香精微膠囊的制備及其耐酸堿性能測試

韓長春

（天津工業(yè)大學(xué)，天津 300387）

從目前發(fā)展市場來看，芳香型再生纖維素纖維的發(fā)展已經(jīng)呈現(xiàn)出三個(gè)動(dòng)向：一是市場的擴(kuò)大化。隨著芳香紡織品種類的增加，對芳香型纖維的要求也越來越高，因此需要擴(kuò)大芳香型纖維的品種；二是香型的流行化。同服裝的面料、款式和色調(diào)一樣，它將成為一種流行因素，融進(jìn)人類的享受需求和社會思潮之中；三是香韻的個(gè)性化。在同一香型下，開發(fā)出不同香韻的芳香紡織產(chǎn)品，用于個(gè)人和集體，可以顯示出人們的個(gè)性化、增添日常生活樂趣、豐富消費(fèi)者的生活內(nèi)容［1］。

為了能夠更好地制備出香味比較穩(wěn)定和保香時(shí)間比較長的芳香型再生纖維素纖維，需要對香精及其制備的香精微膠囊各方面的性能進(jìn)行深入了解，以適合芳香型再生纖維素纖維的研制，并想方設(shè)法地使芳香型再生纖維素纖維的香味能夠得到長久的保持。

1 香精的物化性能

1.1 香精物理性能

香精分為天然香精和人造香精，天然香精取于自然界，保持原有動(dòng)植物的香氣特征；人造香精由石油和煤焦油提煉、合成而成。天然香精，屬于油性分子，分子直徑在微米級，容易揮發(fā)，尤其是在高溫條件下，揮發(fā)速度加快［2-3］。

實(shí)驗(yàn)條件：在溫度為26℃的蒸餾水中。

對于薰衣草香精的測試，其宏觀狀態(tài)如圖1所示。

圖1 香精在蒸餾水中的宏觀狀態(tài)

由圖1可以得知：香精溶于蒸餾水中，呈現(xiàn)乳狀的形狀。這是由于香精是由油性分子組成，因此不溶于水，但是靜置一段時(shí)間后，香精呈現(xiàn)油滴形狀，漂浮在水面上。

再次攪拌，用注射器吸取乳液，然后滴在載玻片上制作成樣本，放在ECLIPE50i型尼康顯微鏡下進(jìn)行觀察，采用由小到大的攪拌速度，其轉(zhuǎn)速分別為180rpm、360rpm、540rpm、720rpm、900 rpm 和1080rpm，他們在水中的分布狀態(tài)及粒徑如圖2所示。

香精在水中的狀態(tài)為油狀，當(dāng)攪拌時(shí)，香精分子由聚集狀態(tài)變?yōu)榉稚顟B(tài)，當(dāng)攪拌停止后，其分子又向一起靠攏凝聚，這是由香精分子的油性所決定的。由圖2可知，在由小到大的攪拌速度作用下，香精分子纏結(jié)粒徑由大變小，可以分散到54μm 左右，甚至可以分散到更小。

1.2 香精化學(xué)性能

1.2.1 耐堿性

將1mL的香精溶于pH值為14的強(qiáng)堿性溶液中，攪拌數(shù)分鐘，呈現(xiàn)油融狀，靜置一段時(shí)間后，油滴變少，但是沒有溶于堿液中（見圖3）。由此得知，香精不易溶于堿液中，其耐堿性能較好。

1.2.2 耐酸性

將1mL 的香精溶于pH值為1的硫酸溶液中，攪拌數(shù)分鐘，有大量的小氣泡產(chǎn)生，但是很快消失。靜置一段時(shí)間后再次攪拌，再次產(chǎn)生氣泡，且出現(xiàn)油花，香味很濃（見圖4）?？梢姡憔肿拥哪退嵝暂^好。

圖4 香精耐酸性能宏觀狀態(tài)

2 香精微膠囊的制備

2.1 原料與試劑

YJ7022型薰衣草香精；β-環(huán)糊精；無水乙醇，分析純AR；蒸餾水。

2.2 設(shè)備

HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋；78-1型磁力加熱攪拌器；JJ-1 型精密精力電動(dòng)攪拌器；M8500 型紫外可見分光光度計(jì)；HANGPING、FA2104C 型電子天平；燒杯；玻璃棒；錐形瓶；針管、針頭。

2.3 制備方法

采用物理法中的包結(jié)絡(luò)合法對油溶性香精進(jìn)行包結(jié)。利用β-環(huán)糊精的空腔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將分散均勻的香精液滴完全包覆在一層膜中［4］，形成直徑范圍為5～400μm 的微膠囊。它是把液體香精轉(zhuǎn)化為固體顆粒，從而防止香精與外界直接接觸，提高其穩(wěn)定性，防止變質(zhì)和損失，改進(jìn)緩釋性，延長保香期。

