アスタキサンチン粉末のマイクロカプセル化と安定性はどうですか?

アスタキサンチン is one のthe oxygen-を含むderivatives of carotenoids とthe highest level product of its synthesis。 It belongs to the keto carotenoids and has about 10 times higher antioxidant activity than β-carotene でthe same category. It is the most promising antioxidant pigment in nature. Existing clinical trials have shown that astaxanthin can effectively remove free radicals in the body, while promoting the production of antibodies and improving animal immunity[1]. It can not only resist inflammation and cancer[2], prevent ultraviolet radiation[3], but also prevent cardiovascular[4] and nervous system[5] diseases. It has considerable practical value and application prospects in the food, health product, and pharmaceutical industries.

アスタキサンチンの抽出・精製法は国内外の多くの文献で報告されており、その中には成熟したものもあります。しかし、アスタキサンチン自体は共役二重結合を多く含む弱い極性分子構造を持っているため、安定性や水溶性に乏しく、この段階での市場での使用が制限されている[6]。これらの問題を解決するため、多くの研究者がマイクロカプセル化技術を用いてアスタキサンチンをカプセル化する試みを始めている。本文は主にアスタキサンチンのマイクロカプセルのカプセル化効果に影響を及ぼす主な要因を要約して分析して、今後のマイクロカプセル分野におけるアスタキサンチンの深い研究に参考を提供する。

1 Microencapsulation技术

Microencapsulation technology is のnew technology used to protect the contents of the capsule without affecting their original chemical properties. It mainly involves embedding and sealing solids, liquids or gases that are unstable at room temperature in a capsule wall made of a polymer, thereby isolating them from external factors such as light and oxygen.

1936年に米国の会社が壁材料として初めてパラフィンを用いて肝油をマイクロカプセル化し、マイクロカプセル化技術が登場した。何十年もの開発の後、スプレー乾燥、界面重合、遠心ポロシゼーションなどの方法もマイクロカプセル化技術に次々と適用されている。また、技術の高度化に伴い、食品、医薬品、化学品など、その応用分野も拡大しています。マイクロカプセル調製の一般的な方法と特徴を表1に示す。

2 .アスタキサンチンマイクロカプセルのカプセル化効率に対するコア壁材料の影響

マイクロカプセルは、コア材料と壁材料の2つの部分から構成されています。食品業界では、消費するための製品の安全性と使用の特殊性から、通常、壁の材料は、安全性の高い物質(すなわち、無味、無毒性、コア材料と反応しないなど)で作られなければならないことが求められている[14]。

2.1 .アスタキサンチンマイクロカプセルのカプセル化効果に対する壁材料組成比の影響

食品マイクロカプセルの壁材料は、一般的に、水溶性歯茎、デンプン、タンパク質、糖、セルロース、脂質など、水に容易に溶解し、良好な持続的放出特性を有する天然高分子材料および半合成高分子材料を使用する[15]。一般的な壁材の概要と特性を表2に示します。

実用上、マイクロカプセルの理想的なカプセル化状態は、単一の壁材料では達成できないため、所望の効果を得るために複数の壁材料を混合して製造されることが多い。例えば、キサンタンガムとグアーガムを一定の比率で混合して系の粘度を高め[20]、トレハロースやブドウ糖などの低分子糖をデンプンなどの高分子壁材料と組み合わせて相補的な効果を得る[21]。

In studies on the microencapsulation of astaxanthin, many scholars have also tried different combinations of wall materials in order to achieve the best encapsulation effect. Shen et al. 。[22]mixed sodium caseinate with soluble corn fiber and whey protein in different proportions and carried out experiments on the microencapsulation of astaxanthin. The results confirmed that the astaxanthin microcapsules prepared 使用the two methods had excellent quality and achieved a good yield of more than 90%. In addition, Pu et al. [23]also used different ingredients of wall materials to encapsulate astaxanthin-containing oils, and selected the best wall material combination scheme, obtaining a relatively ideal yield of 84.84%. However, because a small amount of core 石油remained on the surface of some capsules during the experiment, they were prone to oxidation and rancidity during storage at room temperature, affecting product quality.

2.2 .アスタキサンチンのマイクロカプセル化効果に対する壁材料配合比の影響

最適な壁材料配合比は、マイクロカプセル埋込プロセス中に安定したエマルジョンシステムを形成することができ、最高の埋込効果を保証します。yuら[24]噴霧乾燥マイクロカプセルの実験において、複合壁材料の比率がマイクロカプセル系のエマルジョンの粘度と安定性に影響を与え、一定の線形関係があることを確認した。例えば、マルトデキストリンをゼラチン、大豆タンパク質、カセインとそれぞれ組み合わせると、エマルジョン系の安定性は壁材の割合に影響され、タンパク質に対するマルトデキストリンの割合が増えると安定性が低下する。

