复凝聚法制备八角香精微胶囊.docx

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复凝聚法制备八角香精微胶囊

复凝聚法制备八角香精微胶囊

摘要

八角茴香是木兰科八角属植物，是我国南方重要“药食同源”经济树种。

我国是世界上最大的八角茴香生产国家，主要产区为广西、云南、以及福建南部。

其干燥成熟果实含有芳香油5%-8%、脂肪酸约22%及蛋白质、树脂等，为我国特产香辛料，也是居家必备调料，在食品及香料工业广泛应用；同时八角还是一种具有抗炎、镇痛之效的中药，具有温阳散寒，理气止痛功效，用于寒疝腹痛、肾虚腰痛、胃寒呕吐、脘腹冷痛等症；近年来新的研究表明八角中具有抗氧化剂成分，对八角精油中的莽草酸加以提炼更能有效预防禽流感。

我国目前八角消费大约95%用作香料，仅5%作为药物使用。

我国盛产八角，八角又具有较高的保健和药理价值，因此,对八角的深加工和综合利用具有潜在的价值和前景。

国内对精油成囊一般采用喷雾干燥、挤压、油相分离、界面聚合、复凝聚等方法制备微胶囊。

但以上方法中喷雾干燥法所需温度较高，产品货架寿命短，颗粒小流动性差；挤压法包埋不完全；油相分离法需用有机溶剂溶解高分子壁材聚合；界面聚合法包埋率低。

而复凝聚法操作简单，不仅适用于对非水溶性的固体粉末或液体进行包埋，而且具有高效率和高产率。

为了提高八角的医药价值，本文用复凝聚法制备了八角香精微胶囊，并通过实验筛选得到了复凝聚法八角香精微胶囊制备的适宜工艺条件：

采用八角香精为芯材，海藻酸钠以及明胶为壁材，芯壁比m（八角精油）:

m（海藻酸钠明胶混合液）=1:

2，温度40℃，壁材质量浓度2.5%，PH值为4，此条件下的包埋率为89.84%。

所得八角香精微胶囊成品粒径小，颜色微黄，无明显气味，未检测出甲醛。

关键词：

八角；复凝聚法；微胶囊；适宜条件

ABSTRACT

Illiciumverumhook.f.ofmulanseccoillicium,alsocalledasstaranise,isanimportantedibleeconomicspeciesinsouthChina.Chinaistheworld'slargeststaranisefennelproducingcountries,andthemainproducingareaisGuangxi,Yunnan,andsouthofFujian.It’sdrymaturefruitwhichcontains5%-8%ofbalmyoil,22%offattyacid,protein,resinsandsoon,isoneofourcountry’sspecialspicesandnecessarycondimentathome,Staraniseiswidelyusedinfoodandspicesindustry,anditisonekindofChineseherbsatthesametime,Atpresent,95%ofstaraniseisusedforperfume,only5%asdrugs.Soobviouslystaranisehasthepotentialvalueandprospectofdeepprocessingandcomprehensiveutilization.

Indomestic,theusualmethodsofcapsulefromessentialoilarespraydryingmethod,extrusionmethod,oilphaseseparationmethod,interfacialpolymerizationmethod，thecomplexcoagulationmethod,etc.Becauseofitssimplicity,widelysuitabilityandhighproductivity,complexcoagulationisourchoicetopreparestaranisemicrocapsuleinthispaper.

Inordertoimprovethemedicalvalueofthestaranise,operationconditionforstaranisemicrocapsulewasresearchedinthisarticle,itisshowedthatthemostsuitableconditionforanisemicrocapsuleisthatthetemperatureis40℃,thevalueofpHis4,theratioofcoreandwallis1:

2,andthemassconcentrationofmaterialofwallis2.5%,whichleadsthebestembeddingrate,89.84%.

Keywords:

Staranise;Complexcoagulation;Microcapsule;Suitablecondition

第一章绪论

1．1研究背景

八角茴香（Illiciumverumhook.f.）有茴香、舶上茴香、八角、大茴香、大八角等别名，俗称大料，是木兰科植物的干燥成熟果实[1]。

八角茴香原产于我国广西南部和西部，是亚热带珍贵的经济树种之一。

八角茴香种皮棕色或黄棕色，内含有白色种仁，富油性，有特殊香气[2]。

其果实中主要含挥发油、脂肪油、蛋白质、树脂、树胶质和糖。

八角茴香油的主要成分为茴香醚，此外，尚含有茴香醛、甲基胡椒酚、茴香酸、茴香酮、蒎烯、水芹烯、柠檬烯、1,8-桉叶素、黄樟醚和3,3-二甲基烯丙基-对丙烯基苯醚等成分[3]。

