微胶囊的制备与应用

《胶体与表面化学》课程期末论文论文题目：微胶囊的制备与应用班级：08材料科学与工程专业姓名: 李崴学号： 20080403B013课程老师：张萍完成日期：2011年6月27日微胶囊的制备与应用李崴20080403B013海南大学材料与化工学院材料科学与工程专业，海南海口（570228）摘要:综述了微胶囊的制备及其应用。

重点介绍了化学法(原位聚合法、界面聚合法等)、物理化学法(复合凝聚法、复相乳液法等)、物理法(喷雾干燥法、溶剂蒸发法、静电喷雾法等)等制备微胶囊的常用方法及研究进展，分析了微胶囊的应用研究现状，并对微胶囊技术发展前景进行了展望。

关键词: 微胶囊，制备，应用，展望0引言微胶囊技术是利用成膜材料包覆具有分散性的固体物质、液滴或气体而形成微粒的一种技术。

通常包覆膜是致密的由天然或合成高分子材料制成，称为壁材（囊壁）；被包覆的物质称为芯材（囊芯）。

囊芯可以是固体、液体或气体，含固体的微胶囊形状一般与固体相同，含液体或气体的微胶囊的形状一般为球形，大小一般在2~200μm范围内。

囊壁的厚度一般在0.15~150μm，0.15μm以下囊壁也可生产。

微胶囊由于具有独特的功能特性，已应用到医药、农业、计算机、化学品、食品加工、化妆品等工业中，并具有很好的发展前景。

随着科技的发展，许多科研工作者把对微胶囊的研究目光投向纳米微胶囊[1]。

应用微胶囊技术的目的主要有3点：1）改变液体的分散状态，降低其挥发性，克服液体与周围介质材料的热力学不兼容性；2）芯材与周围介质之间或芯材颗粒之间的绝缘；3）采用扩散或者壳体破坏的方法延缓被包裹物质向介质的释放。

采用微胶囊技术制得的产品有良好的功能性质和贮存稳定性，使用方便，可以解决传统工艺所不能解决的许多问题。

1制备与研究微胶囊的制备技术涉及到物理和胶体化学、高分子化学及物理化学、材料化学、分散和干燥技术等学科领域。

通常根据性质、囊壁形成的机制和成囊的条件分为物理法、物理化学法、化学法等3大类，其中以凝聚法、界面聚合法、原位聚合法应用最为广泛。

1.1 化学法制备微胶囊化学法制备微胶囊，优点在于可以有效地包覆疏水性物质或疏水性大单体；原料多样，可以制备不同类型的微胶囊；主要包括悬浮聚合、原位聚合、界面聚合及乳液聚合等。

1.1.1原位聚合法原位聚合，是把单体和引发剂全部加入到分散相或连续相中，即单体和引发剂全部溶于囊芯的内部或外部。

由于单体在一相中是可溶的，而生成的聚合物在整个体系中是不溶的，聚合物就会沉积在芯材液滴的表面。

此方法方便快捷、产率高且可操作性较强。

李金换等[2]用一步原位沉积法制备脲醛树脂微胶囊，在酸性条件下，使用聚乙烯醇作为系统改性剂，制备粒径分布在40~500nm，表面光滑、球形度好且致密的微胶囊。

艾秋实等[3]采用原位聚合一步法制备了PUF包覆乙烯基硅油微胶囊，并采用黏度较大的乙烯基硅油为囊心，对其制备工艺进行了优化，成功制备出粒径较小、分布较均匀的微胶囊。

宋林勇等[4]利用可聚合乳化剂(12-丙烯酰氧基-9-十八烯酸，AOA)，在反相乳液中进行辐射原位界面聚合，成功制备出聚苯乙烯药物胶囊，实现了在反相乳液中，原位界面聚合中空微球/胶囊。

1.1.2界面聚合法界面聚合发生在两种不同的聚合物溶液之间，即将两种活性单体分别溶解在不同的溶剂中，当一种溶液被分散在另一种溶液中时，在两种溶液的界面可发生聚合反应。

史富娟等[5]以聚乙烯醇为皮材、玫瑰香精为芯材、戊二醛为交联剂，在温度40 ℃，乳化剂0.15 g，皮材和芯材比为2:3，盐酸1 mL，戊二醛2 mL的情况下界面聚合反应3h，得到中值粒径为47.7716 μm的醇醛树脂微香囊颗粒。

