微胶囊的作用、壁材及制备方法
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微胶囊技术及其在食品制作中的应用摘要:微胶囊作为一门新兴技术,是利用一定的材料将物质包裹在其中,制成微胶囊产品。
这类技术能够较好地保护包被材料,利用时也较为方便,在食品应用方面有良好的前景。
本文将介绍界面聚合法,喷雾冷却法,空气悬浮法等制造微胶囊的方法以及微胶囊技术在油脂,香精香料等食品制作上的应用。
关键词:微胶囊技术, 食品制作, 应用引言微胶囊一般是由外层包裹的壁材和里边被包裹的芯材组成,芯材可以是固体的,液体的,更或者是气体的。
壁材一般是由高分子材料制成,可以是天然高分子材料,也可以是人工合成的高分子材料,各自有其相应的优缺点,天然的高分子材料具有易成膜,毒性小的优点,其缺点是强度较小。
而人工合成的高分子材料具有较好的机械性能,比较好控制,但是其生物相容性较差。
现在许多科学家提出将俩者结合起来,发挥各自的优势,弥补各自的缺点,有着较好的应用效果。
[1]一般对壁材的要求是需要具备一定的包裹率,能够成囊。
壁材和芯材需是不同的溶极性的,如果壁材是水溶性的,芯材需是脂溶性的;壁材是脂溶性的,芯材需是水溶性的。
微胶囊根据其结构形态又分为单核微胶囊,多核微胶囊,多壳微胶囊,微球,复合微胶囊,无定形微胶囊。
微胶囊技术有以下几个特点,首先微胶囊能控制微胶囊里芯材的释放时间和速率,有些物质易挥发,被包裹后能有效的将其保存避免挥发,然后在适宜的时间再释放。
其次微胶囊可以掩盖物质的不良风味,有些物质的天然味道为大众不喜,像鱼油,微胶囊化后可以很好的掩盖不良风味,提高其利用率。
再有微胶囊技术可以改变物料的存在状态或体积,微胶囊芯材可以是任何的物理状态,气体液体固体。
改变物理状态,便于后续的加工贮存运输等环节。
有时候改变其物理状态后可以使物料之间充分混合。
微胶囊技术还可以降低食品添加剂的毒理作用,微胶囊技术可以控制芯材释放的量,从而降低食品添加剂的毒性作用。
最后微胶囊技术可以隔离物料间的相互作用,避免各成分间物质发生相互作用,产生有害的物质,危害身体健康。
微胶囊技术在食品加工中的应用摘要微胶囊技术是一种利用天然的或合成的高分子材料,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型胶囊的技术。
该技术研究始于20世纪30年代,经过几十年的发展,已得到了广泛的应用,从最初的药物包覆和无碳复写纸扩展到食品、轻工、医药、石化、农牧业及生物技术等各个领域。
1 食品微胶囊化的作用微胶囊技术应用于食品工业可以起到以下作用:(1)改变物料的状态、质量和体积,提高其贮藏稳定性、溶解性和流动性。
(2)保护敏感成分,极大地提高了对环境因素如光、热,氧、湿度的抵抗力。
(3)隔离相互易反应的组分,使之可共存于同一物质中。
(4)控制芯材释放的时间和速度。
(5)降低或掩盖不良味道、色泽。
(6)降低挥发性延长风味物质的滞留期。
(7)延缓食品的腐败变质。
(8)降低食品添加剂的毒理作用等川。
2食品微胶囊化的方法根据微胶囊性质,囊壁形成机制和成囊条件,微胶囊化方法大致可分为物理法,化学法和物理化学法等三大类,20余种。
真正可用于食品工业的微胶囊方法一般需符合以下条件:(1)能连续化,批量规模化生产;(2)生产成本低廉,能被食品生产企业所接受,(3)有相应成套设备可引用,设备简单;(4)生产中不产生大量污染物。
