乳化劑含量對復(fù)凝聚法制備香茅提取物微膠囊的影響

刁水華等

【摘 要】以香茅粗提取物為芯材，明膠和阿拉伯膠為壁材，采用復(fù)凝聚法制備香茅微膠囊。通過不同PH值不同乳化劑含量下電位和的測試，確定最佳工藝，即含量為0.8%，PH為4。此乳化工藝下能得到香茅微膠囊產(chǎn)率為67.3%，平均粒徑12.9 μm。在掃描電鏡下觀察下，微膠囊表面粗糙，外囊殼表面帶有微孔，便于芯材香茅提取物中揮發(fā)性物質(zhì)向外釋放，內(nèi)部充滿空槽，儲存芯材。

【關(guān)鍵詞】索氏提取 微膠囊 復(fù)合乳化劑 PH值

復(fù)凝聚法制備微膠囊，是將芯材分散在帶有兩種電荷的壁材溶液中，然后壁材通過靜電作用，相互吸引并沉積到芯材表面，從而包覆芯材[1]。所以制備過程中芯材的分散情況影響微膠囊的形態(tài)[2]。本文主要以索氏提取的香茅提取物為芯材，以明膠和阿拉伯膠為壁材，通過復(fù)凝聚法來香茅微膠囊[3]。

1 試驗

1.1 實驗材料與儀器

材料：香茅提取物；明膠、阿拉伯膠、冰醋酸、氫氧化鈉、斯潘80、吐溫20（分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。

儀器：實驗室高切乳化機(jī)（MX 201，上海沐軒實業(yè)有限公司）；電子天平（北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司）；水浴鍋（HH-S鞏義市英峪予華儀器廠）；集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（DF-101S，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司）；冷場電子掃描電鏡；激光粒度測試儀（Mastersizer 2000，馬爾文儀器公司）。

1.2 實驗方法

（1）香茅微膠囊的制備。壁材乳化劑溶液的配制：用天平稱取2g明膠，溶于去離子水中配制成200g明膠乳化劑溶液，同樣，配制相同規(guī)格的阿拉伯膠乳化劑溶液。

芯材的配制：將一定質(zhì)量的斯潘80、吐溫60和4g香茅提取物混合得到芯材體系，置于800ml燒杯中，置于集熱式恒穩(wěn)加熱磁力攪拌器45℃水浴中。

香茅微膠囊的制備：同時將兩種壁材溶液緩慢倒入裝有香茅的燒杯中，以8000r/min剪切15min，將其轉(zhuǎn)入四口燒瓶中，在45℃的水浴加熱及800 r/min的攪拌下，逐滴緩慢滴加醋酸溶液（10%），將pH調(diào)至所需值，20min后使乳液其溫度降到10℃以下，用10%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至10，20min后加入200ul質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%的戊二醛進(jìn)行固化處理，30min后迅速升溫到45℃，離心抽去上清液，將微膠囊沉淀冷凍干燥[4]-[6]。

（2）粒徑的測試。將香茅乳液或微膠囊分散在水溶液中，分散速度3000r/min，逐漸加入樣品至遮光度達(dá)到所需范圍，進(jìn)行測試。

（3）Zeta電位的測定[7]。分別配制1%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的明膠和阿拉伯膠水溶液，分別測試相應(yīng)乳化劑濃度時不同PH值下的溶液電位值。

（4）制得香茅提取物乙醇溶液標(biāo)準(zhǔn)曲線方程。準(zhǔn)確稱取0.200g香茅提取物溶解于50ml乙醇溶液中，然后用乙醇定容至100 ml。用移液管取分別取出0.05ml、0.10ml、0.20ml、0.40ml、0.50ml、0.55ml、0.60ml、0.65ml、0.70ml、0.80ml溶液分別定容至50ml，測試其在紫外區(qū)最大吸收波長處的吸光度，得出提取物在乙醇中的濃度與最大吸光度關(guān)系方程。

（5）微膠囊含芯率和微膠囊化的產(chǎn)率的測定。稱取0.1g微膠囊粉末，放于50ml無水乙醇中，在50℃水浴下超聲萃取2小時，然后在5000r/min條件下離心15min，取1ml上清液用50ml乙醇定容，測其最大紫外吸收峰波長處的吸光度。

含芯率計算公式（1），式中：為香茅微膠囊含芯率，%；M1為微膠囊中香茅提取物的質(zhì)量，g；M2為微膠囊質(zhì)量，g。微膠囊產(chǎn)率計算公式2：，式中：為微膠囊產(chǎn)率，%；M2為微膠囊的質(zhì)量，g；M3為總共加入微膠囊中香茅提取物質(zhì)量，g。