そこで、壁材料としてホエイタンパク質、アラビアゴム、マルトデキストリンを用い、それらを組み合わせてアスタキサンチンを封入し、壁材料の組み合わせを変えて勾配比を変えた場合のマイクロカプセルの収率と効率の変化を調べた。最終的に、アラビアゴムとホエイタンパク質を1:3の比率で使用することで、最適なカプセル化効果が得られることが判明しました[25]。

現在、アスタキサンチンマイクロカプセルの壁材料の種類に関する多くの報告があります。しかし、選択された壁材料の異なる特性のために、壁材料の組み合わせの実験的な比率も組成によってわずかに変化します。したがって、壁材料の適切な種類と比率をスクリーニングすることは、アスタキサンチンのマイクロカプセル化にとって重要である。

2.3 .アスタキサンチンの封止に対するコア壁材料の影響

マイクロカプセル化実験では、コア材料と壁材料の混合比がマイクロカプセルシェルの形成を決定し、製品品質に影響を与える可能性がある。そのため、実験的スクリーニング条件の1つとしてよく用いられる。hu tingtingら[26]は、アスタキサンチンマイクロカプセルのカプセル化実験でコア壁材料比の5つの段階をスクリーニングし、アスタキサンチン含有量が徐々に増加する間、測定されたマイクロカプセルのカプセル化速度と収率は全体的に増加し、その後減少する傾向を示した。いくつかの研究では、スプレー乾燥時にマイクロカプセル内のコア材料の含有量が低く、システムの粘度が高いため、マイクロカプセルの外壁がゆっくりと形成され、厚く蓄積されることが原因であることが示唆されている。結果として生成される製品は、カプセル化速度が低く、品質が悪い[27]。

また、laohasongkramら[28]は、システム内のコア材料の濃度が過飽和になると、壁材料の含有量が不足してコア材料のコーティングが困難になり、カプセル壁の厚さや密度に影響を及ぼすことを確認した。厚さの減少は亀裂や破裂を引き起こし、低密度はコア材料が比較的緩いカプセル壁構造を通過して壁の外側に到達する可能性が高い。どちらの結果も埋め込み効果を大幅に減らすことができます。

3 .アスタキサンチンマイクロカプセルのカプセル化に対する噴霧乾燥の効果

一般的に、マイクロカプセル化プロセスは、コア壁材料を含むエマルジョンの調製とマイクロカプセルの膜形成処理に大きく分けることができる。スプレー乾燥では、フィルム形成マイクロカプセルの品質は、主に均質化微粒化圧力の大きさと入口と出口の空気温度に依存します。

3.1均質化圧力と均質化サイクル数がアスタキサンチンの封止効率に与える影響 

均質化圧力は、マイクロカプセルの反応領域を決定するアトマイズ効果に影響を与える。そのため、スプレー乾燥実験では、マイクロカプセルの一定範囲内での均質化圧力とカプセル化効率に正の相関があることが示されている[29]。黄文荷(huang wenzhe)ら[30]は、アスタキサンチンのカプセル化実験において、均質化圧力が高まるにつれて徐々にマイクロカプセル化効果が最適化され、50 mpa、98.08 %、30.6%で最高の収率と効率が得られることを確認した。この主な理由は、高圧均質化中に均質化圧力が高まると、アトマイズされた乳化液滴がさらに精製され、それに応じて反応面積が増加し、カプセル化がより均一になるためです。同時に、エマルジョンを微細化することで、乾燥中にカプセル内の水分が急速に蒸発し、壁の固着を防ぐことができます[31]。

の件数で増加して高圧homogenizationsの安定乳剤改善できるもつながりの増加の温度システムでは、年にアスタキサンチン分散を起こし乳液ため劣化热し、マイクロカプセルの品質に影響コーティング[27】。

3.2アスタキサンチンマイクロカプセルのカプセル化効率に対する入口と出口の温度の影響

噴霧乾燥プロセス中、入口と出口の空気の温度は、多くの場合、コア材料の保持率およびマイクロカプセルシェルの形成に一定の影響を与えます。raposoら[32]は、アスタキサンチンのマイクロカプセル化に関する研究で、同じ出口空気温度に対して、入口空気温度を下げるとマイクロカプセル系に水が残って壁が固まり、殻の小型化に影響することを確認している。しかし、入口の空気温度が高すぎると、系内の分子の動きを加速させ、アスタキサンチンの分解を加速させるだけでなく、マイクロカプセルの壁表面にひび割れや小さな穴が生じ、カプセル化不良を引き起こす可能性があります。

また、外に出る空気の温度を適度に上昇させると、マイクロカプセル内の水分を蒸発させ、マイクロカプセルの形成を加速させ、コア材料の保持率を向上させる。huang lixinらは[33]、外気の温度が低すぎると、高温のために微細化後の液滴が早期に殻を形成し、マイクロカプセル粒子の内部に水が存在する可能性があると考えている。減速乾燥段階では、蒸気が溜まり、カプセル壁が膨張してひび割れたり、含水率が高すぎたりして、製品の品質に影響が出ます。一方、空気温度が高すぎると、長時間の加熱による製品の劣化や、高温処理後のマイクロカプセル粒子の殻形成が間に合わず、べたつき現象が発生し、製品の品質に影響を与えます。したがって、適切な入口および出口の空気温度を選択することにより、壁材料をできるだけ早くガラス状態に変換させることができ、それによってコア材料の損失を低減し、最適な封止効果を達成することができる[34]。