目前在食品工业中应用较成熟的方法有喷雾干燥法、喷雾冻凝法、空气悬浮法、分子包埋法、凝聚法、物理吸附法、挤压法等。
近年来人们不断研究尝试新的微胶囊制备方法,其中超声波法的研究应用比较多。
樊振江等幅1以环糊精为壁材,用超声波法制备花椒精油微胶囊:超声功率为200w、包埋温度为35"C、包埋时间为30min,在此条件下包埋,微胶囊的包埋率为80.1%,方法简单可行。
董华强等睁1在以明胶.阿拉伯胶壁材的复合凝聚法制备番茄红素微胶囊的过程中采用25KHz声频,150W声强,间歇式发声20次/min的超声波进行处理,明显提高了番茄红素微胶囊化的包埋率,减小了微胶囊颗粒的平均粒径,提高了微胶囊颗粒大小分布的均一性。
微胶囊技术微胶囊技术是20世纪30年代发展起来的一项新技术。
由于具有独特的性能,已广泛应用于医学、农药、化妆品、涂料、油墨和添加剂等多个领域。
目前,国际上已把该项技术列为21世纪重点研究和开发的高新技术之一。
功能性微胶囊是由两部分组成",即壁材或称壳层部分和芯材部分。
其平均直径小到1μm以下,可达到纳米级,大到数百微米。
壁材并不是单纯起一个容器的作用,而是具有缓释、防护、发泡等功能。
芯材则是有效成份,但往往需要壁材的“帮助”才能充分发挥出来。
也就是说,微胶囊发挥的是整体功能。
微胶囊的制备方法主要有相分离法、干燥浴法、界面聚合法和原位聚合法等。
用作微胶囊壁材主要是一些具有成膜性能的天然或合成的高分子物。
如明胶、阿拉伯树胶、甲壳质、聚酰胺、聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯以及其它共聚物!。
除了高聚物外,为了改善壁膜的物理化学性能,还可加入增塑剂、交联剂以及表面活性剂等物质。
据悉,东华大学研发的分散染料微胶囊制备方法:聚脲法是以双或多异氰酸酯化合物作为形成壁材的单体。
即用专用的高分子分散剂将分散染料以1~3μm的微粒分散于水相中作为内相的一部分,适当的双异氰酸酯先与染料混合。
在分散微粒的界面上微粒内部的双异氰酸酯扩散出来与水反应形成氨基甲酸,并立即分解形成胺,新生成的胺与异氰酸根反应最终形成聚脲壳层。
此法属于界面聚合法。
随着时间的延长,上述反应不断进行,微胶囊粒径逐渐增大。
控制反应时间即可获得一定粒径的胶囊;聚蜜胺法采用原位聚合,是以蜜胺树脂预缩体及乙烯类单体作为形成壁材的单体。
首先用特制的功能性高分子分散剂将分散染料分散于水相,形成粒径为1~3μm的小粒子,在适当pH:值条件下,逐步滴入一定规格的蜜胺初缩体,由于功能性高分子分散剂的作用,初缩体分子向染料粒子表面富集、活化,并以较快速度缩合聚合形成壳层。
但由于主相中的初缩体浓度很低,又无活化作用,故缩合反应很慢,从而保证了胶囊化的顺利进行。
若需提高囊壁强度和缓释性能,可根据需要定量加入第二种规格的初缩体乃至第三种单体进行多层造壁上述两种方法都选用了一种特制的专用高分子分散剂,由于它与壁材单体反应,成为胶囊壁的一部分,因而在染色中不会导致分散染料的增溶和造成对水污染研究表明[7][8],不同单体或单体混合形成的壁囊性能也不同,可根据需要加以选择,提高乳化剂的用量、乳化速度和乳化时间,制得的微胶囊其释放速率加快。
二氧化硅壁材微胶囊及其制备方法与应用
二氧化硅壁材微胶囊是一种由二氧化硅材料构成的微胶囊,适用于各种应用领域。
以下是二氧化硅壁材微胶囊的制备方法和应用:
制备方法:
1. 溶剂挥发法:将含有二氧化硅前驱体的溶液滴加到有机溶剂中,通过溶剂挥发使得二氧化硅形成微胶囊。
