本發(fā)明涉及食品添加劑及功能食品技術(shù)領域涉，具體涉及一種食品醫(yī)藥、保健品、化妝品行業(yè)中需要使用的一種β-胡蘿卜素納米級乳劑的制備工藝及應用。

背景技術(shù)：

近年來，類胡蘿卜素是國家批準使用的、應用最廣泛的食品著色劑，一直處于供不應求的狀態(tài)，尤其是天然β-胡蘿卜素；同時，隨著科學研究的深入和人們生活水平的提高，類胡蘿卜素具有的許多生理功也逐步被認識和發(fā)現(xiàn)，如清除自由基、抗氧化、抗癌、提高機體免疫力、延緩衰老等，因此，它的應用領域也從食品著色逐步擴大到營養(yǎng)食品、保健品、藥品、畜牧農(nóng)業(yè)、化妝品等領域。

天然β-胡蘿卜素不溶于水，是一種脂溶性色素，它對熱穩(wěn)定，對光和氧氣十分敏感，不穩(wěn)定且易氧化，因此，它非常適合油性產(chǎn)品的開發(fā)，卻不能應用于水基食品，并且因其極差的穩(wěn)定性使其在食品、醫(yī)藥等行業(yè)的應用受到了很大的限制，使應用范圍較窄。例如，通常需要將含β-胡蘿卜素的色素、香料、營養(yǎng)素、營養(yǎng)藥品、治療劑或抗氧化劑這樣的水不混溶組分摻入到水基組合物中，這些組合物還需要在典型的食品和飲料運輸、儲藏以及使用條件下呈現(xiàn)出長時期的貨架穩(wěn)定性，由于β-胡蘿卜素不溶于水和穩(wěn)定性差的特性，而很難實施，目前粉劑產(chǎn)品和普通乳劑產(chǎn)品在使用時大都會出現(xiàn)上浮分層和黃色油圈等現(xiàn)象。然而，通過制劑化處理后可大大提高其對環(huán)境的適應能力，增強其穩(wěn)定性。

納米級乳劑構(gòu)成膠體系統(tǒng)，基于其物理和化學特性，納米乳劑屬于微乳狀液的組類。微乳狀液是由被表面活性劑和共表面活性劑單層包圍的脂質(zhì)核組成的均質(zhì)的、微米級微粒的水分散體。納米乳劑的特征在于平均粒徑(平均直徑)小于200nm、經(jīng)常是小于100nm，以及窄的單分散性粒徑分布。它們通常是通過在表面活性劑的存在下使油相在水相中機械破裂而生產(chǎn)的。鑒于納米級乳劑粒徑小、窄的單分散性粒徑分布的特點，其具有比普通乳劑更好的穩(wěn)定性。

傳統(tǒng)的β-胡蘿卜素乳劑生產(chǎn)都是將油相加入到水相中，然后進行一定時間(10～60分鐘)剪切乳化后再均質(zhì)，傳統(tǒng)工藝間歇式生產(chǎn)，效率低，能耗高，不利于大規(guī)模連續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)；由于β-胡蘿卜素的穩(wěn)定性較差且乳劑比粉劑對穩(wěn)定性要求更高的原因，通過傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的β-胡蘿卜乳劑其粒徑均一性差，粒徑分布廣很且難達到納米級別，產(chǎn)品穩(wěn)定性差；同時，傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)乳劑也會使用到一定量的有機溶劑，造成一定安全風險。

專利為98105436.6公開了一種β-胡蘿卜素水包油型微滴乳狀液，該乳狀液的生產(chǎn)過程中沒有采用有機溶劑，所用的乳化劑是無毒的，可用于食品、藥物和化妝品中，但是生產(chǎn)工藝的局限使該乳狀液粒徑難以達到納米級別。

專利為201210035294.2公開了一種類胡蘿卜素乳液的生產(chǎn)工藝，該方法首先將油相和水相混合進行剪切乳化，然后再進行一定時間的多次高壓均質(zhì)得到乳液，此生產(chǎn)工藝過程中沒有使用有機溶劑，保證了乳劑的安全性，但由于間歇式生產(chǎn)不利于大規(guī)模連續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)，且該乳液粒徑也未達到納米級別。

專利為201110399523.4公開了一種無需高壓均質(zhì)的可食用納米級β-胡蘿卜素乳狀液及其制備方法，該方法優(yōu)化了傳統(tǒng)上制備納米乳狀液的技術(shù)，但是該工藝過程中加入了一定量的有機溶劑，用于食品、藥品和化妝品領域時存在一定的安全風險，且生產(chǎn)工藝也是間歇式，不利于大規(guī)模工廠生產(chǎn)。

