多的壁材和辅料，这些物质虽能够将芯材成功微囊化，但是最终的产品在粒径、流动性、包封率和精油保留率上仍存在不足。此外，现有微囊化技术中喷雾干燥是最常用的造粒技术，但是该种方法同样对上述产品的品质有不利影响。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种肉豆蔻精油微胶囊，使得所述微胶囊具有良好的热稳定性，并具有较高的包封率和精油保留率；

本发明的另外一个目的在于提供一种肉豆蔻精油微胶囊，使得所述微胶囊具有较佳的流动性；

本发明的另外一个目的在于提供一种肉豆蔻精油微胶囊，使得所述微胶囊具有较小的粒径和集中的粒径分布范围；

本发明的另外一个目的在于提供上述肉豆蔻精油微胶囊的制备方法以及所述微胶囊在药品和/或食品中的相关应用。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种肉豆蔻精油微胶囊，包括辛烯基琥珀酸淀粉酯、菊粉和肉豆蔻精油。

本发明以辛烯基琥珀酸淀粉酯和菊粉作为壁材制备肉豆蔻精油的微胶囊，相比常规的壁材种类，能够显著提高肉豆蔻精油包封率以及保留率。

作为优选，所述辛烯基琥珀酸淀粉酯和菊粉的质量比为(1-2):1；在本发明具体实施方式中，所述辛烯基琥珀酸淀粉酯和菊粉的质量比为1.5:1或1:1，其中所述1.5:1也包含根据四舍五入原则近似于等于1.5:1的比例，例如14.5:9.7和18.5:12.3；另外，本发明所述质量比能够以任何质量单位形式来体现，如g、kg、mg、斤、公斤、重量份等，更具体地，可参照如下情形：

(1)辛烯基琥珀酸淀粉酯16.2g、菊粉10.8g，两者质量比为1.5:1；

(2)辛烯基琥珀酸淀粉酯10g、菊粉10g或辛烯基琥珀酸淀粉酯11.5g、菊粉11.5g，两者质量比为1:1；

(3)辛烯基琥珀酸淀粉酯14.5g、菊粉9.7g或辛烯基琥珀酸淀粉酯18.5g、菊粉12.3g，两者质量比近似等于1.5:1。

作为优选，所述肉豆蔻精油的质量是辛烯基琥珀酸淀粉酯和菊粉总质量的20-50％；在具体实施方式中，所述肉豆蔻精油的质量可以选择为辛烯基琥珀酸淀粉酯和菊粉总质量的29.6％(也可以是8/27)、50％、45％(也可以是10.9/24.2)、29.9％(也可以是9.2/30.8)或30％。

相比较于常用的辛烯基琥珀酸淀粉酯和麦芽糊精，本发明的包封率能够达到95％以上，最高可达到99.4％，并且精油保留率在75％以上，最高可达到85％左右；而常规的壁材种类达到的包封率仅为92％左右，精油保留率仅为65％左右。同时，所述微胶囊具备良好的热稳定性。

基于上述优异的技术效果，本发明提出了所述微胶囊在制备食品和/或药品中的应用。根据肉豆蔻精油的用途，本发明所述微胶囊在食品和/或药品中的用途选自作为添加剂、作为香料、作为抗氧化成分、作为清除游离基成分中的一种或两种以上。

同时，本发明还提供所述微胶囊的制备方法，所述制备方法通常先制备乳液，然后以喷雾干燥法或沸腾干燥法造粒，获得微胶囊。

以喷雾干燥法造粒的工艺步骤如下：

步骤1、取辛烯基琥珀酸淀粉酯、菊粉以及肉豆蔻精油，剪切、均质，得到均一乳液；

步骤2、乳液喷雾干燥法造粒，获得肉豆蔻精油微胶囊。

其中，所述喷雾干燥的条件可按照常规条件进行，在本发明具体实施方式中是：喷雾压力0.3mpa，进风温度170℃，出风温度60℃，进料速度16ml/min；或者喷雾压力0.3mpa，进风温度185℃，出风温度为108℃，进料流量为32ml/min。

