[发明专利]一种利用酵母细胞制备安全无毒性能优良的微胶囊壁材的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用酵母细胞制备安全无毒性能优良的微胶囊壁材的方法，涉及到酵母细胞的培养、处理的方法，更进一步涉及通过该方法所制备的微胶囊壁材和生物微胶囊。

技术背景

微胶囊技术又称微胶囊化，是21世纪食品、医药等工业领域重点开发的高新技术之一。微胶囊由芯材和壁材组成，具有保护物质免受环境的影响，降低毒性，掩蔽不良味道，控制核心释放，延长存储期，改变物态便于携带和运输，改变物性使不能相容的成分均匀混合等功能。这些功能使微胶囊技术成为工业领域中有效的商品化方法，在医药、香料、食品工业等领域具有广泛的用途。通过对敏感的活性物质或挥发性组分的微胶囊化，使它们定时、靶向释放，不仅增强了其使用效率，拓展了应用范围，保证了其最佳剂量，极大地增强了它们的性价比，而且使微胶囊化技术不再局限于提高产品附加值，而是成为一种崭新的能赋予新的功能性成分无与能比优越性的技术。

作为一项能够改善功能性物质性能的新技术，自1954年美国的NRC公司利用微胶囊技术研制成第一代无碳复写纸微胶囊并投放市场以来，微胶囊技术得到了突飞猛进的发展，每年有关微胶囊的出版物都以指数倍数增长。目前微胶囊技术在国外发展迅速，仅2002年，有关微胶囊的专利就有1000余项。但是由于成本过高，难以放大，或者由于应用范围太窄而使众多的微囊化专利和方法无法实现工业化。目前，微胶囊化的食品和药品在国外已在其总量中占有相当大的份额，特别是食品中的油脂和香料香精，微胶囊化的份额已接近20％～35％，而且还有不断增大的趋势。近几年，我国在微胶囊技术的应用方面有了许多发展，但同国外相比，国内的微胶囊技术仍处于起步阶段，进口微胶囊在生产中仍起着主导作用。

壁材的选择是制备性能优良的微胶囊产品的关键。目前使用的微胶囊壁材主要有天然、半合成和合成高分子三大类。天然高分子材料包括蛋白质类(如明胶、骨胶，纤维蛋白，血红蛋白等)、植物胶类(如树胶，琼脂，褐藻酸钠鹿角胶等)、蜡类(如石蜡，松香，蜂蜡等)、海藻酸盐类和壳聚糖类等。其特点是无毒，成膜性好，稳定性好，但机械强度差，原料质量不稳定。半合成高分子材料主要是纤维素类，如羟甲基纤维素，醋酸纤维素，纤维素醋酸酞酸酯等。其特点是毒性小，粘度大，成盐后溶解度增加，但不耐高温，耐酸性差，易水解。合成高分子材料有均聚物类，缩聚物类，共聚物类，如丙烯酸树脂，环氧树脂，聚乙烯酰胺，聚丙乙烯等。其中，最常用的合成材料为聚赖氨酸(PLL)，虽然有好的化学稳定性和成膜性，但在人体内能引起炎性反应，难以生物降解。此外，脂质体是保护敏感性物质的又一途径，利用脂质体包埋药物已得到了广泛的应用，但价格昂贵的卵磷脂和有机溶剂的使用限制了其在食品微胶囊工业化方面的应用。随着崇尚自然浪潮的兴起，使用天然高分子材料作为微胶囊化壁材成为一种必然。虽然新的微胶囊化方法和技术不断面世，它们大多以蛋白质、碳水化合物和蜡为壁材，所得的微胶囊脆弱，对芯物质适应性小，不耐压、不耐热，加工性能差，而且产品的颗粒大小不均匀，因此，能用于工业化生产的却并不多，有的微囊化的过程中还会用到有毒的溶剂或辅料等。为此，解决制备成本过高和壁材及辅助料的安全性问题是微胶囊研究中急需解决的问题之一，寻找原料易得、价廉、适用范围广、微囊化制备简单、对人类和生态环境安全的壁材将极大地促进微胶囊技术的发展。

酵母细胞安全无毒，大小均匀，天然的细胞结构使其具有包埋物质的潜能。在水中有优良的分散性，适应环境性强，不仅材料易得，而且其色浅、口感柔和，经过适当改性，完全能成为一种新型的、理想的微胶囊壁材。较之已有的微胶囊化技术，酵母微胶囊具有独特的优点：

(1)酵母细胞碳水化合物组成的外层细胞壁和内层细胞膜构成了天然的双层囊腔结构，可以避免挥发性物质的挥发，也可以避免光照、氧气所引起的氧化变质；

(2)微囊化过程中不需添加任何添加剂，只需水、酵母细胞和活性物质高频度接触即可；

(3)芯物质释放容易：只要遇到潮湿的粘膜如舌头或鼻粘膜，活性物质便能释放出来而无需破壁。酵母细胞天然的生物黏附性，使活性物质能长久释放；

(4)非热弹性的囊腔结构使包裹其中的芯物质不会因受热挤出或因食品加工过程中的煎、烤、炸、煮而损失；事实上，酵母细胞壁具有强韧度和柔软度，支持细胞壁物理强度的β-葡聚糖为难分解物质，因此，酵母微胶囊即使经过高压锅加压加热或冻结处理，芯物质也不会泄漏。

(5)酵母细胞易于培养，安全、无毒，已使其成为最为经济的微胶囊壁材。