微胶囊技术的研究进展

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微胶囊技术的研究进展1

曲健健1,但卫华1,林海1,陈驰1,米贞健2,舒展2

1.四川大学 皮革与工程教育部重点实验室,四川 成都 610065；

2.成都佰乐金生物科技有限公司,四川 成都 610041

E-mail: dajian_1981@https://www.wendangku.net/doc/bc4261344.html,

摘 要:本文介绍了微胶囊的结构及其制备方法，综述了微胶囊性能的评价方法和微胶囊技

术的新进展，其中，纳米技术、膜乳化技术的运用及环境感应型微胶囊的提出使微胶囊的

应用更加广泛。此外，还指出了现阶段微胶囊技术存在的问题及发展趋势。

关键词: 微胶囊；制备方法；性能评价；新进展

1．引言

微胶囊技术是一种用成膜材料把某种物质包覆并使之形成微小粒子的技术，得到的微小粒子叫微胶囊（microcapsule）。微胶囊技术的研究大约开始于20世纪30年代，在50年代取得重大成果，在70年代中期得到迅猛发展。微胶囊具有改善和提高物质表观及其性质的能力，能够储存微细物质，延缓和控制释放，并具有保护芯材料免受环境影响、降低毒性、屏蔽气味等作用。由于物质微胶囊化后具有许多独特的性能，在许多领域都有广泛的应用，因而引起了人们极大的兴趣。如今，微胶囊技术已从最初的压敏复写纸扩展到医药、食品、农药、饲料、涂料、化妆品、添加剂、纺织、阻燃剂、生物固定化等多个领域，发展前景十分乐观。

2．微胶囊的结构

微胶囊由内外两部分构成，内部的物质称为芯材，外部的包覆膜称为壁材。其中芯材可以由一种或多种物质组成，可以是固体、液体或气体，壁材也可分为单层和多层。形成微胶囊时，芯材被包覆而与外界环境隔离，在适当条件下，随着壁材的破坏而释放出来。如果选用的壁材具有半透性，则芯材可以通过溶解、渗透、扩散的过程，透过膜壁而释放出来[1]。

微胶囊常用壁材主要有天然、半合成及合成的高分子材料。天然高分子材料如明胶、阿拉伯胶、海藻酸盐、壳聚糖等，它们具有无毒、免疫原性低、成膜成球性好等特点，常用于医药、食品等领域。半合成高分子材料主要是纤维素衍生物，如羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素等，其特点是毒性小、粘度大、成盐后溶解度增大。合成高分子材料分为可生物降解和不可生物降解两类，其中，对可降解类材料研究的较为广泛，其特性是无毒、成膜性好、化学稳定性高，如聚乳酸、聚丙烯酸树脂等。

1本课题得到教育部博士学科点专项科研基金（项目编号：20020610032）资助

3．微胶囊化方法

微胶囊有多种分类方法。如可以根据壁材结构分为单层膜和多层膜微胶囊；根据芯材的性质分为亲水性芯材和疏水性芯材微胶囊；根据微胶囊透过性分为不透和半透性微胶囊；还可以根据微胶囊的用途分为缓释型、压敏型、热敏型、光敏型等微胶囊。最常见的分类方法是根据微胶囊的制备方法将其分为化学法、物理化学法和物理机械法三类。

3.1 化学法

3.1.1 界面聚合法（interfacial polymerization method）

该法通过向连续相中加入单体，使之与处于分散相的单体在乳化体系的相界面处发生聚合反应，于是在芯材表面上生成一层聚合物膜，经沉淀、过滤和干燥后，便可得到微胶囊。在界面聚合法中，最常使用的聚合反应是缩聚反应。如El-Gibaly等人[2]采用一系列水溶性的多元胺与油溶性单体2,4-二苯乙烯二异氰酸酯（TDI）发生界面缩聚反应，制备了以聚乙烯亚胺和聚脲为壁材的人造红血球（ARBCs）微胶囊，他们研究发现，对ARBCs进行磺化处理，可使其具有良好的氧亲和力，最佳的粒径和分布，并具有与兔的血红细胞相同的流动特性，有望成为血液替代品。除缩聚反应外，加聚反应因具有不需催化剂，不产生副产物的优点，也为人们所重视。Naohiro等人[3]通过改变水相与油相的量和加入不同HLB值的表面活性剂，制备了油包水（w/o）和水包油（o/w）两种不同的乳化体系，利用油溶性的乙烯基乙二醇二缩水甘油醚（EGDGE）与水溶性的环己二胺（HMDA）发生界面加聚反应，制备了两种聚环氧化物/胺微胶囊。研究发现：通过w/o乳化制备的微胶囊更加稳定，囊膜更坚固，可以通过调节PH值控制微胶囊的大小，并可应用于制备含有磁铁矿和维生素B6的微胶囊，而用o/w乳化制备的微胶囊由于壁膜较脆且不稳定，故无法应用于实际生产。

为了更加清晰的了解各种因素（如单体浓度、扩散和界面反应等）对微胶囊形成过程的影响，从而更加有效的实现对芯材的控制释放，人们建立并不断完善了微胶囊化过程的数学模型。Jiang Ji等人[4]在研究了界面聚合成膜的基础上，建立了非稳态条件下扩散－反应联合控制的微胶囊化数学模型，该模型可以为有效控制微胶囊壁材的厚度和孔隙率提供理论指导。

3.1.2 原位聚合法（in situ polymerization method）

该法与界面聚合法类似，不同之处在于发生原位聚合反应的原料或者溶解在处于分散相的芯材中，或者位于连续相介质中，而不是在两相中都有。该法所使用的原料包括气态、液态的单体或者预聚体等，如Sawada等人[5]先将芯材物质溶于二异丙基萘，然后将其分散到含有分散剂的水中，形成o/w型乳液，再加入配制好的蜜胺－甲醛预聚体溶液，通过提高温度使之发生缩聚反应，从而制备了光敏型显色微胶囊。冯薇等人[6]则用尿素－甲醛作预聚体，在酸的催化下通过调节PH值制备了酞菁绿G颜料微胶囊，并且讨论了反应介质的PH值、催化剂、酸化时间和反应温度对微胶囊粒度及结构的影响，得到了优化的缩聚反应条件。

原位聚合法制备微胶囊的一个关键是控制生成的聚合物沉积在芯材的表面，针对这个问题，王允韬等人[7]先将脲甲醛预聚体在一定条件下制得水溶性低分子量的脲甲醛缩聚物，然后将其加入到乳化体系中进行聚合，由于脲甲醛缩聚物更容易吸附在分散相液滴表面，解决了用原位聚合法制备脲甲醛微胶囊所常有的结块、粘连、表面粗糙、产率低的问题。

3.1.3 锐孔－凝固浴法（piercing-solidifying method）

该法先将芯材溶于聚合物中，形成液滴，再通过一种锐孔装置将其加入到凝固浴中，聚合物迅速沉淀析出形成囊壁。凝固浴中应含有可使聚合物发生交联固化的成分，如将一滴浓度为1.5％的褐藻酸钠水溶液加到浓度为10％氯化钙水溶液中后，会立即生成沉淀析出，并可形成包覆膜。由于海藻酸钠形成的包覆膜无毒、具有一定的韧性和半透性，因而常用于食品、医药等领域。庞杰等人[8]就以海藻酸钠和魔芋胶为壁材，制备了魔芋生物碱微胶囊。通过考察影响微胶囊形成的各种工艺参数，他们指出，为避免生物碱成分流失，所制成的微胶囊在氯化钙溶液中停留时间不宜超过3min，待成型后应立即过滤取出；为防止包埋率低及“漏油”现象产生，应选择合适的乳化剂；此外，由于微胶囊的成型大小与锐孔有关，为使聚合物全液滴通过，锐孔孔径一般在0.5mm以上。

3.2 物理化学法

3.2.1 凝聚相分离法（coacervation method）

根据分散介质的不同，凝聚相分离技术可分为水相分离法和油相分离法。水相分离法根据成膜材料的不同而分为复合凝聚法和单凝聚法。

复合凝聚法是在溶有两种带相反电荷的水溶性高分子包覆材料的水溶液中加入油溶性芯材，通过改变条件（改变pH值、温度、加入无机盐电解质等），使得两种高分子发生凝聚，并分离成凝聚胶体相和稀释胶体相，凝聚胶体相包覆在芯材周围即可形成微胶囊。该法最早是由NCR公司的Green在20世纪50年代发明的，目前，他所使用的以明胶-阿拉伯树胶为壁材制备含油微胶囊的方法已成功应用于无碳复写纸、食品、医药等多个行业。最近，Xing Fubao等人[9]用该方法制备了以辣椒素为芯材的微胶囊。Yu Rong等人[10]则用水解的苯乙烯－马来酸酐（SMA）代替了常用的阿拉伯树胶，使之与明胶凝聚，制备了表面光滑、囊膜致密、稳定的含油微胶囊。单凝聚法是指只用一种高分子作为包覆材料进行相分离的过程。最近，Lazko等人[11]用单凝聚法制备了含鲸蜡烷的大豆球蛋白微胶囊，其制备过程可以分为形成o/w型乳化体系，提高PH值使蛋白质发生凝聚以及加入戊二醛使壁材在油滴周围交联、固化三个步骤。通过对乳化和凝聚条件的研究，他们指出在凝聚过程中，选择合适的乳化参数可以提高蛋白质对油滴的包覆，缓慢提高PH值可以使包覆更加一致并能防止蛋白质之间发生聚合。此外，由于凝聚会破坏乳液中的分散与结合的平衡，应尽量减少凝聚时间，否则会使微胶囊大小不一致，并使产率下降。