2. 水热法:将二氧化硅前驱体溶液加入到高温水中进行水热反应,形成二氧化硅微胶囊。
3. 模板法:使用模板材料作为二氧化硅的模板,将二氧化硅前驱体溶液浸渍到模板上,经过煅烧去除模板后形成二氧化硅微胶囊。
应用:
1. 药物缓释系统:将药物包裹在二氧化硅微胶囊中,通过控制二氧化硅的孔径和壁厚,实现药物的缓慢释放,延长药物的作用时间。
2. 催化剂载体:将催化剂包裹在二氧化硅微胶囊中,提高催化剂的稳定性和活性,增加反应效率。
3. 生物传感器:将生物传感器反应物固定在二氧化硅微胶囊表面,通过传感器与生物分子的特异性相互作用,实现生物分子的检测与分析。
4. 化妆品领域:利用二氧化硅微胶囊的多孔结构和大比表面积,可以将活性成分包裹在微胶囊中,起到渗透调理、保湿、滋养皮肤的效果。
5. 传统建筑材料改性:将二氧化硅微胶囊添加到传统建筑材料中,可以提高材料的耐久性、耐磨性和抗污染性。
二氧化硅壁材微胶囊及其制备方法与应用(二)二氧化硅壁材微胶囊的应用及其制备方法1. 应用领域•建筑材料:二氧化硅壁材微胶囊可以用作墙面涂料,能有效改善室内空气质量,具有吸附甲醛等有害物质、去除异味的功能。
此外,它还能增强墙面的耐候性和耐磨性。
•化妆品:二氧化硅壁材微胶囊可以用作化妆品中的保湿剂和调节剂,能够控制肌肤的湿度和油脂分泌,达到保湿、抗皱和控油等功效。
•医药领域:二氧化硅壁材微胶囊可以用于制备药物缓释系统,保护药物免受环境的影响,并控制药物的释放速率,提高药物的疗效。
•日用品:二氧化硅壁材微胶囊可以用于制备洗发水、洗衣液等产品,通过微囊结构将活性成分包裹起来,延长其作用时间,提高产品的效果。
2. 制备方法制备二氧化硅壁材微胶囊的方法如下:1.获取原料:准备二氧化硅粉末、壁材(如聚合物)和溶剂。
2.分散二氧化硅:将二氧化硅粉末加入溶剂中,并进行超声处理,使其均匀分散。
3.加入壁材:逐步添加壁材溶液到二氧化硅悬浮液中,同时进行搅拌,使壁材包覆在二氧化硅颗粒表面。
4.固化壁材:将混合物进行固化处理,可以采用烘干、喷雾干燥或冷冻干燥等方法。
5.过滤和洗涤:将固化后的颗粒进行过滤和洗涤,去除多余的壁材和杂质。
6.干燥:将洗涤后的颗粒进行干燥,得到二氧化硅壁材微胶囊。
3. 应用优势•环保安全:二氧化硅壁材微胶囊的制备过程中不产生有害物质,符合环保和安全要求。
•高效性能:二氧化硅壁材微胶囊具有高比表面积和多孔结构,增强了材料的吸附能力和储存能力。
•可控释放:通过调整壁材的性质和壁材与药物的相互作用,可以实现对药物释放速率的控制。
•多功能性:二氧化硅壁材微胶囊可以通过改变壁材的种类和含量实现不同功能,具有广泛的应用潜力。
•提高产品品质:将二氧化硅壁材微胶囊应用于建筑材料、化妆品和日用品等产品中,可以提高产品的功能性和品质,满足消费者的需求。
4. 总结二氧化硅壁材微胶囊具有广泛的应用前景,在建筑材料、化妆品、医药领域和日用品中均有重要应用。
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
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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
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