專利為201380038299.3公開了一種類胡蘿卜素水包油乳液的生產(chǎn)工藝，利用此生產(chǎn)工藝可以制備粒徑小于150nm的乳液，但是此生產(chǎn)工藝為首先將油相和水相混合，然后預乳化一定時間，再進行高壓微型流化床進一步乳化，此工藝操作繁瑣，不易于進行大規(guī)模生產(chǎn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于本發(fā)明的任務是提供一種在水中就分散穩(wěn)定性好，對光、熱、氧氣穩(wěn)定的β-胡蘿卜素納米級乳劑的制備工藝，本發(fā)明的生產(chǎn)工藝簡單，工廠規(guī)?；a(chǎn)時成本低；本發(fā)明的另一目的在于提供β-胡蘿卜素納米級乳劑的應用。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種β-胡蘿卜素納米級乳劑的制備工藝，其特征在于：包括以下步驟：

(1)將10％～20％甘油、1％～25％改性大豆磷脂、1％～10％聚甘油脂肪酸酯、5％～8％高hlb的輔助乳化劑、40％～82.5％水按比例投到水相罐中，所述比例均為質(zhì)量百分比，同時常壓下升溫至50～80℃，待用，此為水相物料；

(2)將5％～25％β-胡蘿卜素、1％～10％蔗糖脂肪酸脂、5％～10％辛癸酸甘油酯、1％～20％司盤60、0.1％～1％油相抗氧化劑、54％-86.5％的果油或食用植物油按比例投到油相罐中，充分攪拌混合，所述比例均為質(zhì)量百分比，同時常壓升溫至120～170℃，待用，此為油相物料；

(3)將溶解好的水相物料和油相物料同時放料，分別控制水相和油相的流量，按水相：油相＝25:1～1:1(質(zhì)量比)用管線剪切機在線混合、均質(zhì)，得到粒徑均一的納米級β-胡蘿卜素乳劑。

進一步地，所述步驟(1)中改性大豆磷脂中磷脂酰膽堿含量為90％～95％，所述比例為重量百分數(shù)。

進一步地，所述步驟(1)中高hlb的輔助乳化劑選自聚山梨酸酯80、聚氧脫水山梨醇單月桂酸酯、聚甘油-6-月桂酸酯、十甘油月桂酸酯、十甘油油酸酯中的一種或任意多種混合物。

進一步地，所述步驟(2)中油相抗氧化劑為維生素e、抗壞血酸棕櫚酸酯、叔丁基對苯二酚(tbhq)、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚(bht)中的一種或或一種以上。

進一步地，所述步驟(2)中的植物油為葵花籽油、大豆油、棕櫚油、玉米油、橄欖油或棉籽油中的一種或一種以上。

進一步地，所述步驟(3)中，均質(zhì)的條件為均質(zhì)溫度35-50℃、均質(zhì)壓力40mpa～70mpa、均質(zhì)1次。

進一步地，所述的乳劑為o/w型。

進一步地，所述納米級乳劑具有小于100nm的平均粒徑。

如上述的一種β-胡蘿卜素納米級乳劑的制備工藝制備的β-胡蘿卜素納米級乳劑，所述乳劑應用于食品、飲料、保健品、醫(yī)藥、化妝品中，作為著色劑、營養(yǎng)增補劑和抗氧化劑使用。

本發(fā)明的有益效果：(1)本發(fā)明公開的一種β-胡蘿卜素納米級乳劑的制備工藝，將溶解好的水相物料和油相物料同時放料，分別瞬時控制水相和油相的流量，用管線剪切機在線混合剪切乳化、均質(zhì)得到的乳劑平均粒徑小于100nm，且具有更窄的粒徑分布；(2)此方法使物料的每個區(qū)域均能混合均勻，因此該乳劑粒徑均一，穩(wěn)定性強，在使用時可克服普通乳劑穩(wěn)定性差、易分層的問題；(3)本發(fā)明的生產(chǎn)工藝不使用有機溶劑，無安全風險；(4)此方法可大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率。

附圖說明

圖1為實施例1中β-胡蘿卜素乳劑的粒徑分布圖；

圖2為實施例1中β-胡蘿卜素乳劑的形態(tài)圖；

圖3為實施例2中β-胡蘿卜素納米乳劑的粒徑分布圖；

圖4為實施例2中β-胡蘿卜素納米乳劑的形態(tài)圖。

具體實施方式

展示一下實例來具體說明β-胡蘿卜素乳劑的生產(chǎn)工藝、粒徑及穩(wěn)定性特征，其中實施例1為采用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)，實施例2～4為采用本發(fā)明的制備工藝生產(chǎn)，具體實施方式不應解釋為限制本發(fā)明的范圍。對本發(fā)明公開的內(nèi)容可以同時從材料、方法和反應條件進行改進，所有這些改進，均應落入本發(fā)明的的精神和范圍之內(nèi)。

實施例1：傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)β-胡蘿卜素乳劑

1、將10公斤的β-胡蘿卜素(含量為96％)、大豆油75公斤、中鏈甘油三酸酯75公斤和維生素e0.5公斤攪拌均勻成油相，加熱至130～140℃使之溶解得到油相物料，待用；