油相分离法与水相分离法不同之处在于该法形成了w/o型乳液，其芯材为水溶性，壁材为油溶性，通过改变温度、加入能引起壁材沉聚的非溶剂等方法来实现油相分离。该法在医药领域

应用广泛[12]。

3.2.2 复相乳液法（multiple emulsion method）

用前面的方法所形成的乳化体系一般为w/o型或o/w型的，而在该法中将形成一种多重的乳化体系，其中最常见是w/o/w型复相乳液。其制备方法是先将壁材溶解于非水溶性溶剂中，再将含有芯材的水溶液分散于壁材溶液中，得到w/o乳液；然后将该乳液分散到另一种含有保护胶体稳定剂的水溶液中，得到w/o/w复合乳液；最后通过蒸发、减压、萃取等物理方法除去壁材中的溶剂，壁材逐渐包覆形成微胶囊。在这个过程中，由于复相体系在热力学上是不稳定的，可能出现内水相间的凝结，油膜的破裂，内水相与外水相的相互渗透等现象，因而保持该体系的稳定性是制备微胶囊的关键。影响体系稳定的因素有很多，包括搅拌程度、乳化剂的使用、水油相体积比、有机溶剂的选择等。对此，研究人员针对具体情况进行了大量的研究。其中，Jim Jiao 等人[13]采用盖片压力的作用对w/o/w复相乳液进行了加速稳定性测试，通过对其微观观察，评价了内外水相的渗透压平衡和油膜的强度对保持体系稳定性的重要作用。Yoshinori Onuki等人[14]通过考察各种因素对含胰岛素的w/o/w复相乳液的影响，进行了优化设计，发现体系的稳定性与其流变性十分相关。

除去复相乳液中的溶剂常用的方法为溶剂蒸发法，该法最早用于w/o和o/w体系，为进一步提高微胶囊的载药量和包封效率[15]，发展了复相乳液溶剂蒸发技术。Yamaguchi等人[16]就用该法，以聚乳酸-聚乙醇酸共聚物（PLGA）为壁材，制备了含胰岛素的微胶囊。在用w/o/w乳液法时，某些物质在w/o界面处易发生变性，为了解决这个问题，Shigeyuki Takada等人[17]将作为芯材的人体生长荷尔蒙（rhGH）固体直接加入二氯甲烷的油相中，然后将其加入乙烯醇水溶液中，形成s/o/w复相乳液，最后蒸发除去二氯甲烷得到微胶囊。除w/o/w型乳液法之外，在某些特定的领域中也可使用o/w/o型乳液法，其操作过程与w/o/w复相乳液法相似，只是用水溶性的成膜材料对油溶性物质进行包覆。Higuera-Ciapara等人[18]就以该方法制备了含虾青素的微胶囊，在形成以矿物油为外油相的o/w/o乳液之后，向其中加入戊二醛，使之与水相中的壳聚糖发生交联，然后将水真空蒸发，再倒出矿物油，经洗涤、干燥即可得到微胶囊。此外，由于不同的油相可以不相混溶，因而也可以通过形成w/o/o型、o/o/w型等复相乳液来制备微胶囊。

3.3 物理机械法

3.3.1 空气悬浮成膜法（air suspension coating method）

该法最早由美国的D.E.Wurster教授发明，故又称Wurster法。该法的特点是应用流化床（fluidized bed）把芯材固体粉末悬浮在空气流中，再将壁材溶液以雾状喷洒到芯材上，使之在流化床中反复悬浮滚动，逐渐被润湿、包覆和干燥，形成有一定厚度的薄膜，从而完成微胶囊的制备。根据喷洒壁材溶液位置的不同，可以将流化床分为顶喷（top-spray）、底喷（bottom-spray）和法向喷雾（tangential-spray）三种结构。目前已发展出可以连续生产的流化床设备，该技术可以使人们根据特定的需要进行大规模生产，并能对食品行业提供可靠的成膜质量[19]。

Hideki等人对用Wurster法制备可控释的药物微胶囊进行了大量的研究，制备出了以离子交换树脂（IER）和药物的复合物为芯材，粒径仅100μm并具有缓释功能的微胶囊[20]。最近，他们又研制出以水凝胶为膜材料温敏型控释和缓释的药物微胶囊 [21]。在此基础上，他们通过对自制的丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯及甲基丙烯酸-2-羟乙酯三元共聚物（poly（EA/MMA/HEMA））进行研究，发现当该共聚物的组分摩尔比为95:85:40时，以其为壁材的微胶囊可以对水溶型芯材进行延缓释放，并能为多肽药物在人体结肠处的靶向释放提供一种可行的方式[22]。

3.3.2 喷雾干燥法（spray drying method）

该法是将芯材物质分散于壁材溶液中形成乳液，然后将其通过喷雾的方式于加热气流中干燥，被干燥的壁材将芯材包覆并形成固化的微胶囊。由于喷雾干燥过程十分短暂，为了保证在水分迅速蒸发时，膜壁不被内部蒸汽冲破，壁材应具有良好的塑性，此外，壁材还应具有良好的乳化性、成膜性和干燥性，因而选择合适的壁材十分重要。目前，研究人员多采用蛋白质和碳水化合物的复合物作壁材制备油溶性物质的微胶囊，以满足要求。如孙晓明等人[23]就通过三因子单形重心法对作为壁材的阿拉伯胶、麦芽糊精及大豆分离蛋白进行了优化，得到了包理生姜精油微胶囊的最佳壁材比。在喷雾干燥过程中，还应对进出风温度、料液固形物含量、进料温度、进料流量及雾化器转速等因素进行仔细考察，它们会对微胶囊产品的质量产生重要影响。

由于喷雾干燥法具有对于微细物质进行干燥的能力，该法也常常作为干燥处理步骤与其它方法联用来制备微胶囊。如Palmieri等人[24]在用溶剂蒸发法制备含有酮洛芬的微球时，为了加速溶剂蒸发并保证微球在温度升高后不会相互粘连，对形成的半固体微球立即用复合凝聚法进行处理，然后经冷却、固化，进行喷雾干燥，从而得到微胶囊。

此外，微胶囊化方法还有很多，如包结络合法、熔化分散冷凝法、静电结合法等。采用不同方法制备的微胶囊产品，不仅在外观上有明显差异，而且其性能及工业化的可行性也有很大差异，因而必须选用适宜的方法或对几种方法综合使用来制备满足要求的产品。

4．微胶囊的性能评价方法

微胶囊的性能主要包括表面形貌、粒径与分布、壁材厚度、释放性能、包埋率等。微胶囊性能的评价方法应根据所使用的原料、制备方法、产品用途等方面进行选择。其中，对于微胶囊的表面形貌与粒径大小，可以通过光学显微镜、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）等仪器直接观察，其中SEM因具有操作方便、制样简便，显示清晰等优点最为常用。微胶囊的粒径分布可通过读数显微镜进行数学统计或用激光粒度仪等仪器进行分析。此外，还可以通过电子探针对微胶囊表面形貌进行扫描，并可得到微胶囊三维空间立体的截面数据[25]。

测定微胶囊膜厚的直接方法有电子显微镜观察法、冷冻切片观察法和光学显微镜二次聚焦法等，此外，还可以通过理论公式间接计算膜厚。孙多先等人[26]通过元素分析法推导出海藻酸-聚-L-赖氨酸-海藻酸(APA)生物微胶囊的膜厚计算公式，用该法得到的理论值与用SEM和光学显微镜测定的实验值相一致。

微胶囊芯材的释放性能在医药、纺织、农业等领域十分重要，特别是许多药物微胶囊需要进行缓慢释放和控制释放。而包埋率是指产品中芯材含量占总芯材投入量的百分比，一般包埋率的计算可以通过测定未被包覆的芯材量间接得到。由于释放性能和包埋率都与芯材含量测定相关，因而都可以根据芯材的性质，通过各种分光光度计、高效液相色谱（HPLC）、电导测定等手段进行评价。

