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?

アスタキサンチンは、カロテノイドの酸素含有誘導体の1つであり、その合成の最高レベルの生成物である。のに属するカロチノイド色素であり、約より10倍抗酸化作用本がβ-caroteneを一緒にされては困る自然界で最も有望な抗酸化色素である。既存の臨床試験では、抗体の産生を促進し、動物の免疫力を向上させながら、体内のフリーラジカルを効果的に除去することが示されています[1]。炎症やがんを防ぎ[2]、紫外線を防ぐ[3]だけでなく、心血管[4]や神経系[5]の病気も防ぐことができます。食品、健康製品、製薬業界で実用的な価値と応用の見通しが高い。

Extraction とpurification methods for astaxanthin多くの国内外の文献で報告されており、その中にはかなり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

マイクロカプセル化技術は、カプセルの内容物を元の化学的性質に影響を与えることなく保護するために使用される新しい技術です。主に、室温で不安定な固体や液体、気体をポリマーでできたカプセル壁に埋め込んで密閉し、光や酸素などの外部要因から隔離する。

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。

In practical applications, it is difficult for のsingle wall material to achieve the ideal encapsulation state のmicrocapsules, so two or more wall materials are often mixed together でproduction to achieve the desired effect. For example, xanthan gum and guar gum can be mixed in a certain ratio to increase the viscosity of the system [20], and small molecule sugars such as trehalose or glucose can be combined with large molecule wall materials such as starch to achieve a complementary effect [21].

In studies on the microencapsulationのアスタキサンチン, 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 microcapsulesprepared 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-を含む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]。

At present, there are many reports in the literature on the types of wall materials for astaxanthin microcapsules. However, due to the different properties of the selected wall materials, the experimental ratios of the wall material combinations also vary slightly with the composition. Therefore, screening the appropriate type and ratio of wall material is of great significance for the microencapsulation of astaxanthin.

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 

The homogenization pressure affects the atomization effect, which determines the reaction area of the microcapsules. Therefore, some studies have found that there is a positive correlation between the homogenization pressure and the encapsulation efficiency of microcapsules within a certain range in spray drying experiments [29]. Huang Wenzhe et al. [30] also confirmed in an experiment on the encapsulation of astaxanthin that the microencapsulation effect of astaxanthin gradually reached its optimum as the homogenization pressure increased, and the highest yield and efficiency were obtained at 50 MPa, 98.08 % and 30.6 % respectively. The main reason for this is that during high-pressure homogenization, as the homogenization pressure increases, the atomized emulsion droplets can be further refined, the reaction area is correspondingly increased, and the encapsulation is more uniform. At the same time, the refinement of the emulsion also facilitates the rapid evaporation of water in the capsule during drying, preventing the occurrence of wall sticking [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。

In addition, a moderate increase in the temperature of the outgoing air helps evaporate the water inside the microcapsules, which accelerates the formation of the microcapsules and improves the retention rate of the core material. Huang Lixin et al. [33] believe that if the temperature of the outgoing air is too low, the droplets after atomization are likely to form shells prematurely due to the high temperature, resulting in the presence of water inside the microcapsule particles. During the deceleration drying stage, steam is likely to accumulate, causing the capsule walls to expand and crack or the water content to be too high, which affects product quality. On the other hand, if the air temperature is too high, the product is prone to degradation due to prolonged heating, and the microcapsule particles cannot form shells in time after high-temperature treatment, resulting in a sticky wall phenomenon and affecting product quality. Therefore, selecting the appropriate inlet and outlet air temperature can cause the wall material to transform into a glass state as soon as possible, thereby reducing the loss of the core material and achieving the best encapsulation effect [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 microcapsules have 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

With the deepening of research on microcapsules, more and more active substances have achieved multi-field applications through microencapsulation technology, which not only meets market demand but also enriches product variety. Astaxanthin, as an emerging antioxidant, has gradually attracted widespread attention in the food industry for its use in microencapsulated products.

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

Astaxanthin microcapsules can not only be used as nutritional supplements in health products, but also as food additives such as colorants and antioxidants to improve the sensory properties of products or to maintain the original nutritional content of the food without damage. Bjerkeng et al. 〔37〕confirmed in 1995 that the superior antioxidant properties of astaxanthin can protect the color and shelf life of trout fillets. In Japan, studies have also been conducted on the use of microcapsules containing astaxanthin oil to preserve vegetables, seaweed and fruit. The results have shown that astaxanthin microcapsules have a significant effect on food preservation [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 pigments 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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