复凝聚法制备2

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1、复凝聚法制备2-苯乙醇微胶囊及稳定性研究李荣国;尹学琼;张松;周游;朱莉【摘要】以羧甲基壳聚糖(carboxymethyl chitosan,CMC)、海藻酸钠(sodium alginate,SA)为壁材採用复凝聚法制备2-苯乙醇微胶囊考察壁材用量对微胶囊中 2-苯乙醇含量的影响,以确定微胶囊最佳制备条件.测试微胶囊在不同温度下对2-苯 乙醇快速释放情况,以及微胶囊在长期贮藏中吸水量、表面形貌及缓释性能变化情 况通过最佳制备条件制备的微胶囊中包埋2-苯乙醇的含量最高，为1.42%.通过以CoCl2作指示剂，在相同条件下制备CoCl2微胶囊，能直观准确的考察微胶囊的吸水 量与颜色变化之间的定量

2、关系.CoCl2微胶囊在贮藏过程颜色中随着吸水量的逐渐 增加由蓝色转变为红色,其吸水量与颜色变化之间存在二次函数曲线关系.【期刊名称】 食品研究与开发【年(卷),期】 2019(040)008【总页数】7页(P20-26)【关键词】 2-苯乙醇;微胶囊;复凝聚法;稳定性;吸水性能【作 者】 李荣国;尹学琼;张松;周游;朱莉【作者单位】 海南大学海南省精细化工工程技术研究中心,海南海口570228;海南 大学海南省精细化工工程技术研究中心,海南海口570228;海南大学海南省精细化 工工程技术研究中心,海南海口570228;海南大学海南省精细化工工程技术研究中 心,海南海口570228;海南大学

3、海南省精细化工工程技术研究中心,海南海口570228正文语种】中文微胶囊技术是利用成膜材料将固体、液体或气体完全包裹，与外界隔离的一种技术 过程1-2，微胶囊技术形成的微型容器称为微胶囊，其内部被包埋的物质称为芯 材，芯材可以是气体、液体或固体，也可以是几种不同物质的混合体。包覆的芯材 外层膜材料称为壁材，其包埋结构通常为单层结构或多层结构3。微胶囊化可以 改变芯材的物理形态、控制芯材的释放、改善芯材稳定性、减少有效物质的损失、 降低芯材毒副作用4-5。目前微胶囊技术已在食品、化工、医学、材料、环境、 生物技术等诸多领域获得广泛应用6-7。2-苯乙醇也称p-苯乙醇，化学名称为2-苯基乙醇(2-

4、pheny ethyl alcohol), 2- 苯乙醇是一种具有玫瑰花气味的透明液体。它具有抗菌、抗炎、保肝、抗病毒、免 疫调节、增强记忆、强心等功效8-9。苯乙醇是我国规定允许使用的食用香料， 可应用在蜂蜜、面包和浆果等食品生产中，但由于2-苯乙醇在加工以及后续贮藏 过程中容易挥发，失去其特征香味，不利于生产应用10。因此，对2-苯乙醇进 行微胶囊化处理，使其作为芯材包埋在微胶囊壁材内部，能够有效防止其挥发，并 且可以实现控制释放，提高2-苯乙醇的安全利用价值11。羧甲基壳聚糖(carboxymethyl chitosan，CMC)是一种壳聚糖衍生物，具有良 好的水溶性、乳化性、成膜性等特

5、点，可用于微胶囊制备12。海藻酸钠(sodium alginate，SA )是一种来源于海藻的线性阴离子天然多糖，具有良好的 成膜性、生物可降解性和生物相容性，也常作为药物释放载体和微胶囊壁材13。 本文以2-苯乙醇为芯材，选择水溶性良好的CMC、SA为壁材，CaCl2为交联剂， 通过复凝聚法制备2-苯乙醇微胶囊。考察制备条件对微胶囊含油量、粒径以及表 面形貌的影响，探索找出最佳制备条件，研究微胶囊的稳定性(快速释放、长期缓 释性能、吸水对微胶囊结构的影响)。微胶囊在贮存期间，由于大部分壁材不可能 很好的将芯材和外界环境完全隔绝，环境中的水分会随着时间的推移进入微胶囊中， 这就需要精确考察微胶