此外，对于某些微胶囊产品来说，可以通过X-射线衍射法测定固体产品的纯度，可以通过差示扫描量热法（DSC）和热重法（TG）对产品进行热力学性能评价，还可以通过红外光谱仪分析芯材包覆前后的某些吸收峰的变化，推测反应机理并能定量计算出芯材的质量分数等等。

5．微胶囊技术的新进展

5.1 纳米胶囊的制备和应用

微胶囊的直径一般为5～400μm，随着技术的发展，已经开发出了粒径更小的微胶囊产品，其中，纳米胶囊（nanocapsule）最早是由Narty等人在20世纪70年代末提出来的，一般指粒径在1～1000nm之间的微胶囊。由于纳米胶囊区别于普通微胶囊主要在于粒径大小不同，因此在制备纳米胶囊时，应对影响粒径的各种因素进行分析来确定工艺参数。纳米胶囊的制备方法主要是化学法和物理化学法，其中，朱银燕等人[27]介绍了在不同胶体体系（乳液、双重乳液、微乳等）中制备纳米胶囊的方法，包括界面聚合法、界面沉积法、复相乳液溶剂挥发法、聚电解质的逐步沉积法、微乳聚合法等。此外，乳化－溶剂扩散法也是一种常用的方法，溶剂扩散是通过对乳液进行稀释，在搅拌的作用下，使原本在水相中处于饱和的溶剂逐渐扩散到新加入的水溶液中，作为壁材的聚合物就会沉积在芯材周围形成微胶囊[28]。最近，以无机金属作壁材制备纳米胶囊也逐渐成为研究热点[29]。

由于纳米胶囊颗粒微小，易于分散和悬浮，将其用于药物注射，不仅可以避免毛细血管的堵塞以减轻药物对人体的不良反应，而且可以实现一定的靶向释放，从而提高药效。自从20世纪80年代纳米胶囊首先应用于医药界以来，目前已扩大到香料、农药、阻燃剂、粘合剂、涂料、石油产品、塑料工程以及食品等领域，具有广阔的发展前景。

5.2 膜乳化技术

形成合适的乳化液在微胶囊的制备过程中起着十分重要的作用，传统的方法如机械搅拌、超声波乳化等只能制成多分散性的乳液。膜乳化法是一种新型乳化技术，它通过外加压力的作用使分散相透过无机膜微孔与连续相混合，可以形成单分散性的乳液。

目前最理想的多孔膜是由Nakashima和Shimizu[30]开发的SPG（Shirasu-porous-glass）膜。该膜具有很宽的孔径范围（0.05～30μm）, 可以通过控制孔径得到粒径与其成线性关系且单分散性良好的液滴。因而，将SPG膜乳化法用于制备微胶囊，可以取得很好的效果，Fuminori Ito等人[31]用SPG膜乳化结合溶剂蒸发法制备了含利福平（RFP）药物的丙交酯-乙交酯（PLGA）微胶

囊，他们通过使用不同孔径的膜，得到了平均粒径大约是膜径的2.5倍的微胶囊，利用SEM观察到的RFP/PLGA微胶囊粒径均匀一致。SPG膜乳化法的不足之处在于透过膜孔时，分散相流量很低[32]，这可能是因为毛细管压阻碍了相邻孔的透过率，从而降低了有效膜孔率[33]。

除SPG膜之外，其它的多孔膜还有α-氧化铝膜、硅膜及多孔不锈钢板等。与SPG膜相比，在同样的膜孔径和操作条件下，用α-氧化铝膜形成的液滴粒径分布更宽，但粒径更小一些[34]。最近几年，又出现了一种微通道（MC）乳化技术，该法是利用界面张力的作用，使通过微通道的分散相在一个梯形装置中由盘状自发地变成球状，然后落入连续相中得到单分散性的液滴，该法所需的能量很少，而且可以有效控制液滴的大小[35]，将MC乳化法应用于制备微胶囊可以取得令人满意的效果[36]。

5.3 环境感应型微胶囊

环境感应型微胶囊可以作为一种智能释放药物载体，当其所在环境（如温度、pH值、光、电场、磁场或化学环境）发生变化时，微胶囊能够以一定的形式释放药物，从而实现药物的靶向释放，提高药效，并能减轻对身体其它部位的毒副作用。环境感应型微胶囊一般选择对环境刺激比较敏感的胶体材料作为壁材，如对于温度感应型材料，常采用聚异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）水凝胶，该物质的相转变温度为33℃，当环境温度高于此值，它会发生收缩，当低于此值时，则处于膨胀状态[37]。人们对温度感应型微胶囊的研究十分广泛，其中，褚良银等人[38]对这类微胶囊的研究进展进行了详细的介绍，并提出温度感应型生物相容性材料的开发和对温度感应控释机理的研究是今后工作的重点。此外，他们还通过界面聚合法，制备出一类具有多孔膜和孔内以接枝链状结构的聚丙烯酸（PAAC）和葡萄糖氧化酶（GOD）为功能开关的葡萄糖敏感性微胶囊，由于芯材的释放速度随着环境中葡萄糖浓度的变化而改变，因而可以作为一种注射型自调节药物释放系统，用于治疗糖尿病等[39]。

6．结束语

鉴于微胶囊化技术带来的实用价值及其在众多领域中的应用前景，已经越来越受到人们的关注，目前对微胶囊化技术的研究主要集中在开发性能更优的微胶囊产品、新的微胶囊制备方法、更佳的乳化方法、更合适的壁材以及微胶囊性能的评价方法等。此外，为了从理论上对微胶囊的研制进行指导，人们通过建立数学模型并运用先进的检测手段对微胶囊的形成机理、芯材的释放机理进行了更深入的研究。我国研究人员对微胶囊技术的研究虽然起步较晚，但已取得了很大的进步，在医药、食品、染料、涂料、纺织、细胞移植等领域进行了一定的实际应用和较深入的研究，不过与国外相比还存在较大差距，特别是对成囊机理的分析，新技术、新设备的开发，药物控释、缓释及靶向释放等方面的研究还很不足。

近年来，与微胶囊技术相关的专利不断出现，在2002年，有超过1000个关于微胶囊制备方法及其应用的专利出现[40]，但由于应用成本过高、应用范围太窄或者制备方法不适于大规模生产，真正在商业上取得成功的产品并不多。不过相信不久的将来，随着技术的不断进步，这些

专利实际应用的可行性将会大大提高。

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Progress on Study of Microencapsulation Technology

JianJian QU1 WeiHua DAN1Hai LIN1 Chi CHEN1 ZhenJian MI 2 Zhan SHU 2

1. The Key Laboratory of Leather Chemistry and Engineering of Ministry of Education, Sichuan

University, Chengdu, 6l0065,

2. Chengdu Bai-Le-Jin Biological Technology Ltd. Co., 610041

Abstract

The structure of microcapsule and the preparation methods are reviewed in this paper. Performance evaluation methods and recent developments of microcapsulation technology are summarized. The

use of nanometer technology and membrane emulsification technology and the advance of environment-responsive microcapsule have significant importance in the applications of microcapsule. Also, current problems and developing tends are described.

Key words: microcapsule; preparation method; performance evaluation; latest development

作者简介：曲健健：男。1981年生。硕士研究生。主要研究方向是皮蛋白质资源化利用方面。联系人：但卫华：男。教授。主要从事生物材料及清洁化制革技术的研究与开发。

E-mail:dwh-bio@https://www.wendangku.net/doc/bc4261344.html,。

微胶囊技术在水产品加工中的应用

微胶囊技术在水产品加工中的应用 微胶囊能够储存微细状态的物质, 并在需要时释放该物质。微胶囊亦可转变物质的颜色、形状、重量、体积、溶解性、反应性、耐久性、压敏性、光敏性等特点。鉴于这些特性，微胶囊技术成为当今几大热门技术之一。随着工艺的日益成熟，更多高新技术的应用与开发，微胶囊制备技术也不再仅仅局限于药物包覆方面，应用范围逐渐扩大到食品、医药、农药、纺织、涂料、粘合剂、化妆品等行业。微胶囊技术可以将芯材与周围环境隔开，有效减少了芯材物质对水、光、氧气、温度等环境因素的反应，从而改善和提高芯材物质的这一独特性质，决定了它在食品中发展的必然性。而水产品加工工业作为我国一个巨大的食品产业分支，对这种新技术的需要是不言而喻的。目前，微胶囊技术已经在水产品加工的新产品研发、保鲜、加工助剂改良等诸多方面得到大力发展。本文将对微胶囊及其在水产品加工中的应用进行简要的介绍。 1微胶囊简介 微胶囊加工技术是将固体、液体或气体包埋、封存在一个微型胶囊内成为一种固体微粒产品的技术，它能够使被包囊的物料与外界环境隔离，最大限度地保持其原有的色、香、味、性能和生物活性，防止营养物质破坏和损失，并具有缓释功能。微胶囊主要由包囊和囊芯物组成。 1.1微胶囊的形态 微胶囊是由天然或合成高分子制成的微型容器,直径一般为1~ 1 000μm。微胶囊的形态主要受囊芯物的影响，含液体的微胶囊形状一般是球形的，如图1，含固体微胶囊的形状大多与囊内固体相同。