八角茴香除了被普遍用作香料外，还是一种具有抗炎、镇痛之效的中药。

具有温阳散寒、理气止痛的功能，用于寒疝腹痛、肾虚腰痛、胃寒呕吐、腰腹胀痛[4]。

目前更被证明是世界上对抗禽流感良方达菲的原材料；从八角茴香的种子中提取一种称为莽草酸的成分加以提炼，能有效的预防禽流感，在保健和药理价值方面极具开发研究潜力。

我国八角茴香资源丰富，据统计，我国种植八角茴香年产量约5×104吨，其中作为主产区的广西产量约占全国产量的70%以上[5]。

在我国，消费的八角茴香大约95%用作香料，只有5%作为药用使用[6]。

1．2研究现状

国内对精油成囊一般采用喷雾干燥、挤压、油相分离、界面聚合、复凝聚等方法制备微胶囊[7]。

（1）喷雾干燥法

芯材均匀分散于壁材溶液中，经雾化器雾化成小液滴，使溶解壁材的溶剂迅速蒸发凝固而成微胶囊。

此法包埋率低，设备大，价格高，耗能大。

（2）挤压法

先在惰性保护气下使芯材分散于糖类物，然后通过压力将其挤入冷却介质中，迅速脱水降温，形成玻璃态微胶囊，此法产率低。

（3）油相分离法壁材和芯材先形成自由流动的凝聚相，并使其稳定地环绕在芯材微粒的周围，再向壁材聚合物的有机溶剂溶液中，加入一种该聚合物为非溶媒的液体，引发相分离形成微胶囊，此法油性的分散介质易燃易爆，而且成本高。

（4）界面聚合法

将两种带有不同活性基团的单体分别溶解在互不相溶的溶剂中，当一种溶液被分散于另一种溶液中时，两种溶液中的界面会形成聚合物膜，此法要求被包裹物能耐酸碱性，不能与单体发生反应，并对多余单体要认真对待。

（5）复凝聚法

用两种带有相反电荷的物质作包埋物，芯材分散其中，改变PH值、温度或溶液浓度，使两种壁材由于电荷间的作用溶解度下降而凝聚成微胶囊析出，此法对非水溶性芯材具有高效、高产的特点。

1．3主要研究工作及意义

本文采用复凝聚法制备八角香精微胶囊，因八角精油属油性，不仅高效率、高产率，而且操作简便。

将八角香精微胶囊化可有效减少外界环境因素对八角香精的影响，减少八角香精向环境的扩散或蒸发，控制八角香精的释放，掩蔽八角辛香料的气味，保持其生理活性，延长药效期[8]。

国内有报道复凝聚法用于制备薄荷香精微胶囊、大蒜精油微胶囊、香葱油香精微胶囊、玫瑰香精微胶囊等，采用复凝聚法制备八角香精微胶囊目前尚未见报道。

本文就八角香精微胶囊研制过程中芯材与壁材质量比、温度、壁材质量浓度、PH值这几个成囊效果的影响因素进行了探讨，以确定合适的制备工艺参数。

目前，国内外的专家对八角茴香的研究已有许多报道，多数为研究其主要组成成分、八角茴香油的提取工艺以及八角茴香的药理作用等，对八角茴香油进行微胶囊化应用于医药方面尚未有报道。

近年来对各种各样的壁材、芯材及微胶囊制备方法的研究，在许多领域取得了可喜成果，微胶囊技术至今已普及到整个化工系统，包括医药、农药、香料、涂料、食品、化妆品等各个领域。