（6）微膠囊的電鏡觀察。將所需觀察的微膠囊樣品，置于去離子水中，超聲分散3 min ，取適量滴于硅片上，干燥，噴金，利用冷場發(fā)射掃描電鏡顯微鏡觀察不同工藝情況下微膠囊的形貌。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 香茅微膠囊含芯率與吸光度關(guān)系方程[8]

由1.2.4得線性回歸方程為Y=46.181X-5.317，相關(guān)系數(shù)R=0.992，香茅提取物在乙醇溶液中濃度與其在λ=226nm處吸光度有良好的線性關(guān)系。

由濃度與吸光度關(guān)系方程可求得微膠囊含芯率η與吸光度X之間的關(guān)系方程（3）：η=（1.1545X-0.1329）×100%

2.2 乳化劑用量、PH值對微膠囊粒徑和微膠囊產(chǎn)率的影響[9]

HLB值為8的復(fù)合乳化劑用量分別取0、0.4%、0.8%、1.2%、1.6%（w/w），其他工藝不變，測試不同乳化劑用量時微膠囊粒徑、產(chǎn)率，結(jié)果如圖1所示。

由圖1可以看出隨著乳化劑含量的增加，微膠囊的粒徑呈減小趨勢，這是因為乳化劑的存在使芯材在乳液中分散的更好，芯材被分散的更小，當(dāng)壁材明膠和阿拉伯膠吸附在沉積到芯材上形成的微膠囊粒徑會更?。患徔椘窇?yīng)用微膠囊粒徑一般要求小于20μm，所以乳化劑含量要大于0.8%，但隨著乳化劑的含量不斷增大，成囊率越來越低。

根據(jù)復(fù)合凝聚法的定義，當(dāng)兩種壁材所帶正負(fù)電荷剛好相等及電荷和值為佳，實際兩種壁材溶液的電位之和在-5—+5mv之間時，明膠和阿拉伯膠就有很好的成囊率，控制乳化劑的含量，通過滴加10%的乙酸溶液改變pH，分別測量兩種壁材的電位變化，以兩種壁材溶液電位和來探究壁材的復(fù)凝聚情況。實驗結(jié)果如圖2所示。

由圖2可以看出，明膠和阿拉伯膠溶液電位之和隨PH值的增大向負(fù)電荷方向發(fā)展，且乳化劑含量越大，兩壁材溶液電位和值負(fù)的越大，這是由于所選的兩者非離子表面活性劑屬于多元醇酯表面活性劑，醇分子中的羥基與水分子結(jié)合是起親水作用的，當(dāng)乳化劑過多時，多余的醇分子中的羥基帶負(fù)電荷，游離在乳液中的羥基會增多，壁材溶液電位和就會顯負(fù)電荷，且電位值會越來越大。所以當(dāng)乳化劑含量過高時，聚合物明膠阿拉伯膠分子無法在芯材表面復(fù)凝聚從而成囊，微膠囊成囊率就低了，如圖3所示，當(dāng)乳化劑含量達(dá)到2%時，就幾乎無法得到微膠囊了。綜上所述，乳化劑含量選擇0.8%，PH值選擇4。

2.3 微膠囊外貌形態(tài)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)

將制得的香茅微膠囊置于掃描電鏡觀察，如圖3、圖4、圖5所示。由圖3可以看出香茅草提取液微膠囊呈球形，表面無裂縫，有微孔，具有半透性，香茅草提取物通過半透性囊殼緩慢釋放。由圖4可以看出經(jīng)明膠和阿拉伯膠復(fù)凝聚反應(yīng)制得的微膠囊顆粒，大小分布在3μm-30μm之間，平均粒徑在12.9μm左右。圖5是由于微膠囊粒徑較大，且外形不規(guī)整，在細(xì)胞粉碎機(jī)中囊殼被打破，從圖5中可以看出，香茅微膠囊內(nèi)部充滿空槽腔室，用于儲存香茅提取物質(zhì)。

結(jié)語

通過以上對微膠囊制備過程中乳化工藝的探究，可以得出以下結(jié)論：芯材香茅草提取物與壁材明膠—阿拉伯膠的混合溶液乳化劑含量為0.8 %，乳液體系PH為4。得到球形微膠囊，產(chǎn)率為67.3%，粒徑大小主要分布在3μm-25μm之間，平均粒徑在12.9μm左右。表面粗糙，有多孔，具有半透性。

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