（图1 球形微胶囊在电镜下的图片） 但是有些也受成囊工艺、囊材的影响，比如用液中干燥法制备蜂胶乙基纤维素微球,由于囊材及囊芯在内相有良好的溶解,制得的微囊表面光滑并有微孔,圆整度较好[1]。 1.2微胶囊的包囊材料 1.2.1包囊材料的选择 包囊材料应该是可以掩盖或改变囊芯物不良性质的载体。其选择主要依据囊芯物的性质和微胶囊产品的应用性能要求。当然，囊材本身性质（如：渗透性、稳定性、粘度等）及价格也是需要考虑的。不同囊材也影响着微胶囊的结构，如图2。因此，我们也需要根据产品对微胶囊结构的要求选择囊材。 （图2 不同囊材的微胶囊的电镜扫描图） 1.2.2包囊材料的种类和性质

微胶囊的作用、壁材及制备方法

微胶囊技术是目前一种十分热门的技术，是指将一些物质包埋进高分子材料组成的微胶囊中[1]。微囊膜具有半透性或密封性，能根据需要对其中包裹的芯材起到保护、突释或缓释的作用[2]。 1?微胶囊的作用 将芯材物质微胶囊化，是利用囊壁的封闭结构，给芯材物质一个物理屏障，避免在不适当的条件下与外界环境接触，防止其有效成分丧失，便于存储和运输。另外，还可以实现对芯材物质的缓释、突释等目的[3]。 1.1?隔离作用 微胶囊最主要的功能就是在芯材物质与外部环境之间形成一道物理阻隔，最大程度的保护芯材物质不受外界环境影响而引起的活性物质损失、变性等不良后果。 1.2?控释或靶释 在运输阶段尽可能保证芯材物质有效成分不损失，到特定时间或特定位置进行释放，成为控制释放或靶向释放[4]，这也是微胶囊另一个重要的作用。这一点在药学领域表现的尤为突出。 1.3?改善材料性质 微胶囊的另一个作用就是能改善材料性质，便于材料的后续使用或处理。如将对液体或半固体芯材，通过包埋作用固体化，便于运输、贮藏和使用[5]。 2?微胶囊的壁材 微胶囊的功能效果主要取决于由壁材的种类决定。壁材的选择对其性质起了决定性作用，如缓释性、生物相容性，环境刺激响应性等[6]。目前，代表性的壁材主要有壳聚糖、海藻酸钠和明胶。 2.1?壳聚糖 壳聚糖是一种典型的碳水化合物类囊壁材料，又称几丁聚糖，片状固体，呈微黄色或白色。能在大多数有机酸中溶解，不溶于水和碱溶液，具有易挥发的特点[7]。 2.2?海藻酸钠 海藻酸钠也是一种极其常见的微胶囊壁材，外观呈淡黄色或白色粉末，极易溶于水[8]。与其他碳水化合物不同，海藻酸钠在较低的浓度条件下，就表现出很高的粘度，同时形成的微囊膜任性很强，半透性能良好。 2.3?明胶 明胶可溶于热水，但不溶于冷水，是一种蛋白质混合物，呈淡黄色或白色的透明颗粒，来源广泛，大量存在于动物的结缔或表皮组织中。明胶具有很好的稳定性、乳化性和成膜性，具有入口即化的优点[9]。 3?微胶囊的制备方法 微胶囊的制备方法种类繁多，一般从原理上可以分为物理法、化学法和物理化学法（见表1）。根据操作工艺的不同，这三类方法还可以进一步细分[10]。 表1?微胶囊的制备方法 方法具体方法 物理法 喷雾干燥法、空气悬浮法、挤压法、喷雾冷却法、 静电结合法、包络接合法、溶剂蒸发法 化学法原位聚合法、界面聚合法、锐孔法 物理化学法 单凝聚法、复凝聚法、油相分离法、水相分离法、 干燥浴法（又称复相乳液法）、熔化分散冷凝法 4?结束语 本文总结了微胶囊在应用过程中的作用、系统介绍了代表性的壁材和常见的制备方法，有助于开展新型微胶囊的研究。 参考文献 [1]?Kr???b?e?r?H?，?Teipel?U?.?Ch?em?.?En?g?.?Pr?o?cess?，?2?00?5?，?44?(?2?)?:?215-21?9 [2].王国建，刘琳.特种与功能高分子材料[M].北京: 中国石化出版社.?2004. [3]?Yow，?H.?N.，?Routh，?A.?F.?Formation?of?liquid?core-polymer?shell?microcapsules.?Soft?Matter，?2006，?2，?940-949. [4]M?eshali?M?M?，?et?al?.?Acta?Pharm.?Fenn?.?，?1992，?101(3):?135 [5]?刘晓庚?，?徐明生，?鞠兴荣.高新技术在粮油食品中的应用[J].食品科学，2002，?23(?8)?:?33?5?-3?42?. [6]李莹，靳烨，黄少磊，等．微胶囊技术的应用及其常用壁材［J］．农产品加工，2008(?1)?:65-68． [7]蒋挺大.?壳聚糖[M].?北京:?化学工业出版社，?2001. [8]?梁治齐?.?微胶囊技术及其应用?[?M?]?.?北京?:?中国轻工业出版社?，?1999. [9]?王俊强，顾震，马天贵，等.?微胶囊壁材的选择及其在食品工业中的应用[J]?.?江西科学，2008，26（2）：242-244. [10]?Park?J，Ye?M，Park?K.?Biodegradable?polymers?for?microencapsulation?of?drugs?[J]?.?Molecules，2005，10（1）：146-161. 微胶囊的作用、壁材及制备方法 白小林 西南石油大学 四川 成都 610500 摘要：总结了微胶囊在应用过程中的作用，系统介绍了代表性的壁材和常见的制备方法。微胶囊的主要作用有隔离、控释和靶释、改善材料性质。代表性的壁材有壳聚糖、海藻酸钠和明胶。主要的制备方法有物理法、化学法和物理化学法。 关键词：微胶囊?壁材?控释?壳聚糖?物理化学法 Functions，?wall?materials?and?preparation?of?microcapsule Bai?Xiaolin Southwest Petroleum University， Chengdu 610500， China Abstract：This?paper?mainly?summarizes?the?functions?of?microcapsule?in?its?application，?and?systematically?introduces?typical?wall?materials?and?their?common?preparation?methods.?The?main?functions?of?microcapsule?include?isolation，?controlled?release，?target?release?and?material?quality?improvement.?Typical?wall?materials?include?chitosan，?sodium?alginate?and?gelatin.?The?main?preparation?methods?include?physical?methods，?chemical?methods?and?physical-chemicalmethods. Keywords：microcapsule；?wall?material；?controlled?release；?chitosan；?physical-chemical?method 37

微胶囊技术

microencapsulation (微胶囊技术) 指将物质细微分散包覆后，并在所需的时候将其释放出来的方法 capsules--粒径大于1000μm microcapsules (or microcells)--粒径分布在1~1000μm nanocapsules--粒径小于1μm 2.Principle：微胶囊技术主要是根据Bungenbergde Jong所提的聚集(coacervation)原理 (1) 运用高分子的聚集是微胶囊形成主要方式 (2) 它是利用分子间的化学或物理产生的边界作用力，让分子自行形成微胞的一种方法 3. 微胶囊技术在食品工业上的意义 (1) 将液体形式的食品转变成固体，以利于干燥食品中使用 (2) 留滯挥发性物，以供最佳条件时释放 (3) 避免蒸发及受水分影响 (4) 使不容(incompatible)成分均匀混合 (5) 掩蔽不良味道 (6) 藉由特定的溶释机构，达到特殊效果 (7) 改变固体物质的质地与密度 (8) 保护敏感物质 (1)corematerial(芯材)或nucleus (核心物质)：包覆于壁膜内的物质。 重量约占整个微胶囊的80-99%，并于适当的时候被释放出來。 (2)wallmaterial(壁膜材料或囊壁)或shell (外壳) a.如芯材为亲油性物质，则囊壁材料选择亲水性材料 b.如芯材为亲水性物质，则囊壁材料用水不溶性的合成聚合物 壁材选择基本原则 芯材和壁材的溶解性能相反，芯材亲油、壁材一般要亲水，反之亦然。 壁料对芯材无不良影响 壁材有适当的渗透性、溶解性、可降解性、弹性、流动性、乳化性等 壁材成膜性能好、具有一定的机械强度与稳定性 2.核/壳比值 (1)典型的胶囊含有70-90%wt的核心物质，外壳厚度约为0.1-200μm a.胶囊外壳的厚度与颗粒大小和相对密度有关 b.微胶囊中核心物质和外壳的关系有许多表示方法，最常见的是「核心量」和「核/壳比值」两种表示方式 (2)核心量 a.心材在整个微胶囊中所占百分比 b.核心量可作为商品的重要准则 (3)核/壳比值 a.定义：核心与外壳的重量比值 b.核/壳比值是假设核心是一完美的球体，胶囊外壳厚度也是均匀不变的。

