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。

アスタキサンチンの抽出と精製法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。

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]。

研究していますmicroencapsulationのアスタキサンチン多くの学者はまた、最高のカプセル化効果を達成するために壁材料の異なる組み合わせを試してきました。沈ら[22]は、カセイン酸ナトリウムと可溶性トウモロコシ繊維および乳清タンパク質を異なる割合で混合し、アスタキサンチンのマイクロカプセル化実験を行った。その結果、2つの方法で調製したアスタキサンチンマイクロカプセルは、品質に優れ、収率90%以上の良好な収率を達成していることが確認されました。また、puら[23]は、壁材の異なる成分を用いて、アスタキサンチン含有油を封入し、壁材の組み合わせを最適化し、84.84%という比較的理想的な収率を得た。しかし、実験中に一部のカプセルの表面に少量のコアオイルが残っていたため、常温で保管すると酸化や臭みが生じやすく、製品の品質に影響が出ていました。

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]。黄文哲ら[30]も実験で確認したパッケージアスタキサンチン均質化圧力が高まるにつれて、アスタキサンチンのマイクロカプセル化効果は徐々に最適化され、収率は50 mpa、効率は98.08 %、30.6%と最高の結果を得た。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、系内の分子運動を加速して加速するだけではありませんアスタキサンチンの劣化しかし、マイクロカプセル壁の表面に亀裂や小さなピットが発生し、カプセル化が不良になることもあります。

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。

これまでの研究で、色素マイクロカプセルはモノマーよりも安定性が高いことが示されている。例えば、韓寧ら。[35]β比べ-carotene結晶マイクロカプセルをコーティングの実験で検証作業が安定に2異なる蓄積条件下(温度酸素、光湿度)。その結果、保有率がβマイクロカプセル-caroteneコーティングよりも高くなったのは、すでにその水晶さまざまな条件のもとで向上させることmicroencapsulationできることをうかがわせβの劣化-caroteneことなる環境下でことができます

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

アスタキサンチンmicrocapsule製品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ます。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。

タブレットやカプセルの健康製品に加えて、で作られた健康飲料マイクロカプセルアスタキサンチンコーティング近年も徐々に市場に参入しています。多くの国がすでに使用を試みています発酵液中のアスタキサンチンマイクロカプセル健康に良いだけでなく、さまざまな種類のアスタキサンチン製品を豊かにする大人のための乳製品、不発酵の液体乳製品、発酵大豆制品やフルーツ飲料。

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、栄養補助食品として使用することはできません健康製品だけでなく、そのような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。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]。

また、天然のアスタキサンチンも良好な着色特性を有する。いくつかの研究は、それを発見したときアスタキサンチンのマイクロカプセルは食品着色剤として使用されるまた、色の展開は、異なる効果を示す、増加する投与量に応じて光から暗闇に変化します。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。

現在、中国ではカプサンチン、リコピン、ゼアキサンチンなどの色素の溶解性と安定性を向上させるためにマイクロカプセル化技術を使用する多くの研究があります。いくつかの色素のマイクロカプセル化製品が市場に出て広く認知されています。近年、アスタキサンチンのマイクロカプセル化に関する体系的な研究が評価され始めているが、技術的および市場的制約のために、多くの分野でのアスタキサンチンの適用はまだ空白であり、開発の大きな可能性がある。アスタキサンチンの優れた特性が良く知られるようになり、中国と組み合わせる'の伝統的な概念"同じ起源の医薬品や食品、"機能性食品の開発とアスタキサンチンマイクロカプセルを使用した化粧品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っています。

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