2、將大豆磷脂50公斤、亞硫酸鈉0.5公斤、甘油80公斤加入600l水中，常壓下升溫至70℃充分溶解，待用；

3、將油相加入到水相中，然后剪切乳化20分鐘后，在50mpa-70mpa均質(zhì)3次制成最終乳劑。

實施例2：本發(fā)明的一種β-胡蘿卜素納米乳劑的制備方法

(1)將140公斤的甘油、15公斤改性大豆磷脂、14.5公斤聚甘油脂肪酸酯、70公斤高hlb輔助乳化劑加入到1000公斤水中，常壓下升溫至70℃充分溶解，待用；

(2)稱取10公斤的β-胡蘿卜素(含量為96％)、8公斤蔗糖脂肪酸脂、10公斤辛癸酸甘油酯、20公斤司盤60、油相抗氧化劑維生素e0.4公斤溶于151.6公斤葵花籽油中，加熱至130～140℃時快速攪拌使之溶解，攪拌均勻得到油相物料，待用；

(3)將溶解好的水相物料和油相物料同時放料，分別控制水相和油相的流量，按水相：油相＝6.2:1(質(zhì)量比)用管線剪切機在線混合、均質(zhì)，得到粒徑均一的納米級β-胡蘿卜素乳劑。

實施例3：本發(fā)明的一種β-胡蘿卜素納米乳劑的制備方法

(1)將180公斤的甘油、45公斤改性大豆磷脂、15公斤聚甘油脂肪酸酯、75公斤高hlb輔助乳化劑加入到1000公斤水中，常壓下升溫至70℃充分溶解，待用；

(2)稱取35公斤的β-胡蘿卜素(含量為96％)、18公斤蔗糖脂肪酸脂、28公斤辛癸酸甘油酯、52公斤司盤60和油相抗氧化劑維生素e0.8公斤溶于166公斤橄欖油中，加熱至130～140℃時快速攪拌使之溶解，攪拌均勻得到油相物料，待用；

(3)將溶解好的水相物料和油相物料同時放料，分別控制水相和油相的流量，按水相：油相＝4.4:1(質(zhì)量比)用管線剪切機在線混合、均質(zhì)，得到粒徑均一的納米級β-胡蘿卜素乳劑。

實施例4：本發(fā)明的一種β-胡蘿卜素納米乳劑的制備方法

(1)將220公斤的甘油、150公斤改性大豆磷脂、45公斤聚甘油脂肪酸酯、100公斤高hlb輔助乳化劑加入到1000公斤水中，常壓下升溫至70℃充分溶解，待用；

(2)稱取90公斤的β-胡蘿卜素(含量為96％)、50公斤蔗糖脂肪酸脂、辛癸酸甘油酯、97公斤司盤60和油相抗氧化劑維生素e2.2公斤溶于307公斤玉米油中，加熱至130～140℃時快速攪拌使之溶解，攪拌均勻得到油相物料，待用；

(3)將溶解好的水相物料和油相物料同時放料，分別控制水相和油相的流量，按水相：油相＝2.78:1(質(zhì)量比)用管線剪切機在線混合、均質(zhì)，得到粒徑均一的納米級β-胡蘿卜素乳劑。

實驗結(jié)果分析：β-胡蘿卜素納米乳劑的粒徑及其穩(wěn)定性

觀察上述實施例1傳統(tǒng)工藝制備的β-胡蘿卜素乳劑，流動性較好，無分層、析油、析晶現(xiàn)象。通過光子相關(guān)光譜術(shù)、pcs評價，結(jié)果顯示，此種方法得到的β-胡蘿卜素乳劑粒徑分布范圍較寬，具體分布在100μm～600μm之間，如圖1所示。將實施例1中的乳劑吸取適量，稀釋后，顯微鏡下觀察本品，形態(tài)圖如圖2所示。

觀察上述實施例2～4中本發(fā)明工藝制備的β-胡蘿卜素乳劑，3個實施例中乳劑流動性較好，無掛壁、分層、析油、析晶現(xiàn)象。通過光子相關(guān)光譜術(shù)、pcs評價，結(jié)果顯示，此種方法得到的納米乳劑具有非常一致和可靠的粒徑和窄的微粒分布，如圖3所示。并且這些特征在長時間和在不同溫度下是穩(wěn)定。將實施例2中的乳劑吸取適量，稀釋后，顯微鏡下觀察本品，形態(tài)圖如圖4所示。本發(fā)明的工藝生產(chǎn)β-胡蘿卜素乳劑的質(zhì)量評價數(shù)據(jù)如表1所示。

表1：本發(fā)明的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)β-胡蘿卜素乳劑的質(zhì)量評價

結(jié)果顯示，與傳統(tǒng)工藝相比，本發(fā)明生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的納米乳劑產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，表明本發(fā)明的處方和制備工藝對于解決β-胡蘿卜乳劑其粒徑均一性差、粒徑分布廣很難達到納米級別、產(chǎn)品穩(wěn)定性差的技術(shù)問題。