八角茴香其保健和药用价值极大，但是在我国八角茴香作为药用却极少，开发八角茴香保健药及各类药品具有潜在的价值和前景，才能使八角茴香的产值得到提高。

第二章实验材料与方法

2．1实验用品

2．1．1材料和试剂

八角五指山市售；

明胶食品级；

海藻酸钠食品级；

环己烷分析纯；

无水乙醇分析纯；

石油醚（沸点60-90oC）分析纯；

酚试剂分析纯；

硫酸铁铵分析纯；

无水氯化钙固体；

2．1．2仪器设备

SYC-15超级恒温水浴；

SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵（郑州长城科工贸有限公司）；

98-1-B电子调温电热套（江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司）；

DHG-9030A型电热恒温鼓风干燥箱（上海精宏实验设备有限公司）；

药材粉碎机（武义县屹立工具有限公司）；

电子分析天平（精密度0.001g）；

生物显微镜；

电冰箱；

玻璃仪器。

2．2实验方法

2．2．1工艺流程

2.2.2操作要点

（1）粉碎将市售干八角放入药材粉碎机内进行粉碎，粉碎度适宜即可；

（2）烘干将粉碎后的八角粉末放入烘干箱内烘干，烘干时设定温度103.0℃，烘干约2个小时，待八角质量保持不变即可。

（3）提取将八角粉末浸泡在环己烷中，不时搅拌，两天后将八角浸泡液抽滤，滤液于分液漏斗中分液弃去水层，用无水氯化钙干燥浸泡液后蒸馏得到八角香精油。

（4）制备用一定温度的蒸馏水分别配置明胶溶液和海藻酸钠水溶液，将它们在同温水浴中混合均匀，按一定的芯壁比将八角香精分散于混合溶液中，然后加入体积分数为10%的醋酸溶液调节混合液PH值到一定范围，此时明胶与海藻酸钠开始围绕八角香精液滴凝聚并形成微胶囊，保温并缓慢搅拌30min，用冰浴冷却到10℃以下，加入交联剂（甲醛）进行固化，边搅拌边加入1mol/LNaOH调节溶液PH值至8-9，明显观察到胶囊成型，撤去冰浴，升温至室温，收集湿胶囊[9]。

（5）干燥将湿胶囊放入烘干箱内烘干，烘干时设定温度70℃，烘干约1个小时，即得到八角香精微胶囊产品。

（6）检测用酚试剂分光光度法检测所得八角香精微胶囊产品中是否含有甲醛。

2.2.3微胶囊包埋率的测定[10]

包埋率/%=1-（产品表面八角香精含量/产品中总的八角香精含量）*100%

产品表面八角香精含量的测定方法：

称取2.000g微胶囊产品，用20ml石油醚震荡洗涤，过滤，重复两次，合并滤液放入已精确称量的称量瓶中，置于60℃烘箱中烘干溶剂，将称量瓶放置干燥器中冷却称重，可得微胶囊表面八角八角香精含量。

产品中总八角香精含量的测定：

称取2.000g微胶囊产品，反复研磨多次，无水乙醇作溶剂用索氏提取法测定。

第三章实验结果分析及讨论

3.1实验条件的选择

3.1.1芯壁比对成囊效果的影响

温度为45℃，壁材质量浓度为2.5%，PH值为4，选择芯壁质量比为2:

1、

1:

1、1:

2、1:

3、1:

4，显微镜下观察其包埋情况，结果见图1。

B

A

D

E

C

（A-2:

1B-1:

1C-1:

2D-1:

3E-1:

4）

图1显微镜下不同芯材壁材比对成囊效果的影响

从微胶囊的形成来看，当芯壁质量比为2:

1时[图1（A）]，微胶囊形状不规则，大小不一，且芯材液滴包埋不均匀；当芯壁质量比为1:

1时[图1（B）]，只有少数微胶囊形状规则；当芯壁质量比为1:

2时[图1（C）]，多数微胶囊形状规则，大小相对均一，且芯材液滴包埋均匀；当芯壁质量比为1:

3时[图1（D）]，微胶囊形状不规则，大小不一，且芯材液滴包埋量小；当芯壁质量比为1:

4时[图1（E）]，微胶囊形状不规则且颗粒之间有交联聚集现象。

可见，芯壁质量比为1:

2时的包埋成囊情况最好。

3.1.2温度对成囊效果的影响

芯壁质量比为1:

2，壁材质量浓度为2.5%，PH值为4，选择温度为35℃、40℃、45℃、50℃、55℃，显微镜下观察其包埋情况，结果见图2。

B

A

D

C

E

（A-35℃B-40℃C-45℃D-50℃E-55℃）

图2显微镜下不同温度对成囊效果的影响

从微胶囊的形成来看，当温度为35℃时[图2（A）]，微胶囊形状不均匀且芯材液滴被包埋不均匀；当温度为40℃时[图2（B）]，微胶囊形状规则，多数成球状，芯材液滴被包埋较均匀；当温度为45℃时[图2（C）]，多数微胶囊形状不规则，芯材液滴被包埋不均匀；当温度为50℃时[图2（D）]，微胶囊大小不一，极少量芯材液滴被包埋；当温度为55℃时[图2（E）]，微胶囊颗粒之间有交联聚集现象。

可见，温度为40℃时的包埋成囊情况最好。

3.1.3壁材质量浓度对成囊效果的影响

芯壁质量比为1:

2，温度为40℃，PH值为4，选择壁材质量浓度为1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%，显微镜下观察其包埋情况，结果见图3。