高培等[6]通过界面聚合法，用戊二醛改性的三乙烯四胺与2，42甲苯二异氰酸酯反应，制备出有一定机械强度、韧性、耐水性和耐热性的含黄色电子墨水的聚脲微胶囊。

以对苯二甲酞氯与乙二胺为壁材，分散染料2BLN为囊芯，采用界面聚合法制备分散染料微胶囊[7]，缓释性能随着芯壁物质的量比的减小和保护胶体用量的增加而增加，随着乳化时间的延长和乳化剂质量分数的增大而减小。

解决了分散染料在纺织行业中的使用难题。

1.1.3乳液聚合法安朴英等[8]采用乳液聚合法，以甲基丙烯酸甲酯和超支化不饱和聚酰胺酯为壁材，染料隐色体为芯材，制备了分散性好，粒径分布窄，并具有良好的热敏性能的热敏型微胶囊。

宋倩等[9]利用乳液聚合法制备出平均粒径为278nm，单分散性较好阿维菌素微胶囊，包裹率达99.98%，载药率达37.5%。

在植物体内，该阿维菌素微胶囊比乳油具有更好的渗透性与传导性，室内杀虫活性与原药相近。

1.2 物理化学法物理化学法又称相分离法。

是先将聚合物溶于适当的介质(水或者有机溶剂)，将被包裹物分散于该介质中，然后向介质中逐步加入聚合物的非剂，使聚合物从介质中凝聚出来，沉积在被包裹颗粒表面而形成微胶囊。

主要包括干燥浴法(复相乳液法)、水相分离法( 凝聚法) 等。

1.2.1复相乳液法复相乳液法是将壁材与芯材的混合物乳化后以液滴形状分散到介质中，形成双重乳状液，随后通过加热、减压、搅拌、溶剂萃取、冷冻、干燥等手段将壁材中的溶剂去除，形成囊壁，再与介质分离得到微胶囊产品。

陈洁等[10]采用该方法研制了以乙基纤维素为壁材，以碳酸钠为芯材的微胶囊化产品。

合适的工艺设计使制得的微胶囊化碳酸钠具有较高的产率，在制面过程中缓慢的释放碳酸钠微胶囊。

马爱洁等[11]以聚乳酸为包裹载体，胰岛素为模型药物，通过复相乳液法制备出胰岛素缓释微胶囊，工艺简单，乳液稳定性好，可以负载具有生物活性的药物.1.2.2复合凝聚法复合凝聚法主要是利用两种带相反电荷的胶体水溶液混合时，改变条件使两种壁材在溶液中凝聚，从而对芯材包裹而制备微胶囊。

该方法具有制备过程简单、产率高、原料来源丰富等优点。

孙锋等[12]采用阿拉伯胶、氧化淀粉和明胶为壁材，香蕉油香精为芯材，主要研究了复相凝聚法制备香精微胶囊的工艺过程和方法；并通过响应面分析，确定了微胶囊化的最佳工艺条件，即壁材溶液浓度为2%，pH值为4.2，芯壁比为1:2，最佳工艺条件下的包埋率可达50%。

黄彬彬等[13]以甲氨基阿维菌素苯甲酸盐(简称甲维盐)为芯材，以明胶和阿拉伯胶为壁材，采用复凝聚法制备了甲维盐微囊，其包封率在62%左右。

胡云峰等[14]以明胶-阿拉伯胶为壁材，采用复合凝聚法制备了避蚊胺微胶囊，实现驱避剂-避蚊胺的微胶囊化，并且微胶囊产品具有一定的缓释特性，由于设备简单，原料来源丰富，产率高，此方法制备避蚊胺微胶囊将有广阔的应用前景。

1.3 物理法物理法是借助专门的设备通过机械搅拌的方式，首先将芯材和壁材混合均匀，细化造粒，最后使壁材凝聚固化在芯材表面而制备微胶囊。

根据所用设备和造粒方式的不同，可采用空气悬浮法、喷雾法、真空镀膜法及静电结合法等。

1.3.1喷雾干燥法喷雾干燥法是将芯材分散于作为微胶囊壁的粘合剂成分中，配制原液，将此原液部分输送至喷雾器顶部，在热风作用下用喷雾法烘燥而取得微胶囊。

齐连祥等[15]以酯型儿茶素为芯材，大豆色拉油为初级壁材，蛋白NP和碳水化合物CA、CB为壁材，经乳化剪切，喷雾干燥制得酯型儿茶素微胶囊。

并获得了较优的工艺参数，在此基础上得到微胶囊的包埋率为76%。

黄文哲等[16]以新烯基琥珀酸淀粉酯和麦芽糊精为壁材，虾青素大豆油悬浊液为芯材，制备虾青素微胶囊，能够明显减少虾青素的氧化，稳定性提高近8倍。

张焕新等[17]对银杏油进行微胶囊化处理，制备的银杏油微胶囊为黄色或淡黄色细小颗粒，水分含量2.28%，密度0.82g/cm3，溶解度98.10%，黄酮含量5.73%，包埋效果良好。