以沸腾干燥法造粒的工艺步骤如下：

步骤1、取辛烯基琥珀酸淀粉酯、部分菊粉以及肉豆蔻精油，剪切、均质，得到均一乳液；

步骤2、乳液以剩余菊粉为造粒物料进行沸腾干燥法造粒，获得肉豆蔻精油微胶囊。

在以沸腾干燥法造粒的工艺中，本发明将常规造粒的喷雾干燥法替换为沸腾干燥法，并且将壁材之一的菊粉分为两部分，一部分用作乳液的制备，一部分作为沸腾干燥法造粒的造粒物料，相比一般全部将壁材用作制备乳液的做法，由本发明方法制备的微胶囊除了具备上述提及的高包封率和高精油保留率的基础上，还具备较佳的流动性以及具有较小的粒径和集中的粒径分布范围。

作为优选，所述部分菊粉(指用于制备乳液的菊粉)为菊粉总质量的20-30％；在具体实施方式中，所述部分菊粉为菊粉总质量的24-26％，更具体地可以是25％、24.74％(也可以是2.4/9.7)、25.20％(也可以是3.1/12.3)或25.12％(也可以是2.9/11.5)。

作为优选，以沸腾干燥法造粒的工艺的步骤1为：

取辛烯基琥珀酸淀粉酯溶于水，300-500rpm，40-60℃磁力搅拌下加入部分菊粉，充分溶解后，冷却至室温，加入精油，6000-15000rpm下高速剪切30-90s、30-80mbar均质2-4个循环，得到均一乳液。其中，所述磁力搅拌的转速可以是300rpm、400rpm或500rpm，所述磁力搅拌的温度可以是40℃、50℃或60℃；所述高速剪切的转速可以是6000rpm、8000rpm或10000rpm，所述高速剪切的时间可以是30s、60s或80s；所述均质的压力可以是30mbar、40mbar、50mbar或60mbar，所述均质的循环数可以是2、3或4个循环；

此外，在本发明如下的沸腾干燥法的条件下，可以获得流动性以及粒径更佳的微胶囊：

雾化压力1.8bar，进风温度100～120℃，出风温度45～55℃，进料速度10～20ml/min。其中，进风温度可以是100℃、110℃、115℃或120℃，所述出风温度可以是45℃、50℃或55℃，所述进料速度可以是14ml/min、15ml/min、16ml/min或18ml/min。

由以上技术方案可知，本发明选择非常规的菊粉作为壁材之一与辛烯基琥珀酸淀粉酯配合制备肉豆蔻精油微胶囊，使得所述微胶囊具备良好的热稳定性以及较高的包封率和精油保留率；此外配合特有的沸腾干燥法工艺，能进一步提高产品的流动性，是产品具备更小粒径和集中的粒径分布范围，提高产品的利用率。

附图说明

图1所示为实施例1微胶囊的扫描电镜图；

图2所示为原精油在40℃烘箱中放置12h质量变化的折线图；

图3所示为实施例1精油在40℃烘箱中放置12h质量变化的折线图；

图4所示为原精油40℃烘箱中放置12小时之后组分含量变化柱形图；其中，柱形a表示0h组分含量柱形，柱形b表示12h组分含量柱形，1-14对应于表1个组分；

图5所示为实施例1微囊化精油40℃烘箱中放置12小时之后组分含量变化柱形图；其中，柱形a表示0h组分含量柱形，柱形b表示12h组分含量柱形，1-14对应于表1各组分；

图6所示为辛烯基琥珀酸淀粉酯/麦芽糊精制备肉豆蔻精油微胶囊的扫描电镜图。

具体实施方式

本发明公开了一种肉豆蔻精油微胶囊及其制备方法和应用，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明所述微胶囊及其制备方法和应用已经通过实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