6、囊的吸水性能，但目前对于微胶囊的吸水性能的研究相对较 少，需要一种直观准确的方法考察微胶囊的吸水性能。而氯化钻（cobaltchloride，CoCI26H2O ）在环境中呈樱紅色，遇热完全脱水时变成蓝色。依水化 程度能呈现出蔚蓝、天青、淡蓝、青紫、紫红、粉紅等色彩14。因此本文创新的 利用氯化钻的特性将其作为指示剂，制备了 CoCl2水分指示剂微胶囊，利用色差 仪考察微胶囊吸水量与颜色变化之间的关系，以更简单快速判断微胶囊的吸水情况， 为2-苯乙醇安全高效利用提供理论依据。1 材料与方法1.1 材料与试剂2-苯乙醇（ 99.0%，色谱纯）、羧甲基壳聚糖（分析纯，水溶性，分子量：314 kDa

7、 ）、海藻酸钠（化学纯，黏度：（ 20020）mPas:阿拉丁公司；氯化钙 （分析纯）、无水乙醇（分析纯）：广州试剂厂；六水合氯化钴（分析纯）：西陇 化工。1.2 仪器与设备JJ1 机械搅拌器、超声波清洗器：上海机械仪器公司；电子天平：赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；CR-10色差仪：柯尼卡美能达控股公司；Lambda 750 s 紫外-可见-近红外分光光度计：美国PE公司；S-3 000N 30 kV扫描电子显微镜: 日立公司；THZ-82水浴恒温振荡器：金坛市盛蓝仪器制造有限公司；电子数显卡 尺：Five sheep公司；DHG-9030 A电热恒温鼓风干燥箱：上海-恒科技有限公 司；均

8、质机：杭州精细设备厂。1.3 方法1.3.1 不同壁材含量微胶囊的制备称取一定量CMC倒入装有100 mL去离子水的烧杯中，配成浓度分别为6、8、10、12、14 mg/mL 溶液，通过机械搅拌溶解均匀，再使用均质机在10 000r/min条件下均质10 min ;称取一定量CaCI2倒入装有50 mL去离子水的烧杯 中，配成浓度分别为10、20、30、40、50 mg/mL的溶液，通过机械搅拌溶解 均匀，再使用均质机在6 000 r/min条件下均质10 min，将溶解好的CaCl2溶液 逐滴缓慢滴入上述机械搅拌状态下的CMC溶液中；称取一定量SA倒入装有100 mL 去离子水的烧杯中，配成

9、浓度分别为20、 25、 30、 35、 40 mg/mL 的溶液， 通过机械搅拌溶解均匀，将1 mL的2-苯乙醇逐滴加到继续搅拌的SA溶液中，再 使用均质机在8 000 r/min条件下均质10 min，将均质完成后的2-苯乙醇/SA溶 液逐滴缓慢滴入到上述机械搅拌状态下的CMC/CaCl2混合液中。滴加完成后所得 的微胶囊在烧杯中静置1 h，用去离子水洗涤几次、过滤后，将所得到的颗粒置于 真空干燥箱中干燥，干燥条件为60 C,最终收集得到2-苯乙醇微胶囊产品。1.3.2 2-苯乙醇微胶囊含量测定称取0.2 g的2-苯乙醇倒入50 mL容量瓶中，用无水乙醇定容至刻度线并摇匀， 配制成 4 m

10、g/mL 母液。分别移取 200、400、600、800、1 000、1 200、1 400 pL母液至10 mL容量瓶中，加入无水乙醇定容摇均，配制成0.08、0.16、 0.24、0.32、0.40、0.48、0.56 mg/mL 的2-苯乙醇标准样品，再分别在258 nm 波长条件下进行扫描。以吸光度为纵坐标，浓度为横坐标绘制标准曲线，得到 线性回归方程：Y=0.0116X-0.0156 , R2=0.997。称一定量微胶囊置于研钵中，反复快速研磨均匀后将其移入25 mL容量瓶中，加 入无水乙醇定至刻度线并摇匀，超声1 h后过滤，在258 nm条件下检测滤液吸 光度Y,通过标准曲线和所得

11、吸光度计算出2-苯乙醇含量。微胶囊中2-苯乙醇含 量计算公式如下：式中：Y为滤液吸光度；m为微胶囊质量，g。1.3.3 2-苯乙醇微胶囊结构表征 采用扫描电镜观察2-苯乙醇微胶囊的表面形貌。取适量微胶囊用双面胶贴于样品 圆台上，固定后进行喷金。喷金条件是：抽真空至压力小于10 Pa，并持续3 min4 min ;控制电流量在15 mA以上；喷金时间为120 s。扫描电镜条件为： 电压为10 kV，样品放置高度为15 mm。采用复凝聚法制备微胶囊的粒径较大， 故可直接使用游标卡尺量出微胶囊粒径。从样品中随机选取50个微胶囊颗粒，用 电子数显游标卡尺进行逐个测量，并且对每个微胶囊从3 个不同角度进