微胶囊的制备方法

1.1 引言 微胶囊技术［1］已被广泛应用于医药、农药、香料、食品、染料等行业或领域微胶囊化过程中，囊壁材料是决定微胶囊性能的关键因素。因此，对于微胶囊囊壁材料的选择至关重要。环境响应型微胶囊对外界环境中离子强度、pH、温度、电场等的变化具有化学阀的作用，能根据环境信息变化自动改变自身状态并做出反应。环境响应型微胶囊对环境的应答是通过聚合物分子链或网链的构象变化实现的，因此，可以通过控制外部环境因素使大分子或凝胶网链呈不同构象状态，进一步调控胶囊壁材［２］的孔径大小，有效调节聚合物微胶囊壁材的渗透性来进行客体分子的控制释放，其释放速率可以通过客体分子穿过聚合物微胶囊壁材的扩散速率进行调节。所以这种环境响应型微胶囊在药物包装领域有着广阔的前景［3］。 微胶囊因其具有长效、高效、靶向、低副作用等优良的控制释放性能,在药物控制释放等领域具有广阔的应用前景。随着微胶囊技术的发展和应用，近年来人们提出了环境感应型微胶囊，通过外界环境的刺激实现药物的智能释放，并日益受到重视和关注由于温度变化不仅自然存在的情况很多，而且很容易靠人工实现，所以迄今国外对温度感应型微胶囊的研究较多，但国内研究相对甚少。温度感应型微胶囊的基材主要是聚N-异丙基丙烯酰胺［4］(PNIPAAm)它的水溶液具有温敏性，当温度等于或高于它的最低临界溶解温度(LCST约为32℃)时，它在一个相当宽的浓度范围可以发生相分离；而当温度低于LCST时，沉淀的PNIPAAm 又能迅速溶解［5］。交联的PNIPAAm在32℃左右也有一个较低的临界溶解温度NIPAAm与某些单体或聚合物形成的共聚物以及共聚物的共混物也具有这种特性，这种对环境温度敏感的特性引起了人们很大的兴趣。本文以N-异丙基丙烯酰胺和乙基纤维素［6］的共聚物作为壁材，采用乳液聚合法制备温度感应型微胶囊。 1.2 微胶囊常用的制备方法 1.2.1 界面聚合法 该法制备微胶囊的过程包括：①通过适宜的乳化剂形成油／水乳液或水／油乳液，使被包囊物乳化；②加入反应物以引发聚合，在液滴表面形成聚合物膜； ③微胶囊从油相或水相中分离。在界面反应制备微胶囊时，影响产品性能的重要因素是分散状态。搅拌速度、黏度及乳化剂、稳定剂的种类与用量对微胶囊的粒度分布、囊壁厚度等也有很大影响。作壁材的单体要求均是多官能度的，如多元

微胶囊技术的应用及其发展_刘永霞

收稿日期:2002-11-22 第一作者简介:刘永霞(1973-),女,硕士研究生。 微胶囊技术的应用及其发展 刘永霞,于才渊 (大连理工大学化工学院工程研究室,辽宁大连　116012) 摘　要:微胶囊化方法是功能性材料制备中一项重要的应用技术,近年来受到普遍关注。本文中详细地介绍了几种重要的胶囊制备方法及其在食品、渔业、医药和生物化工领域的应用实例,指出了该技术的发展前景。关键词:微胶囊;纳米微胶囊;功能材料中图分类号:T B34 文献标识码:A 文章编号:1008-5548(2003)03-0036-05 Application and Recent Progress of Microencapsulation Technology LIU Yong -xia ,Y U Cai -yuan (School of Chemical Engineering ,Dalian University of Technology ,Dal ian 116012,China ) A bstract :M icroencapsulation is an impor tant techmology of the production of functio nal powders ,and in recent y ears more and mo re attentin is paid to it .Several impo rtant microencapsula tio n technologies and applications in the field of food ,fish industiy ,medicine ,biochemical engineering ,et al .are introduced ,and the prog ress of microencapsulation technolog y is also pointed out .Key words :microcapsule ;nano -microcapsule ;functional materi -als 微胶囊技术是指利用成膜材料将固体、液体或气体囊于其中,形成直径几十微米至上千微米的微小容器的技术[1]。微小容器被称为微胶囊,器壁被称为壁材或壳材,而其内部包覆的物质则称为芯材 或囊芯。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。 从不同的角度出发,微胶囊有多种分类方法:从芯材来看,分为单核和复核微胶囊;从壁材结构来分,可分为单层膜和多层膜微胶囊;从壁材的组成来看,分为无机膜和有机膜微胶囊;从透过性来讲,又 分为不透和半透微胶囊,半透微胶囊通常也称为缓释微胶囊。 微胶囊具有保护物质免受环境的影响,降低毒 性,掩蔽不良味道,控制核心释放,延长存储期,改变物态便于携带和运输,改变物性使不能相容的成分均匀混合,易于降解等功能[2～4] 。这些功能使微胶囊技术成为工业领域中有效的商品化方法。美国的NRC 公司利用微胶囊技术于1954年研制成第一代无碳复写纸微胶囊[5～6],并投放市场,从此,微胶囊技术得到突飞猛进的发展。 1　微胶囊技术简介 微胶囊技术从20世纪30年代发展至今已有 60多年的历史。随着新材料的不断出现,到目前为止,微胶囊化的方法已将近200种[7],但还没有一套系统的分类方法。目前人们大致上将其分为:物理法、物理化学法和物理机械法[8] 。微胶囊化方法选择的依据主要是生产要求的粒子平均粒径、芯材及壁材的物理化学特性、微胶囊的应用场合、控制释放的机理、工业生产的规模及生产成本等。本文主要介绍其中的锐孔-凝固浴法、凝聚相分离法、喷雾干燥法和流化床喷涂法。之所以介绍这几种方法,主要是因为它们都适用于工业大规模生产。 锐孔-凝固浴法:是指将喷嘴喷出的微粒通过 多联化而后形成微胶囊。该法是Mabbs 于1940年和Rabbool 于1950年提出的[9]。此法一般是以可熔(溶)性高聚物作原料包覆囊芯,而在凝固浴中(水或溶液)固化形成微胶囊,固化过程可能是化学反应,也可能是物理过程。它采用的成膜材料多为褐藻酸钠、聚乙烯醇、明胶、蜡和硬化油脂等。由于在凝固浴中发生固化反应,一般进行得很快,因此含有囊芯的聚合物壁膜在到达凝固浴之前预先形成,这就需要锐孔装置(滴管是其中最简单的一种)。图1为该法流程图。 此项技术的关键除芯壁材的配比外,是否在凝固浴中加入搅拌也是相当重要的,如王显伦[9]在制 第9卷第3期2003年6月 中　国　粉　体　技　术 China Powder Science and Technology Vol .9No .3June 2003 DOI :10.13732/j .issn .1008-5548.2003.03.011

