微胶囊化技术

微胶囊化技术

第一节微胶囊化概述

1、基本概念

•微胶囊：是指一种里面包埋有液体、固体或气体组分，而外面为聚合物壁壳的微型容器或包装体。

•囊壁：微胶囊的聚合物壁壳，也称为外壳或保护膜。

•囊心：被包埋的物料组分，也称囊核或填充物。

•微胶囊化过程：将待包埋目标物质分成细粒，然后以这些细粒为核心，将成膜材料在其表面沉积、涂层的过程。

•微胶囊化技术：将固体、液体或气体物质包埋在微小而封闭的胶囊内的方法与技术。

2、微胶囊化特性

1）微胶囊可包埋固体、液体和气体。

2）微胶囊大小一般在5～200um范围。当胶囊粒度小于5um时，由于布朗运动难于收集;当粒度超过200um时，由于表面的静电摩擦系数减小而稳定性下降。

3) 被包埋组分与囊壁是互相分离的两相。

4）囊壁较薄，厚度一般在0.2um至几微米，通常不超过10um。

5）囊壁可以是单层结构，也可以是双层或多层结构。囊心可以是单一组分(如单核)，也可以是多种组分(多核、多核-无定形等)。

6）在特定条件下如加压、揉破、摩擦、加热、酶解、溶剂溶解、水溶解、电磁作用等，囊壁所包埋的组分可在控制速率下释放。

7）微胶囊形状和结构受被包埋物料结构、性质及胶囊化方法影响。一

般为球体、粒状、肾形、谷粒形、絮状和块状。

常见微胶囊的各种结构。

微囊化产品特性研究

3、微胶囊化发展

药物胶囊化已有150多年历史，而微胶囊化则出现于20纪30年代。1936年美国大西洋海岸渔业公司提出了用液体石蜡制备鱼肝油明胶微胶囊专利。1949年Wurster发明了微胶囊化的空气悬浮法技术，实现了固体微粒的微胶囊化。1953年Green发明了凝聚法微胶囊化技术，实现了液体物料的微胶囊化，并研制出无碳复写纸(NCR纸)，这是微胶囊化技术第一次商业应用,随后该技术得到了快速发展。

迄今为止，微胶囊化技术在化工、食品、医药、生化、印刷等领域获得了广泛应用，其理论和实践也日趋成熟。

4、微胶囊的功能

1）改变物料存在状态、质量和体积。

2）降低挥发性并进行控制性释放。

3）隔离活性成分，保护敏感性物质。

4）掩盖不良气味和风味。

5) 降低食品添加剂的毒理作用。

O/W型微胶囊技术的主要功能

☐尽管很多微囊化方法报道，喷雾干燥生产O/W型微囊化产品依然是工业化生产最重要手段。

☐将油脂转变成水溶性粉体、方便加工、运输和食品配方; 包括脂质类如V A、V D、V E，卵磷脂、叶黄素、植物功能性提取成分

☐将水溶性、油溶性功能成分有效复配为一体；功能食品

❑防止环境对芯材破坏,延长保质期，保证食品安全；DHA、EPA

☐减少芯材挥发或传递；香精、香料

☐缓释和靶向保护:口香糖、生物制品（如益生菌等）

☐隐蔽芯材的不愉快气味；DHA、植物提取成分

☐当功能性芯材用量非常之小时，将芯材均匀地分散后并添加在食品中。调节血糖奶粉

第二节微胶囊化技术方法

1、微胶囊心材与壁材

1）心材

在微胶囊化技术中，把被包埋的物料称为心材。

心材可以是亲水的，也可以是疏水的。因此大多数的气体、液体和固体都可以被包封在微胶囊中。

常见的心材有：

溶剂类：水、醇类、苯、甲苯、酯类、醚类、酮类、甘油；

增塑剂类：邻苯二甲酸酯类、己二酸酯类、磷酸酯类、硅酮类、氯化联苯、氯化石蜡；

酸碱类：硝酸、硼酸、氢氧化钠和胺类；

色素类：颜料、染料以及隐色染料等；

燃料类：汽油、照明用油、核燃料、火箭燃料；

香料类：．薄荷醇、硫醇以及各种香精类；

食品类：油和脂肪类、各种调味品、发酵粉；

生化成分：酶、蛋白质、动物胶、细菌、酵母以及病毒等；

药物类：阿司匹林、维生素、氨基酸等；

农用化学药剂类：除草剂类、杀虫剂、化肥等；

复合材料类：用于静电印刷的调色剂、卤化银、粘结剂、显影剂、定影剂、墨水、磁性粉末、重氮化合物等

其他：各种催化剂、粘合剂、除锈剂、洗涤剂等。

2）壁材

用于包埋心材的物质称为壁材。

可作壁材的材料有许多，有无机材料和有机材料。常用的是高分子材料。壁材的选择要根据所包埋心材的性质进行。

基本的原则是：心材是亲油性的，则选用亲水性的壁材；心材是水溶性的，壁材应是非水溶性的。

通常采用的壁材有：

蛋白质类：骨胶、酪蛋白、纤维蛋白、血红蛋白及聚氨基酸类。

植物胶类：阿拉伯胶、琼脂、褐藻酸钠、鹿角胶、葡萄糖硫酸酯。

纤维素类：乙基纤维素、硝酸纤维素、羧甲基纤维素、乙酸纤维素、纤维素乙酸酞酸酯和纤维素乙酸丁酸酞酸酯。

缩聚物类：甲醛-萘磺酸缩聚物、氨基树酯类、醇酸树酯、硅树酯类、尼龙、涤纶、聚氨酯、聚碳酸酯。

共聚物类：乙烯或甲氧基乙烯与马来酸酐共聚物类、丙烯酸类共聚物、丙烯酸类共聚物、甲基丙烯酸类共聚物。

均聚物类：聚氯乙烯、萨冉树酯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯、聚丙烯酰胺、聚乙烯基苯磺酸、聚乙烯醇以及合成橡胶。

蜡类：石蜡、松香、紫胶、硬脂酸、甘油酸酯、蜂蜡、浊腊、油类、脂肪类和硬化油类。

其他：环氧树酯、硝化石腊、硝化聚苯乙烯以及硫酸钙、石墨、硅酸盐、铝、钒土、铜、银、粘土等各种无机材料。

微胶囊化技术分为3大类：化学法、物理化学法和机械法。这3大类方法又可衍生出许多方法。

微胶囊化方法分类表

界面聚合法

原位聚合法

化学法锐孔法(聚合物快速沉析法)

包接络合物法(分子包接法）

辐射化学法

单凝聚法

复凝聚法

水相分分离法盐凝聚法

凝聚法(相分离法) 油相分离法调节pH值沉淀法

复相乳液法(干燥浴法) 变温相分离法

微胶囊化物理化学法熔化分散与冷凝法

囊心交换法

粉末床法

旋转悬浮分离法

空气悬浮包衣法(Wurster法)

喷雾干燥法

机械法真空蒸发沉积法

静电结合法

离心挤压法

锅包衣法

蔗糖共结晶法

微胶囊化方法区分，可通过以下几点特征加以辨别：

①心材是液体还是固体，是亲水还是疏水，pH值及温度的稳定性如何；

②壁材是利用已制备好的聚合物，还是在心材表面上通过单体聚合固化而成；

③微胶囊化在何种介质(气体、有机溶剂或水)中进行；

④微胶囊化是一步还是分步完成；