12、行测量并 取平均值为一个微胶囊的粒径，最终50个微胶囊粒径的平均值为2-苯乙醇微胶囊 的平均粒径，计算公式如下：式中：di为第i个微胶囊的粒径，mm；n为微胶囊的总个数。1.3.4 2-苯乙醇微胶囊性能测试1.3.4.1 微胶囊的快速释放性能包埋含量最高编号为CMC4的微胶囊作为缓释试验样品，称取0.2 g制备好的微 胶囊置于100 mL的锥形瓶中，准确量取60 mL无水乙醇加入锥形瓶中，用橡皮 塞将锥形瓶口密封，放入水浴恒温振荡器内，调节水温为30 C并以一定的频率震 荡。然后在10、20、40、60、80、100、120、180 min 时间节点时从溶液体系 中取出少量液体，并加入同等体积

13、的无水乙醇。通过测试液体中2-苯乙醇的吸光 度，计算出微胶囊随时间释放2-苯乙醇到溶液中的浓度变化情况。以相同的条件 对微胶囊在50 C和70 C的加热条件下测试其快速释放性能，考察温度对微胶囊 释放性能的影响。1.3.4.2 微胶囊的自然长期释放性能将所制备3 个系列微胶囊中各选取一组微胶囊放于密封袋中贮存一段时间，分别 从贮存1、3、7、18、35 d 的样品中称取0.2 g 微胶囊，用研钵进行快速研磨， 迅速将其研磨好的粉末转入25 mL 容量瓶内加入无水乙醇定容，再放入超声波清 洗器中超声1 h后过滤，测试滤液的吸光度，通过1.3.2中的标准曲线方程式求出 溶液中2-苯乙醇的浓度，并计

14、算出微胶囊在不同时间段释放出的2-苯乙醇含量。1.3.4.3 微胶囊的吸水性能研究微胶囊吸水性能，以水分指示剂CoCI2代替2-苯乙醇为芯材，采用上述相同 制备条件制备一组水分指示剂CoCl2微胶囊。称取2.9 g水分CoCl2微胶囊放在 表面皿上，置于常温空气中，然后每隔一段时间对其进行称重，同时通过色差仪测 试样品的L*、a*、b*值并记录，观察这3个值或其中某一个值随吸水量的变化规 律，拟合计算吸水量与L*、a*、b*值的关系。1.4 数据处理采用Origin 9.0和Excel 2010对数据进行处理作图，采用Photoshop 8.0对图 像进行编辑处理。2结果与分析2.1 制备条件

15、对微胶囊2-苯乙醇含量的影响 采用单因素试验方法考擦各壁材用量对微胶囊2-苯乙醇含量、粒径和表面形貌的 影响，试验分成3个系列。首先确定SA浓度为30 mg/mL、CaCl2浓度为30 mg/mL，CMC 浓度分别为 6、& 10、12、14 mg/mL，相应编号为 CMC1、 CMC2、CMC3、CMC4、CMC5 ；其次确定 SA 浓度为 30 mg/mL、CMC 浓度 为12 mg/mL，CaCl2浓度分别为10、20、30、40、50 mg/mL，相应编号为 Ca1、Ca2、Ca3、Ca4、Ca5 ；最后确定 CMC 浓度为 12 mg/mL、CaCl 浓度为 30 mg/mL，SA

16、浓度分别为 20、25、30、35、40 mg/mL，相应编号为 SA1、 SA2、SA3、SA4、SA5，3个系列试验所加入的2-苯乙醇的量都为1 mL，结果 如图1所示。图1壁材用量对微胶囊中2-苯乙醇含量的影响Fig.1 The effect of wall material usage for 2-Phenylethanol content in microcapsules由图1可知，壁材中CMC、CaCI2、SA的用量对微胶囊中2-苯乙醇含量存在一 定影响。随着CMC用量的增加，微胶囊中2-苯乙醇含量也随之增大。当CMC用 量为12 mg/mL时，微胶囊包埋的2-苯乙醇含量为1.41%，达最大值。可当 CMC浓度高于12 mg/mL时，微胶囊中2-苯乙醇含量反而会开始下降。随着SA 含量的增加，微胶囊包埋2-苯乙醇的含量也先增大