2.3.1 包結(jié)工藝流程

配制一定濃度的β-環(huán)糊精溶液→包結(jié)香精→超聲波發(fā)生器中水浴→冷凍干燥→粉碎［5］。

2.3.2 包結(jié)條件

β-環(huán)糊精∶香精（摩爾比）=2∶1；pH=6；β-環(huán)糊精濃度為20%；水∶酒精（體積比）=60∶40；包結(jié)溫度為40～50℃。

2.3.3 制備步驟

（1）將4g 的β-環(huán)糊精溶于蒸餾水中，在60℃的恒溫水浴鍋中配制β-環(huán)糊精的飽和溶液。

（2）用針管吸入1 mL 的薰衣草香精，將其1∶1的溶入乙醇溶液中，攪拌均勻，將香精乙醇溶液吸入針管中備用。

（3）將飽和的β-環(huán)糊精溶液放在磁力攪拌器上，放入攪拌子，然后將針管中的薰衣草香精緩慢地滴入飽和的β-環(huán)糊精溶液中。

（4）在40～50℃下，磁力攪拌2h。

（5）將混合液置于冰箱（0～4℃）中存放16～20h，析出白色固體。

（6）將白色固體過濾，用乙醇洗液清洗，然后在真空干燥箱中干燥至恒重，得到白色固體粉末，即為薰衣草微膠囊。

3 香精微膠囊性能測試

3.1 原料與試劑

香精微膠囊；硫酸：濃度為98.08%，分析純；燒堿：晶體，分析純；蒸餾水：純度為100%。

3.2 測試儀器

SNG-3000型掃描電子顯微鏡；MCM-100型濺射鍍膜儀；燒杯；玻璃棒；溫度計(jì)；1mL注射器；HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋。

3.3 性能測試及結(jié)果分析

3.3.1 粒徑測試

測試方法：采用SNG-3000型掃描電子顯微鏡直接觀察法。

將香精微膠囊溶于蒸餾水中，用1 mL 的針管吸取一點(diǎn)香精微膠囊溶液，滴在載玻片上，用蓋玻片輕輕蓋住，放在SNG-3000型掃描電子顯微鏡下進(jìn)行觀察［6］，結(jié)果如圖5所示。

圖5 薰衣草香精微膠囊粒徑測試

由圖5可知：在掃描電子微鏡下觀察，香精微膠囊的顆粒分布比較均勻，顆粒呈菱形結(jié)構(gòu)，直徑在10μm 左右，最小的可達(dá)2μm 左右，最大在13 μm 左右，適用于生產(chǎn)芳香型再生纖維素纖維。

3.3.2 耐酸性能測試

測試方法：將一定量的香精微膠囊加入pH值為1的硫酸溶液中，用玻璃棒攪拌數(shù)分鐘至香精微膠囊在硫酸溶液中分散均勻，然后用注射器迅速吸取微膠囊懸濁液，滴在載玻片上，小心地蓋上蓋玻片制作成樣本，然后將樣本放在SNG-3000型掃描電子顯微鏡下進(jìn)行觀察，其觀察結(jié)果如圖6所示。

圖6 香精微膠囊耐酸性能測試（放大50倍）

由圖6可知：香精微膠囊在pH值為1的硫酸溶液中不發(fā)生任何反應(yīng)，并且微膠囊的顆粒大小分散范圍未發(fā)生變化，由于加入的香精微膠囊少，所以在SNG-3000型掃描電子顯微鏡下觀察的微膠囊比較少，但不影響其測試結(jié)果。由此說明香精微膠囊的耐酸性能比較好，適用于濕法紡絲。

圖7 香精微膠囊耐堿性能測試（放大50倍）

3.3.3 耐堿性能測試

測試方法：將香精微膠囊放在pH值為14的氫氧化鈉溶液中進(jìn)行溶解，然后制成載玻片樣本，放在SNG-3000型掃描電子顯微鏡下進(jìn)行觀察測試，其觀察結(jié)果如圖7所示。由圖7可知：香精微膠囊在堿液中不易溶解也不發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)，仍保持其原有的狀態(tài)。微膠囊顆粒大小分散范圍比較均勻，并且顆粒大小未發(fā)生明顯的改變。這是因?yàn)?，?環(huán)糊精在強(qiáng)堿性溶液中性能比較穩(wěn)定。由此說明，香精微膠囊的耐堿性能較好，適合于纖維紡絲用。

4 結(jié)論

由于香精具有揮發(fā)性，β-環(huán)糊精分子具有特殊的中腔，且不易溶于強(qiáng)堿性溶液，采用β-環(huán)糊精作為壁材，薰衣草香精分子作為芯材進(jìn)行包覆，可以制得香精微膠囊顆粒，有效地縮減其緩釋速率，防止太陽直曬和高溫破壞，然后直接加入到紡絲原液中進(jìn)行紡絲。香精微膠囊粒徑小，具有較強(qiáng)的耐酸性和耐堿性，為進(jìn)一步制得不同需求的芳香型再生纖維素纖維奠定了理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。

［1］劉海洋，王樂軍，李琳，等.再生纖維素纖維的現(xiàn)狀與發(fā)展方向［J］.紡織導(dǎo)報(bào)，2006，（4）：57—59.

［2］楊慶明，丁蘭，楊紅，等.食用香料——香蘭素的抗氧化活性研究［J］.科學(xué)研究，2007，28（1）：85—88.

［3］王潮霞，陳水林.β-環(huán)糊精香精微膠囊微觀形態(tài)和包合機(jī)理［J］.紡織學(xué)報(bào)，2005，26（6）：22—24.

［4］顏銘池，許英梅，安曉雯，等.包結(jié)絡(luò)合法制備香精微膠囊的研究［J］.日用化學(xué)品科學(xué)，2006，29（4）：19—21.

［5］Pascoe MW，Tabor D.The Friction and Deformation of Polymers［J］.Proceedings of the Royal Society of London Series A：Mathematical and Physical Sciences，1956，235（1201）：210—224.

［6］梁治齊.微膠囊技術(shù)及其應(yīng)用［M］.北京：中國輕工業(yè)出版社，1999.