实验.微囊的制备

实验九微型胶囊的制备 一、实验目的 1．掌握复凝聚法制备微型胶囊的工艺及影响微囊形成的因素。 2．通过实验进一步理解复凝聚法制备微型胶囊的原理。 二、实验指导 微型胶囊（简称微囊）系利用天然、半合成高分子材料（通称囊材）将固体或液体药物（通称囊心物）包裹而成的微小胶囊。它的直径一般为5~400μm。 微囊的制备方法很多，可分为物理化学法，化学法以及物理机械法。可按囊心物、囊材的性质、设备和微囊的大小等选用适宜的制备方法。在实验室中制备微囊常选用物理化学法中的凝聚法。凝聚法又分为单凝聚法和复凝聚法。后者常用明胶、阿拉伯胶为囊材。制备微囊的机理如下：明胶为蛋白质，在水溶液中，分子链上含有-NH2和-COOH及其相应解离基团-NH3+与-COO-，但含有-NH+3与-COO-离子多少，受介质pH值的影响，当pH值低于明胶的等电点时，-NH+3数目多于-COO-，溶液荷正电；当溶液pH高于明胶等电时，-COO-数目多于-NH+3，溶液荷负电。明胶溶液在pH4.0左右时，其正电荷最多。阿拉伯胶为多聚糖，在水溶液中，分子链上含有-COOH和-COO-，具有负电荷。因此在明胶与阿拉伯胶混合的水溶液中，调节pH约为4.0时，明胶和阿拉伯胶因荷电相反而中和形成复合物，其溶解度降低，自体系中凝聚成囊析出。再加入固化剂甲醛，甲醛与明胶产生胺醛缩合反应，明胶分子交联成网状结构，保持微囊的形状，成为不可逆的微囊；加2%NaOH调节介质pH8~9，有利于胺醛缩合反应进行完全，其反应表示如下： R-NH2+ H2N-R + HCHO pH8-9 R-NH-CH2-HN-R + H2O 三、实验内容 1．复凝聚法制备液体石蜡微囊 处方：

微胶囊技术

微胶囊技术在食品工业中的应用 摘要：本文主要就微胶囊技术的概念.特征及其应用等进行了系统的论述,同时就微胶囊技术在食品工业中的几个应用实例作了简要介绍。实践证明,微胶囊技术为食品的研究与开发提供了一条很重要的途径,具有很高的实用价值。 关键词：微胶囊技术；食品工业；应用 Application of Micronecapsulation Technology in Food Industry Li Ping Feng,20100806159 (School of Food(Biology),Xuzhou Institute of Technology, Xuzhou 221000, China) Abstract：In this paper the concept of microcapsule technology. The features and applicatio is discussed, also introduces several examples of application of microencapsulation technology in food industry. Practice has proved, micro provides an important way capsule technology for food research and development, has very high practical value. Key words：Microcapsule technology; Food industry; Application 微胶囊技术起于20世纪30年代，美国的Wurster用物理方法制备了微胶囊。到20世纪70年代，微胶囊技术的工艺日益成熟，应用范围逐渐扩大，今天它已从最初的药物包覆和无炭复写扩展到了医药、食品、日用化学品、肥料、化工等诸多领域。目前，微胶囊技术在国外发展迅速，美国对它的研究一直处领先地位。在美国约有60%的食品采用这种技术。日本在20世纪60-70年代也逐步赶上来，每年申报的有关微胶囊技术方面的专利可达上百件[1]。全球对微胶囊技术的研究机构从02年的2%增长到06、07年的22%充分说明微胶囊技术在全世界引起的广泛重视。我国的研究起步较晚，在 20 世纪 80 代中期引进了这一概念，虽然在微胶囊技术应用方面也有许多发展，但同国外相比，我国仍处于起步阶段，进口微胶囊在生产中仍占主导地位。微胶囊技术应用于食品工业始于20世纪50年代末，此技术可对一些食品配料或添加剂进行包裹，解决了食品工业中许多传统工艺无法解决的难题，推动了食品工业由低级的农产品初加工向高级产品的转变，为食品工业开发应用高新技术展现了美好前景。目前，油溶性物质微胶囊化研究较为成熟，而水溶性物质微胶囊化则相对研究较少。在食品工业中应用最广的微胶囊技术是喷雾干燥法，应用领域主要是粉末香精，香料与粉末油脂，今后它们仍然要占主导地位[2]。 微胶囊技术的应用现状：出于物质胶囊化后有许多独特的性能，可应用于许多特殊的过程，因而引起了各国科技工作者极大的兴趣。随着人们对微胶囊化技术认识的不断加深，新材料新设备的不断开发，微胶囊化技术将会沿着它这一独特的方式活跃于食品工业中[3]。目前，食品工业中应用微胶囊技术的领域主要有风味料、挥发性物质、微生物类、脂类物质、饮料和粉末状食品等[4]。

微胶囊技术在食品工业中的应用

微胶囊技术在食品中的应用 姓名黄相尧 学号12110302051 专业食品科学与工程 学校山东理工大学

目录 摘要 ............................................................................................................................................... I 引言 ............................................................................................................................................... I １微胶囊技术在食品配料中的运用. (2) １．１天然香精香料 (2) １．２天然色素 (2) １．３酸味剂 (2) １．４甜味剂 (3) １．５膨松剂 (3) １．６防腐剂 (4) １．７抗氧化剂 (4) １．８粉末油脂 (5) ２微胶囊技术在营养强化剂中的应用 (7) ２．１活性肽和功能性蛋白 (7) ２．２多不饱和脂肪酸 (8) ２．３维生素 (9) ２．４矿物质 (9) ２．５益生菌 (10) ３微胶囊技术在食品酶制剂中的运用 (12) ４展望 (14) 参考文献 (15)

摘要 重点介绍了微胶囊技术在食品添加剂、功能性营养成分和食品酶制剂中的运用，及在解决食品工业中某些食品成分不稳定的问题或达到控制释放目的方面的各种应用，为推动该技术的进一步发展提供了依据。 关键词：微胶囊；食品工业；应用 Ｍｉｃｒｏｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｆｏｏｄｉｎｄｕｓｔｒｙ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｆｏｏｄａｄｄｉｔｉｖｅｓ，ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｎｕｔｒｉｔｉｏｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｎｄｆｏｏｄｅｎｚｙｍｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｓｗａｓｆｏｃｕｓｅｄ．Ｉｔｗａｓｅｘｐｅｃｔｅｄｔｏｒｅｓｏｌｖｅｔｈｅｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｓｏｍｅｆｏｏｄｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｓａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｒｅｌｅａｓｅ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｄｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｆｏｒｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｏｆｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ；ｆｏｏｄｉｎｄｕｓｔｒｙ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ

微胶囊技术及其应用

微胶囊技术及其应用 摘要：微胶囊是一门新兴的工艺技术，目前获得了广泛的关注，对微胶囊的开发技术和应用微胶囊技术都在不断发展。本文从微胶囊化的方法及其在食品行业各个领域的应用出发，简要介绍了现在微胶囊技术的发展情况及其使用价值，为更好的了解和认识微胶囊技术打下了铺垫。 关键词：微胶囊技术、食品行业、展望 人们对微胶囊的研究大约始于20世纪30年代，当时的美国人D.E.Wurster用物理方法制备了微胶囊，此后微胶囊技术不断发展[1]，应用范围也从最初的无碳复写纸扩展到医药、食品领域、农药、饲料、涂料、油墨、粘合剂、化妆品、洗涤剂、光感材料、纺织等行业等[2]。目前对微胶囊技术的研究在不断的发展，从微胶囊化的方法到微胶囊的各种应用都是国内外科学家关注的问题，特别是近年来随着人们对食品要求的不断提高，微胶囊技术成为食品行业一项极为重要和广泛应用的技术，本文立足与微胶囊技术在食品行业几个领域的应用，说明微胶囊技术在食品行业的最新应用进展，在一定程度上说明微胶囊技术在食品行业的发展展望，为更深刻的认识微胶囊技术提供了理论依据。 1 微胶囊的方法 微胶囊化技术是指利用天然或者合成高分子材料，将分散的固体、液体、或者气体包裹起来，形成具有半透性或者密封胶囊的微小粒子的技术包裹的过程即为胶囊化，形成的微小粒子成为微胶囊，其大小一般为5~ 200微米不等，形状多样，取决于原料的制备方法，通常把构成微胶囊外壳的材料成为“壁材”或“包衣”，把包在微胶囊内部的物质称为“囊心”或“芯材”[3]。一般可以将微胶囊化方法大致分为三类，即化学法、物理法和物理化学法[4]。其中物理法是用物理和机械原理的方法制备微胶囊具有成本低、易于推广、有利于大规模连续生产等有点，在商业领域特别是药品、食品工业经常利用这种方法来制备微胶囊可以分为，喷雾干燥、喷雾凝冻、空气悬浮、真空蒸发沉积、静电结合、多空离心等[5]；化学法主要是利用单体小分子发生聚合反应生成高分子成膜材料将囊心包覆，许多合成高分子的聚合反应都可以运用到微胶囊制备上，化学法包括，界面聚合、原位聚合、分子包裹、辐射包囊，目前通常使用的方法是界面聚合和原位聚合[6]；物理化学方法是应用物理化学原理制备微胶囊的技术有，水相分离油相分离、囊心交换、挤压、锐孔、粉末床、溶化分散[7]。 近年来人们不断研究尝试新的微胶囊制备方法，樊振江等以环糊精为壁材，用超声波法制备花椒精油胶囊［8］，此外也有人在以阿明胶-阿拉伯胶壁材的复合凝聚法制备番茄红素微