加工成的银杏油微胶囊产品在色泽、气味和组织状态等方面都较为理想，理化和微生物指标符合国家有关标准，微胶囊中银杏类黄酮含量达 5.73%。

王军等[18]研究了喷雾干燥法制备微胶囊化山葡萄籽油粉末油脂的工艺，合适工艺条件下微胶囊化效率可达77. 36%。

制取的微胶囊化山葡萄籽油粉末油脂为乳白色粉末，密度0.7312 g/cm3，含水量2.76%，溶解度94.0%，贮藏稳定性要明显优于未微胶囊化的山葡萄籽油以及添加了抗氧化剂VE的山葡萄籽油制品。

潘岳峰等[19]探索喷雾干燥法制备诺西肽微囊的最佳掩味工艺，为工业化生产提供了实验依据。

占英等[19]分别以VB1、ACE抑制肽和牛血清白蛋白为芯材，以聚丙烯酸树脂Ⅱ和乙基纤维素水分散体为壁材，按芯材/壁材比为1:10，喷雾干燥法制备微胶囊，并研究芯材在模拟胃肠液中的释放性能。

分析结果表明，聚丙烯酸树脂Ⅱ微胶囊为表面光滑的圆球，乙基纤维素水分散体微胶囊表面有凹陷，芯材包埋率均大于98%。

聚丙烯酸树脂Ⅱ微胶囊在模拟胃液中120 min芯材累计释放率小于10%，在模拟肠液中60min则完全释放；乙基纤维素水分散体微胶囊在模拟胃肠液中芯材释放速率基本一致，120 min累计释放率达70%以上。

以聚丙烯酸树脂Ⅱ为壁材的微胶囊可以实现在胃肠液中可控制释放芯材。

1.3.2静电喷雾法冯琼等[21]采用微孔淀粉吸附乳酸菌，以海藻酸钠和明胶的混合体系为壁材，对其进行静电喷雾包埋，得出用6%的微孔淀粉吸附乳酸菌，活菌数最高，当芯壁材比为1:3时，包埋率为85.88%，微胶囊化乳酸菌在经人工胃液处理2h后，活菌数比未经微胶囊化的对照组高出2个数量级；经人工肠液处理40min后，乳酸菌可全部释放。

微胶囊化乳酸菌饮料在4℃冰箱储藏4 w后，其活菌数仅是在同一数量级上有少许下降，而对照组未经包埋的乳酸菌和市售乳酸菌饮料下降了约2个数量级，经微胶囊化的乳酸菌具有较好的储存稳定性。

张武杰等[22]尝试用高压静电成囊装置(静电喷雾法)来制备一种强度高、生物相容性好的海藻酸钙-羧甲基纤维素钠液芯微囊。

在初步试验的基础上，利用正交试验的方法考察了海藻酸钠、羧甲基纤维素钠以及氯化钙的浓度对成囊过程中微胶囊膜厚、粒径等的影响。

同时结合不同制备条件下微胶囊的成囊性，优化海藻酸钙-羧甲基纤维素钠微胶囊制备工艺。

在优化的工艺参数中海藻酸钠、氯化钙以及羧甲基纤维素钠的质量浓度分别为10，30，15 g/L。

1.3.3溶剂蒸发法溶剂蒸发法是将芯材、壁材依次分散在有机相中，然后加到与壁材不相溶的溶液中，加热使溶剂蒸发，壁材析出而成囊。

杨红等[23]通过溶剂蒸发法制备了囊壁透明的表面光滑的十六烷/PMMA的油核/聚合物壳微胶囊。

随着PMMA用量的增加，微胶囊的粒径增加，粒径分布变宽。

随着搅拌速度的增加或/和稳定剂PV A量的增大，微胶囊的粒径减小，粒径分布变窄。

2应用与研究2.1食品工业微胶囊在食品工业中的应用主要包括：食品微胶囊化、食品添加剂微胶囊化、营养素微胶囊化以及酶的微胶囊化。

将香精香料微胶囊化[24]，可在食品储存时保持香味，防止或降低香料与食品进行不必要的相互作用，阻止抗氧化或光诱导作用，延长香料的货架期并控制释放。