B

A

D

C

E

（A-壁材质量浓度1.5%B-壁材质量浓度2.0%C-壁材质量浓度为2.5%D-壁材质量浓度为3.0%E-壁材质量浓度为3.5%）

图3显微镜下不同壁材质量浓度对成囊效果的影响

从微胶囊的形成来看，当壁材质量浓度为1.5%时[图3（A）]，微胶囊颗粒之间有交联聚集现象且极少量芯材液滴被包埋；当壁材质量浓度为2.0%时[图3（B）]，微胶囊芯材液滴被包埋不均匀；当壁材质量浓度为2.5%时[图3（C）]，微胶囊大小均一、呈球形，芯材液滴被包埋较均匀；当壁材质量浓度为3.0%时[图3（D）]，微胶囊大小不一、芯材液滴被包埋不均匀；当壁材质量浓度为1.5%时[图3（E）]，微胶囊形状不规则，芯材液滴被包埋不均匀且颗粒之间有交联聚集现象。

可见，壁材质量浓度为2.5%时的包埋成囊情况最好。

3.1.4PH对成囊效果的影响

芯壁质量比为1:

2，温度为40℃，壁材质量浓度为2.5%，选择PH值为3.0、3.5、4.0、4.5、5.0，显微镜下观察其包埋情况，结果见图4。

B

A

D

C

E

（A-PH3.0B-PH3.5C-PH4.0D-PH4.5E-PH5.0）

图4显微镜下不同PH值对成囊效果的影响

从微胶囊的形成来看，当PH值为3.0时[图4（A）]，微胶囊芯材液滴被包埋不均匀，大小不一；当PH值为3.5时[图4（B）]，微胶囊形状不规则；当PH值为4.0时[图4（C）]，微胶囊形状较规则，大小较均一，芯材液滴被包埋较均匀；当PH值为4.5时[图4（D）]，微胶囊形状不规则；当PH值为5.0时[图4（E）]，微胶囊芯材液滴只有少量被包埋且微胶囊形状不规则。

可见，PH值为4.0时的包埋成囊情况最好。

3.2适宜工艺条件的验证

称取海藻酸钠2.5066g，明胶2.5046g，用40℃的蒸馏水分别配成2.5%质量浓度的水溶液，将它们在40℃水浴中混合均匀，称取2.5066g八角香精同温预热后分散于混合溶液中，然后加入体积分数为10%的醋酸溶液调节混合液PH值到4.0，此时海藻酸钠与明胶开始围绕八角香精液滴凝聚并形成微胶囊，保温并缓慢搅拌30min，用冰浴冷却到10℃以下，加入甲醛溶液进行固化，边搅拌边加入1mol/LNaOH调节溶液PH值至8-9，明显观察到胶囊成型，撤去冰浴，升温至室温，收集湿胶囊，在显微镜下观察的成囊效果见图5。

观察后将湿胶囊放入烘干箱内烘干，烘干时设定温度70℃，烘干约1个小时，即得到八角香精微胶囊产品，并测得其包埋率为89.84%。

由图5可见，制得的微胶囊大小均一，形状规则多为椭圆形，且包埋率高，表明芯壁比m（八角精油）:

m（海藻酸钠明胶混合液）=1:

2，温度40℃，壁材质量浓度2.5%，PH值为4为制备八角香精微胶囊的适宜工艺条件。

图5适宜工艺条件下的成囊效果

3．3甲醛含量检测

采用酚试剂分光光度法[11]测定甲醛含量。

酚试剂法的原理是甲醛与酚试剂反应生成嗪，嗪在酸性溶液中被高铁离子氧化形成蓝绿色化合物，在630nm测定其吸光度。

为避免微胶囊中其它物质对测定的影响，按照微胶囊制备最佳条件制备两组微胶囊，A组中加入固化剂甲醛，B组中不加固化剂甲醛，A组实验得到胶状物质，将A组胶状物和B组湿胶囊烘干后分别碾碎，加入重蒸馏水洗涤，收集洗涤液备用。

称量0.10g酚试剂加重蒸馏水溶解，倾于100ml容量瓶中，加重蒸馏水至刻度制得吸收液原液。

量取吸收液原液5ml，加95ml重蒸馏水，即为吸收液。

取吸收液4.8ml，A组洗涤液0.2ml，1%硫酸铁铵溶液0.4ml放入标号为1的比色管中，取吸收液4.8ml，B组洗涤液0.2ml，1%硫酸铁铵溶液0.4ml放入标号为2的比色管中，30min后用1cm比色皿，在波长630nm下测得吸光度均为0.053。

说明在制得的微胶囊中未检测到甲醛。

第四章结论

1．复凝聚法可以用于制备八角香精微胶囊；

2．复凝聚法八角香精微胶囊制备的适宜工艺条件：

采用八角香精为芯材，海藻酸钠以及明胶为壁材，芯壁比m（八角精油）:

m（海藻酸钠明胶混合液）=1:

2，温度40℃，壁材质量浓度2.5%，PH值为4，此条件下的包埋率为89.84%。

3．八角香精微胶囊成品粒径小，颜色微黄，无明显气味，未检测出甲醛。

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