如未特别说明，本发明具体实施例中所采用的肉豆蔻精油以及各壁材原料均采用相同来源和品质的原材料，制备工艺和试验条件除应有的区别外，其余保持一致。

以下就本发明所提供的一种肉豆蔻精油微胶囊及其制备方法和应用做进一步说明。

实施例1：制备本发明所述肉豆蔻精油微胶囊

1)原料的选取：选取辛烯基琥珀酸淀粉酯16.2g、菊粉10.8g、肉豆蔻精油8.0g，备用；

2)乳液的制备：取辛烯基琥珀酸淀粉酯溶于水，磁力搅拌下加入菊粉2.7g，充分溶解后，冷却至室温，加入精油，高速剪切、均质，得到均一乳液；

所述的磁力搅拌的条件是:300rpm，50℃；

所述的高速剪切的条件是：10000rpm,60s；

所述的均质的条件是：60mbar,2个循环；

3)微胶囊制备：乳液沸腾干燥法造粒，设置适当的进料速度，保持进料温度和出风温度，加入剩余8.1g菊粉作为造粒物料，得肉豆蔻精油微胶囊；

所述的沸腾干燥法的条件是：雾化压力1.8bar，进风温度100℃，出风温度45℃，进料速度14ml/min；

制得肉豆蔻精油微胶囊包埋率为99.4％，精油保留率为85.2％，经扫描电镜观察，表面致密，为规则的圆形、无粘性，粒径为1-4μm，见图1。

实施例2：制备本发明所述肉豆蔻精油微胶囊

1)原料的选取：选取辛烯基琥珀酸淀粉酯10g、菊粉10g、肉豆蔻精油10g，备用；

2)乳液的制备：取辛烯基琥珀酸淀粉酯溶于水，磁力搅拌下加入菊粉2.5g，充分溶解后，冷却至室温，加入精油，高速剪切、均质，得到均一乳液；

所述的磁力搅拌的条件是:500rpm，60℃；

所述的高速剪切的条件是：8000rpm,80s；

所述的均质的条件是：40mbar,3个循环；

3)微胶囊制备：乳液沸腾干燥法造粒，设置适当的进料速度，保持进料温度和出风温度，加入剩余7.5g菊粉作为造粒物料，得肉豆蔻精油微胶囊；

所述的沸腾干燥法的条件是：雾化压力1.8bar，进风温度110℃，出风温度50℃，进料速度18ml/min；

制得肉豆蔻精油微胶囊包埋率为98.6％，精油保留率为80.4％，经扫描电镜观察，表面致密，为规则的圆形、无粘性，粒径为1-4μm。

实施例3：制备本发明所述肉豆蔻精油微胶囊

1)原料的选取：选取辛烯基琥珀酸淀粉酯14.5g、菊粉9.7g、肉豆蔻精油10.9g，备用；

2)乳液的制备：取辛烯基琥珀酸淀粉酯溶于水，磁力搅拌下加入菊粉2.4g，充分溶解后，冷却至室温，加入精油，高速剪切、均质，得到均一乳液；

所述的磁力搅拌的条件是:300rpm，40℃；

所述的高速剪切的条件是：10000rpm,30s；

所述的均质的条件是：60mbar,2个循环；

3)微胶囊制备：乳液沸腾干燥法造粒，设置适当的进料速度，保持进料温度和出风温度，加入剩余7.3g菊粉作为造粒物料，得肉豆蔻精油微胶囊；

所述的沸腾干燥法的条件是：雾化压力1.8bar，进风温度115℃，出风温度55℃，进料速度16ml/min；

制得肉豆蔻精油微胶囊包埋率为97.0％，精油保留率为78.1％，经扫描电镜观察，表面致密，为规则的圆形、无粘性，粒径为1-4μm。

实施例4：制备本发明所述肉豆蔻精油微胶囊

1)原料的选取：选取辛烯基琥珀酸淀粉酯18.5g、菊粉12.3g、肉豆蔻精油9.2g，备用；

2)乳液的制备：取辛烯基琥珀酸淀粉酯溶于水，磁力搅拌下加入菊粉3.1g，充分溶解后，冷却至室温，加入精油，高速剪切、均质，得到均一乳液；

所述的磁力搅拌的条件是:500rpm，50℃；

所述的高速剪切的条件是：6000rpm,80s；

所述的均质的条件是：30mbar,3个循环；

3)微胶囊制备：乳液沸腾干燥法造粒，设置适当的进料速度，保持进料温度和出风温度，加入剩余9.2g菊粉作为造粒物料，得肉豆蔻精油微胶囊；

所述的沸腾干燥法的条件是：雾化压力1.8bar，进风温度100℃，出风温度50℃，进料速度15ml/min；