微胶囊的制作工艺流程

微胶囊的制作工艺流程 1.材料和方法 1.1 材料与试剂 经过醇提和醇沉的红枣提取物；阿拉伯树胶、糊精、淀粉、乳糖、微晶纤维素、无水乙醇、氢氧化钠、亚硝酸钠、硝酸铝、乙醇等，均为国产分析纯。 1.2制备工艺 以阿拉伯胶和糊精的混合物（1：1）作为壁材，以提取物，淀粉，乳糖和微晶纤维素的混合物为芯材，采用喷雾干燥工艺，制备降血脂微胶囊，制备的工艺流程见图1-1，工艺要点分别为： 芯材溶液制备：提取物和辅料（淀粉，乳糖，微晶纤维素；52：24：24） 壁材溶液制备：称取一定量的阿拉伯胶和糊精（1：1），再加入一定量的水，使其溶胀、分散，制成壁材溶液。 混合：按照一定的壁材/芯材比（2：1，1：1）及一定的壁材浓度（1:50，w/v）要求，将芯材溶液加入到壁材溶液中，搅拌、混匀。 喷雾干燥：用喷雾干燥机，按如图的工艺条件喷雾干燥。 1.3降血脂微胶囊理化性质的测定 （1）结构观察及粒径的测定 （2）水分测定 （3）比容的测定 （4）溶解度的测定

1.4微胶囊化前后的稳定性研究 （1）PH值对微胶囊化前后的稳定性影响 （2）自然光对微胶囊化前后的稳定性影响 （3）空气中的氧气对微胶囊化前后的稳定性影响 （4）温度对微胶囊化前后的稳定性影响 （5）金属离子对微胶囊化前后的稳定性影响 （6）氧化剂对微胶囊化前后的稳定性影响 （7）还原剂对微胶囊化前后的稳定性影响 （8）防腐剂对微胶囊化前后的稳定性影响 （9）食品原料对微胶囊化前后的稳定性影响 1.5降血脂微胶囊质量指标评价 （1）感官评价 （2）理化指标评价 （3）动物实验 1.6微胶囊在模拟肠液中释放效果的检测 按照确定的最佳工艺条件，检测经模拟胃液处理3 h 后的微胶囊在模拟肠液中的释放情况。 药品质量/g 药品质量/g 阿拉伯树胶微晶纤维素 糊精淀粉 乳糖维素

微胶囊技术在食品中的应用

微胶囊技术在食品中的应用 食品科学与工程0801 曾奎杰 微胶囊技术是一项用途广泛而又发展迅速的新技术。在食品、化工、医药、生物技术等许多领域中已得到成功的应用，尤其在食品工业，许多于技术障碍而得不到开发的产品，通过微胶囊技术得以实现，使得传统产品的品质得到大大的提高，由于飞此项技术川以改变物质形态、保护敏感成分、隔离活胜物质、降低挥发胜、使不相溶成分混合并降低某些化学添加剂的毒性等，为食品工业高新技术的开发展现了良好前景。 一、微胶囊技术的基本概念和发展概况 1 微胶囊技术的基本概念 微胶囊技术是指利用天然或合成高分子材料，将分散的固体、液体，甚至是气体物质包裹起来，形成具有半透性或密封囊膜的微小粒子的技术。包裹的过程即为微胶囊化，形成的微小粒子称为微胶囊。微胶囊化后川以实现许多目的：改养被包裹物质的物理性质（颜色、外观、表观密度、溶解胜）；使物质免受环境的影响，提高物质的稳定胜；屏蔽味道和气味；降低物质毒胜；将不相容的物质隔离；根据需要控制物质的释放等 微胶囊化技术将被包埋物作为芯材，外面聚合物为壁壳的微容器或包装体。微胶囊的大小为5 一200um，囊壁的厚度一般在。2um至几微米内，在特定的条件下，囊壁所包埋的组分川以在控制的速率下释放。在食品工业中，为了获得特殊的胶囊化产品，关键就是要选择好具有该特性的壁材。目前在食品工业中最常用的壁材为植物胶、阿拉伯胶、海藻酸纳、卡拉胶、琼脂等，其次是淀粉及其衍生物，如各种类型的糊精、低聚糖。此外还有蛋白质类、油脂类等。在微胶囊化技术中，根据不同芯材的要求，选择适当的壁材，以达到改变物态、体积和质量，控制释放和降低物质挥发胜，隔离活胜成份以及保护敏感物质等功能 二、微胶囊技术在食品工业中的作用 微胶囊技术应用于飞食品工业，使许多传统的工艺过程得到简化，同时也使许多用通常技术手段儿法解决的问题得到了解决，极大的推动了食品工业由低级初加工向高级深加工产业的转变。目前，利用微胶囊技术已开发出了许多微胶囊化食品，如粉末油脂、粉末酒、胶囊饮料、固体饮料等，风味剂（风味油、香辛料、调味品）、天然色素、营养强化剂（维生素、氨基酸、矿物质）、甜味剂、酸味剂、防腐剂及抗氧化剂等微胶囊化食品添加剂也已大量应用于生产中。概括起来，微胶囊技术应用于食品工业川以起到以下作用。 1、改变物料的状态 能将液态、气态或半固态物料固态化，如粉末香精、粉末油脂、固体饮料等，以提高其溶解性、流动性和贮藏稳定性，容易与其他原料混合均匀，便于深加工加工处理，也便于使用、运输和保存。 2、保护敏感成分 以防止某些不稳定的食品辅料挥发、氧化、变质，提高敏感性物质对环境因素的耐受力，确保营养成分不损失，特殊功能不丧失。例如，应用于飞肉类香精和海鲜香精的美拉德反应产物是一种很重要的呈味物质，这种物质以液态形式存在时极不稳定，制成了微胶囊产品后，稳定性得以提高，应用起来更加力便、广

微胶囊农药制备技术概述

微胶囊农药制备技术概述 20世纪50年代B. K. Green在研究第一代无碳复写纸时使用凝聚法制备了包含染料的微胶囊，这标志着微胶囊技术的开始。进入21世纪，微胶囊技术的研究进展加快，已被广泛地用于医药、食品、化妆品、建材等很多领域，微胶囊是以高分子材料作为囊壁或囊膜，通过物理或物理化学方法将作为囊芯的活性物质（固体、液体或气体）包裹起来，形成一种具有半渗透性囊膜的微型胶囊。其具有保护囊芯材料免受环境影响、屏蔽气味、降低毒性等作用。上世纪60年代大量化学农药开始使用，特别是有机氯和有机磷农药。进入70年代后化学农药的污染问题越来越被重视，降低毒性、减少污染、保护环境的理念被提出来。同时减少有机溶剂的用量、减少喷药次数、提高农药的利用率成为化学农药研究的重要课题，农药微胶囊制剂就是在这种趋势下出现的。最早的农药微胶囊产品是1974年Pennwalt公司开发的甲基对硫磷微胶囊，投入市场后非常畅销。从那时起微胶囊悬浮剂作为农药的缓释剂型被广泛认可，我国与上世纪70年代后期开始引入农药微胶囊制剂，先后有对硫磷、倍硫磷等商品化。近年来随着我国农药政策的调整，微胶囊悬浮剂进入了一个快速发展的时期。 1 常用微胶囊制备技术的特点 目前，有关农药微胶囊的制备仍以界面聚合法、原位聚合法、凝聚法和溶剂挥发法为主。 界面聚合法是囊壁成膜反应发生在互不相溶的油水两相界面上，该方法的基本过程是将成膜反应所需要的油溶性高分子单体和原药一起溶解在有机溶剂中，再向此有机相中加入乳化剂和水，剪切乳化形成水包油乳状液。再添加水溶性的高分子单体。两个单体在药物颗粒的两相界面发生缩聚反应，形成包覆活性成分的聚合物薄膜。该方法的优点是：加工工艺简单，条件温和，易于实现工业化生产，通过该法制备的微胶囊适合包裹液体（液体原药或溶解固体原药微粒的有机溶剂），制得的微胶囊致密性好；但是不足之处是：该方法使用的囊壁材料主要是聚脲聚酰胺聚胺酯等。这些单体的毒性比较大，形成的囊壁很难在液体农药中溶解，某些副反应还会使得囊芯性能被破坏或失去生物活性，制备过程中有些农药需要使用大量有机溶剂，生产成本较高。