4 .アスタキサンチンマイクロカプセルの安定性に対する貯蔵条件の影響

マイクロカプセル化技術は、物質の安定性を大幅に向上させることができ、その適用は、製品の貯蔵時間を延長するために大きな意義がある。

Previous studies have shown that pigment microcapsuleshave better stability than their monomers. For example, Han Ning et al. [35] compared β-carotene crystals with their microcapsules in an experiment and verified the stability of the two under different storage conditions (temperature, oxygen, light, humidity). The results showed that the retention rate of β-carotene microcapsules was higher than that of its crystals under different conditions, indicating that microencapsulation can improve the degradation of β-carotene in different environments.

アスタキサンチンのような性質を持っているβ-carotene。マイクロカプセル壁材料の分子はアスタキサンチン粒子の表面を覆っているので、それに対する外部環境の影響はある程度回避される。hu tingting[36]は、アスタキサンチンのマイクロカプセルと結晶を異なる光、温度、酸素条件で28日間保管し、その保持率を測定した。その結果、両者は同じ環境で劣化していたが、前者の保持率は70%を超えており、後者の保持率を大きく上回っていた。このため、マイクロカプセル技術を用いてアスタキサンチンを封入することで分解速度を大幅に低下させることができ、本来有効に開発できないアスタキサンチンの問題を大きく解決し、各分野での開発を推進する上で非常に重要な役割を果たしている。

5食品産業におけるアスタキサンチンマイクロカプセルの応用の現状

マイクロカプセルの研究の深化に伴い、マイクロカプセル化技術により、より多くの活性物質が多分野に適用されるようになり、市場のニーズに応えるだけでなく、製品の多様性も向上しています。アスタキサンチンは、新たな抗酸化物質として、マイクロカプセル化製品に使用されていることから、食品業界で広く注目されている。

5.1アスタキサンチンマイクロカプセルとハイエンドの健康製品

アステキサンチンのマイクロカプセル製品は比較的長い間海外で研究されており、比較的広く使用されている。現在、市場に出回っているアスタキサンチンのマイクロカプセル製品の大部分は栄養補助食品であり、製品の位置づけは抗酸化、老化を遅らせる、血糖値を下げる、免疫力を高める、網膜を保護することに重点を置いている。例えば、Eulara'の美容カプセル、アメリカの会社aquasearch、および日本の会社fanclから抗血栓性カプセル'の「アスタキサンチン30日」免疫増強栄養サプリメントはすべてアスタキサンチンが含まれています。

In addition to tablet and capsule health products, health drinks made with astaxanthin microcapsules have also gradually entered the market in recent years. Many countries have already tried using astaxanthin microcapsules in fermented liquid dairy products, unfermented liquid dairy products, fermented soy products and fruit drinks for adults, which not only provides health benefits but also enriches the variety of astaxanthin products.

5.2アスタキサンチンマイクロカプセル及び食品添加物

アスタキサンチンマイクロカプセルは、健康食品の栄養補助食品としてだけでなく、製品の感覚特性を改善したり、損傷することなく、食品の元の栄養含有量を維持するために、着色剤や抗酸化剤などの食品添加物として使用することができます。bjerkengらは1995年に、アスタキサンチンの優れた抗酸化作用がマスの切り身の色と賞味期限を守ることを確認した。日本では、野菜、海藻、果物の保存に、アスタキサンチン油を含むマイクロカプセルを使用する研究も行われている。その結果、アスタキサンチンマイクロカプセルは食品の保存に大きな効果を持つことが示されている[38]。

さらに、天然のアスタキサンチンも良好な着色特性を有しています。いくつかの研究では、アスタキサンチンマイクロカプセルを食品の着色剤として使用した場合、色の発生は、投与量を増やすと明るい色から暗い色に変化し、異なる効果を示すことが判明している。今日、多くの異なる種類の食品は、マーガリン、アイスクリーム、ヨーグルト、フルーツジュース、キャンディー、ケーキ、麺類、調味料などの製品を着色するためにアスタキサンチンのこの特性を使用しています。

At present, there are many studies on the use of microencapsulation technology to improve the solubility and stability of 顔料 in China, such as capsanthin, lycopene, zeaxanthin, etc. Some microencapsulated products of pigments have been put on the market and widely recognized. Although systematic research on the microencapsulation of astaxanthin has begun to be valued in recent years, due to technical and market constraints, the application of astaxanthin in many fields is still blank, so there is huge potential for development. As the excellent properties of astaxanthin become better known, and combined with China&#「同じ起源の医薬品や食品」の39の伝統的な概念は、アスタキサンチンマイクロカプセルを使用した機能性食品や化粧品の開発は、非常に広い開発の可能性と理想的なアプリケーションの見通しを持つことになります。

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