制得肉豆蔻精油微胶囊包埋率为97.2％，精油保留率为77.8％，经扫描电镜观察，表面致密，为规则的圆形、无粘性，粒径为1-4μm。

实施例5：制备本发明所述肉豆蔻精油微胶囊

1)原料的选取：选取辛烯基琥珀酸淀粉酯11.5g、菊粉11.5g、肉豆蔻精油6.9g，备用；

2)乳液的制备：取辛烯基琥珀酸淀粉酯溶于水，磁力搅拌下加入菊粉2.9g，充分溶解后，冷却至室温，加入精油，高速剪切、均质，得到均一乳液；

所述的磁力搅拌的条件是:500rpm，60℃；

所述的高速剪切的条件是：8000rpm,60s；

所述的均质的条件是：50mbar,2个循环；

3)微胶囊制备：乳液沸腾干燥法造粒，设置适当的进料速度，保持进料温度和出风温度，加入剩余8.6g菊粉作为造粒物料，得肉豆蔻精油微胶囊；

所述的沸腾干燥法的条件是：雾化压力1.8bar，进风温度120℃，出风温度55℃，进料速度16ml/min；

制得肉豆蔻精油微胶囊包埋率为95.4％，精油保留率为80.3％，经扫描电镜观察，表面致密，为规则的圆形、无粘性，粒径为1-4μm。

实施例6：制备本发明所述肉豆蔻精油微胶囊

1)原料的选取：选取辛烯基琥珀酸淀粉酯15.3g、菊粉7.7g、肉豆蔻精油6.9g，备用；

2)乳液的制备：取辛烯基琥珀酸淀粉酯溶于水，磁力搅拌下加入菊粉7.7g，充分溶解后，冷却至室温，加入精油，高速剪切、均质，得到均一乳液；

所述的磁力搅拌的条件是:500rpm，40℃；

所述的高速剪切的条件是：8000rpm,60s；

所述的均质的条件是：50mbar,2个循环；

3)微胶囊制备：乳液常规喷雾干燥，得肉豆蔻精油微胶囊；

所述的常规喷雾干燥的条件是：喷雾压力0.3mpa，进风温度170℃，出风温度60℃，进料速度16ml/min。

制得肉豆蔻精油微胶囊包埋率为96.0％，精油保留率为77.7％。但微胶囊粉末粘度大，颗粒稍有结团，卡尔指数36.55％，粉末流动性差(卡尔指数小于25％时颗粒流动性比较好)。

实施例7：肉豆蔻精油微囊化前后稳定性比较

将原精油和实施例1微囊化精油放置于40℃电热鼓风箱中进行恒温储藏，每2h取样测定，用恒重法测定其热稳定性，结果见表1-3和图2-5。

表1原精油组成及其相对含量(％)

表2原精油在40℃烘箱中放置12h之后测得的组分及其相对含量(％)

表3微囊化精油在40℃烘箱中放置12h之后测得的组分及其相对含量(％)

表1-3和图2-5显示，从总质量和各组分的变化来看，原精油2小时后质量减为原来60％以下，2小时后挥发缓慢。12小时后α-蒎烯几乎全部挥发，微胶囊化后α-蒎烯损失明显减少。很显然精油进行微囊化后稳定性得到了明显提高。

实施例8：其他工艺的肉豆蔻精油微囊包封率和精油保留率的统计

1)原料的选取：选取辛烯基琥珀酸淀粉酯18.5g、麦芽糊精12.3g、肉豆蔻精油9.2g，备用；

2)乳液的制备：取辛烯基琥珀酸淀粉酯溶于水，磁力搅拌下加入菊粉3.1g，充分溶解后，冷却至室温，加入精油，高速剪切、均质，得到均一乳液；

所述的磁力搅拌的条件是:500rpm，50℃；

所述的高速剪切的条件是：6000rpm,80s；

所述的均质的条件是：30mbar,3个循环；

3)微胶囊制备：乳液沸腾干燥法造粒，设置适当的进料速度，保持进料温度和出风温度，加入剩余9.2g麦芽糊精作为造粒物料，得肉豆蔻精油微胶囊；

所述的沸腾干燥法的条件是：雾化压力1.8bar，进风温度100℃，出风温度50℃，进料速度15ml/min；

制得肉豆蔻精油微胶囊包埋率为92.2％，精油保留率为65.8％。

根据上述工艺条件可以看出，本实施例的对照工艺与本发明实施例4工艺仅在壁材类型不同，以辛烯基琥珀酸淀粉酯和菊粉为壁材的微胶囊包封率高，精油保留率高，且产品具有菊粉的保健功能。