微胶囊技术在纺织中的应用

微胶囊技术在纺织工业中的应用 摘要：本文主要介绍了微胶囊技术的特点，制备方法及原理，并介绍了微胶囊技术在纺织染整和功能性整理方面的应用及微胶囊技术的最新进展。 关键词：微胶囊技术；纺织工业；应用 |1、前言 微胶囊技术是指利用天然的或合成的高分子材料将固体的、液体的、甚至是气体的微小物质包覆，形成直径l- 5000ηm的一种具有半透性或封闭膜的微型胶囊技术。微胶囊的外形多样，可以是球状的葡萄串形.也可以是不规则的形状;胶囊外表可以是光滑的.也有折叠的;把包在微胶囊内部的物质称为芯材。囊芯可以是固体，也可以是液体或气体。固体粒子微胶囊的形状几乎与囊内固体一样，而含液体或气体的微胶囊是球形的。另外还可形成椭圆形、腰形、谷粒形、块状与絮状形态闭。微胶囊外部由成膜材料形成的包覆膜称为壳材。微胶囊具有改变物质外观及性质，以及延长和控制膜内物质的释放，提高储存稳定性，将不可混溶成分隔离等作用。微胶囊的囊膜既可以是单层也可以是双层或多层结构;而囊膜所包覆的核心物质既可以是单核也可以是多核如图1所示。 被包覆的芯材可以是油溶性、水溶性化合物或混合物，其状态可为固体、液体或气体。其主要包括的物质如表1所示。囊芯与壁材的溶解性能必须是不同的，即水溶性囊芯只能用油溶(疏水)性壁材包覆，而油溶性囊芯只能用水溶性壁材;为实现包囊化，包囊膜的表面张力应小于囊芯物的表面张力且包囊材料不与囊芯发生反应。

微胶囊制备技术起源于20世纪50年代，美国的NCR公司在1954年首次向市场投放了利用微胶囊制造的第一代无碳复印纸，开创了微胶囊新技术的时代.60年代，由于利用相分离技术将物质包囊于高分子材料中，制成了能定时释放药物的微胶囊，推动了微胶囊技术的发展。近20年，日本对微胶囊技术的大力开发和微胶囊的独特性能，更使微胶囊技术迅速发展。微胶囊技术已应用到医药、农业、计算机、化学品、食品加工、化妆品等工业中，引起世界范围内的广泛关注。每年发表的与微胶囊有关的公开出版物(包括专利)大约以30多种的速度递增，尤其是日本，每年申报的微胶囊技术方面的专利达上百件图.微胶囊化方法己经在几个不同技术领域得到了发展，作为一项高新技术，已经成为各国学者竞相研究的热点。微胶囊可改变囊芯物质的外观形态而不改变它的性质可以使囊芯与外界环境隔绝开来使性质不稳定、易挥发的物质的使用和保存期限延长。若壁材为半透过性膜囊芯物质就能透过膜壁释放出来，因而具有缓控释功能。微胶囊的这些特点使它广泛应用于纺织、化工、医药、农药、香料、无碳复写纸等行业。 2、微胶囊化的方法及原理

微胶囊的制备

第一章温敏性微胶囊的制备 2.1 实验原料与仪器 2.1.1 制备微胶囊实验所使用的原料 温敏微胶囊的制备可分为三个过程，首先是采用ATRP法制备不同比列引发剂EC-Br，然后将大分子引发剂与NIPAAm嵌段共聚物，合成具有温敏性且分子量分布窄、相对分子量可控的嵌段共聚物EC-g-PNIPAAm，最后将嵌段共聚物与艾叶水通过乳液溶剂蒸发法，制备出温敏性胶囊。制备微胶囊实验所使用的原料如下表2.1.1所示 表2.1 实验原料统计

2.1.2 制备微胶囊实验所使用的仪器 制备温敏性微胶囊所使用的原料如下表2.2所示： 表2.2 实验仪器

2.2 温敏聚合物的合成与表针 2.2.1 大分子引发剂的合成 乙基纤维素大分子引发剂EC-Br的合成过程如图 2.1，将乙基纤维素（EC 11.60g）溶于四氢呋喃(90ml)中，加入三乙胺(20.8ml)，使其溶解，搅拌均匀。将2-溴异丁酰溴(3.27ml)溶于THF(60ml)中，在冰水浴的条件下，缓慢滴加到EC/THF 溶液中。待2-溴异丁酰溴滴加完毕后，于室温下继续反应24小时。然后静置过夜，使盐沉于瓶底。倒出上层清液，旋转蒸发浓缩后，滴加到二次水中沉淀，得到白色絮状的沉淀。再用THF溶解，反复在二次水水中沉淀三次。产物置真空烘箱中于45℃下干燥12小时得到乙基纤维素大分子引发EC-Br。在本次实验过程中通过调节乙基纤维素上羟基与2-溴异丁酰溴的摩尔比来制得不同取代度的大分子引发剂，如图2.1所示。 图2.1 乙基纤维素大分子引发剂的合成过程 2.3 测试与表征 2.3.1 傅立叶变换红外光谱（FTIR） 采用美国热电—尼高力仪器公司生产的Nicolet 380型傅立叶变换红外光谱仪对产物进行测试。样品为粉末，经KBr压片制样，观察波长为400～4000 cm-1。

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

微胶囊与微胶囊技术_余若冰

收稿日期:2000-04-12。 作者简介:余若冰,湖北工学院化工系高分子材料专业研究生。现从事微胶囊的研究工作。 微胶囊与微胶囊技术 余若冰　彭少贤　郦华兴 (湖北工学院化工系,武汉,430068) 杨敬宇 汪秉坤　 (武汉塑料十一厂,430010) (武汉马应龙药业公司,430064) 摘要:介绍了微胶囊、微胶囊的包囊材料的种类及选用原则、微胶囊囊芯物的种类。重点介绍微胶囊化技术,主要的制备方法有水相分离法、有机相分离法、复相乳液聚合法、乳液聚合法、界面聚合法、界面沉积法,后面三种方法主要用来制备纳米微胶囊。对微胶囊建立特性参数进行表征,并对微胶囊的大小、膜厚、微胶囊膜的孔径对微胶囊的扩散性能的影响进行探讨。预测了微胶囊技术的发展前景。 关键词:　微胶囊　微胶化　技术 微胶囊是由天然或合成高分子制成的微型容器,直径一般为1～1000μm 。含固体微胶囊的形状与囊内固体相同,含液体或固体的微胶囊形状是球形的。微胶囊技术包括微胶囊的制备技术和应用技 术。即采用特定的方法和特定的设备,使高分子材料包封住药品、涂料及反应试剂等,制成微胶囊,然后将制备的微胶囊通过一些其他的工艺,再制成具有优良特性的产品。 广义地说,微胶囊具有改善和提高物质表观及其性质的能力。更确切的说,微胶囊能够储存微细状态的物质,并在需要时释放该物质。微胶囊亦可转变物质的颜色、形状、重量、体积、溶解性、反应性、耐久性、压敏性、光敏性等特点。正因为以上特点,所以微胶囊已被广泛地用于医药、农药、涂料、生物固定化技术等行业。 1　微胶囊包囊材料 1.1　微胶囊包囊材料的选择原则 包囊材料应是可以掩盖或改变囊芯物不良性质的载体。选择微胶囊包囊材料应根据被包囊物质的性质、微胶囊产品的应用性能要求;包囊材料应具有足够的渗透性、稳定性、溶解性、粘度、介电性能、吸湿性;囊材对囊芯物有足够的包裹率,易于成囊。 此外,包囊材料的价格也是选择包囊材料所需考虑的因素。 1.2　微胶囊包囊材料 包囊材料可分为天然高分子材料、半合成高分 子材料、合成高分子材料三大类。天然高分子材料为可胶凝的胶体材料,如明胶、阿拉伯胶及淀粉等[1～3] ,这类材料无毒,成膜性好,但是机械强度差,原料质量不稳定。以天然高分子为包囊材料的微胶囊制备方法有许多,主要采用复凝聚法及其改进方法。半合成高分子材料以纤维素衍生物为主,如羧甲基纤维素钠(CMC -Na )、邻苯二甲酸醋酸纤维素(CAP )、乙基纤维素(EC ),纤维素衍生物的优点是毒性小、粘度大、成盐后溶解度增加,缺点是易水解,不耐高温,耐酸性差。在半合成高分子材料中,乙基纤维素(EC )适用于非水体系絮凝工艺制备微胶囊;醋酸纤维素酯适用于非水体系絮凝工艺和水体系中单凝聚的工艺制备微胶囊[4]。合成高分子材料(聚丁二烯、聚乙烯、聚乙烯醇缩醛、聚醚、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、环氧树脂、合成橡胶等)的特点是成膜性好,化学性能好,稳定性好[5]。随着药物控释技术的发展,合成生物降解型高分子材料将成为该领域的热点。由于此种材料可生物降解,也不会在体内滞留, 所以得到人们的关注,如聚乙烯吡咯烷酮(PVP )[6] 、现　代　塑　料　加　工　应　用 第12卷第6期 Modern P lastics Processing and A pplicatio ns 2000年12月