实施例9：不同工艺的肉豆蔻精油微囊流动性及粉体学特征对比

实施例6的工艺对比了喷雾干燥法和沸腾干燥法造粒以及菊粉使用方式区别下的流动性，证明在本发明所述的沸腾干燥工艺条件下能够提高微胶囊的流动性。在此基础上，本实施例进一步提供对照工艺与本发明工艺对比产品的流动性以及粉体学特征。

1、对比例工艺

壁材：肉豆蔻精油＝1:4，壁材中辛烯基琥珀酸淀粉钠：麦芽糊精＝10g：10g

将壁材加入超纯水中，90℃下加热搅拌溶解，得到壁材水溶液；其中所述复合壁材水溶液质量浓度为10％；

在上述壁材水溶液中加入肉豆蔻精油，以20000r/min的速度高速剪切2min，得到初乳液；其中，所述复合壁材与肉豆蔻精油的质量比为1:4；将得到的初乳液以高压300bar，温度60℃，均质1次得到均一稳定的终乳液；

将上述均质后的终乳液喷雾干燥得到肉豆蔻精油微囊粉末(扫描电镜图见图6)，喷雾干燥处理时的喷雾压力0.3mpa，进风温度为185℃，出风温度为108℃，进料流量为32ml/min。

2、卡尔指数的测定：

取一定质量m(10g)样品，置于100ml量筒中，轻刮平后读取体积v0，振荡量筒直至粉体体积不再变化，读取体积为vf，重复测量三次，计算堆密度d0和振实密度df，则：

d0＝m/v0df＝m/vf

卡尔指数(carrindex)＝(df-d0)/df×100％

3、水分测定：

按照gb50093-2010《食品中水分的测定》方法测定。取洁净铝制小盒，置于105℃烘箱中，斜盖支于盒边，加热1h，取出放在干燥器内，冷却0.5h。称量，重复干燥至前后质量差不超过2mg，即为铝制小盒恒重m3。

称取2g～5g试样(精确至0.0001g)，放入此铝制小盒中，合重m1，试样厚度不超过5mm，如为疏松试样，厚度不超过10mm，加盖，精密称量后，置101℃～105℃干燥箱中，瓶盖斜支于瓶边，干燥2h～4h后，盖好取出，放入干燥器内冷却0.5h后称量。然后再放入101℃～105℃干燥箱中干燥1h左右，取出，放入干燥器内冷却0.5h后再称量。并重复以上操作至前后两次质量差不超过2mg，即为恒重m2。则水分含量为：

x＝(m1-m2)/(m1-m3)×100

x——试样中水分的含量，单位为克每百克(g/100g)；

m1——铝制小盒和试样的质量，单位为克(g)；

m2——铝制小盒和试样干燥后的质量，单位为克(g)；

m3——铝制小盒的质量，单位为克(g)。

水分含量≥1g/100g时，计算结果保留三位有效数字；水分含量＜1g/100g时，结果保留两位有效数字。

4、休止角的测量(漏斗法)：

底部放一直径为6cm的培养皿，漏斗固定在铁架台上，使漏斗与培养皿之间的距离为10cm，称取粉体10g，将粉体从漏斗上方落下，经漏斗缓冲后逐渐堆积在培养皿中，形成锥体。直到获得最高的圆锥体为止，测量圆锥体的高为h，以及圆锥底圆的半径r。求出休止角α，重复三次取平均值。计算公式为：

tanα＝h/r

5、结果

表4肉豆蔻精油微囊化粉末的粉体特性

从精油微囊化产品的粉体特性可以看出：本发明工艺所得粉末粘度适中，颗粒均匀，平均粒径小于4μm,，水分含量基本都保持在3％左右。粉末卡尔指数和休止角更佳，更易成型，流动性更好。

而对比例工艺的精油微囊化产品，粉末粘度较大，颗粒较细腻，同时平均粒径也较高，介于3-6μm，粉末卡尔指数和休止角明显较差，不易成型，流动性较差。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。