1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 茉莉香精微胶囊的研究 所在学院 专业班级 高分子材料与工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 摘要 ： 微胶囊技术是一种用成膜材料把固体或液体包覆形成微小粒子的技术。 微胶囊是近年来发展极为迅速的技术，它利用天然或合成的高聚物，将固体、 液体或气体 (芯材 )包裹于其中，在芯材的外部形成一层具有半透性或密封囊膜， 微胶囊一般直径为 1 1000， 囊壁厚度约为 1020 。 微胶囊技术可以有效地减少活性物质对外界环境因素的反应 ;减少芯材向环境的扩散或者蒸发 ;控制芯材的释放 ;掩蔽芯材的异味 ;改变芯材的物理性质 (包括颜色、形状
2、、密度、分散性能等 )、化学性质等。目前微胶囊技术已经在医药、化学、化妆品以及印刷业等行业得到了广泛的应用和认可， 香料微胶囊是微胶囊技术中的一个分支，顾名思义，香精、香料微胶囊指的是芯材为香精香料的微胶囊。由于形成微胶囊 后物质有着许多独特的功能，引起了国内外科技工作者的极大兴趣。这种近 50年才发展起来的新型技术已经得到广泛的实际应用并展现出良好的发展前景 ，同时可使许多传统的工艺过程得以简化，解决许多常规技术手段无法解决的工艺问题。 采用 -环糊精法为载体制备微胶囊化香料物质是近年来新兴的一种微胶囊化技术，该技术建立在分子包结络合的基础上，充分利用了 -环糊精具有一个相对疏水的中心和一个
3、相对亲水的表面的性质，将香料物质“嵌镶，在环中间，对香料物质能够起到一定的保护作用。 本课题是在阅读了大量的文献之后，分别采用 悬浮液法和溶液 法，以茉莉香精为芯材， -环糊精 为壳材，制备出茉莉香精微胶囊。 研究制备工艺中反应温度、时间及壁材芯材比值等因素对包合物微胶囊化产率和效率的影响。同时采用红外光谱仪 等方法测定微胶囊的物理性能和留香性能 ， 实验探讨了乳化剂种类、反应时间、反应温度、芯壁比等制备过程参数对微胶囊性能的影响。本文还比较了两种方法所制备微胶囊化茉莉香精产品的特性，为今后继续开发香精微胶囊进行探索。 关键词： 微胶囊；茉莉香精； -环糊精；芯材；壁材II STUDY ON
4、THE MICROCAPSULE OF JASMINE PERFUME Abstract： Microencapsulation technology is a film-forming material used to form tiny solid or liquid particles coated technology. Microencapsulation is the extremely rapid development in recent years the technology, which uses natural or synthetic polymer, the sol
5、id, liquid or gas (core material) wrapped in one, in the formation of a layer of core material with a semipermeable outer or sealed capsule film, the general diameter of microcapsules 1 1000m, wall thickness of about 10 20m Microencapsulation technology can effectively reduce the active material res
6、ponse to external environmental factors; reduce the spread of core material to the environment or evaporation; control the release of core material; masking the odor of core material; change the physical properties of core material (including color, shape, density, dispersion, etc.) and chemical pro
7、perties.Microencapsulation technology has been present in the pharmaceutical, chemical, cosmetics and printing and other industries has been widely used and recognized, perfume microcapsules, micro-capsule technology in a branch, by definition, essence, perfume microcapsules refers to the core mater
8、ial for the flavor perfume microcapsules. After the material due to the formation of microcapsules has many unique features, attracted great interest in science and technology workers at home and abroad. The past 50 years developed a wide range of new technology has been the practical application an
9、d show good development prospects, while many of the traditional process can be simplified, conventional technical means to solve many technological problems can not be resolved. Method using -cyclodextrin as a carrier material prepared by microencapsulation of spice in recent years, a new microenca
10、psulation technology that based on the molecular basis of inclusion complex, full use of -cyclodextrin with a relatively hydrophobic center and a relatively hydrophilic nature of the surface, will spice substance “mosaic, the middle of the ring, the fragrance material can play a protective role This
11、 topic is read a lot of literatures, respectively suspension and solution method, the jasmine fragrance as core material, -cyclodextrin as shell material, prepared by jasmine fragrance microcapsules. Preparation of the reaction temperature, time and the ratio of core material wall material and other
12、 factors on inclusion yield and microencapsulation efficiency. At the same time using methods such as infrared spectroscopy determination of physical properties of the microcapsules and the fragrant properties of the emulsifier type of experiment, reaction time, reaction temperature, ratio of core a
13、nd wall preparation process parameters on the microcapsule properties. This article also compares the two methods jasmine fragrance microcapsules prepared by the characteristics of products for the future to continue to develop fragrance microcapsule exploration. Keywords: Microcapsule; Jasmine perf
14、ume; -cyclodextrin ; Core material ； Wall material III 目 录 第一张 绪 论 . 1 1.1 微胶囊 技术 的定义 . 1 1.1.1微胶囊的定义 . 1 1.1.2微胶囊的分类 . 1 1.2 微胶囊的发展、应用与展望 . 2 1.2.1 微胶囊的发展 . 2 1.2.2 微胶囊的应用 . 3 1.2.3 香精微胶囊的应用 . 3 1.2.4 微胶囊技术发展趋势的展望 . . 5 1.3 微胶囊的主要制备方法 . 6 1.4 微胶囊的主要检测技术 . 7 1.5 本课题的研究内容及拟采用的研究方法 . 8 第二章 实验部分 . 9 2.
15、1 -环糊精 -茉莉香精微胶囊制备原理 . 9 2.2 实验 . 9 2.2.1 实验药品、仪器 . 9 2.2.2 香精微胶囊的制备 . 10 2.2.2.1 悬浮液法制备 油溶性香精微胶囊 . 10 2.2.2.2 溶液法制备茉莉香精微胶囊 . 10 2.2.3 分析与表征 . 10 2. 3 结果与讨论 . 10 2.3.1 不同 制备方法的比较 . 10 2.3.2 不同表面活性剂的乳化作用对微胶囊形成过程的影响 . 11 2.3.3 反应温度对微胶囊化效率和产率的影响 . 11 2.3.4 芯壁比（质量比）的影响 . 13 2.3.5 反应时间对微胶囊化效率和产率的影响 . 14 2
16、.3.4 - 环糊精 - 香精微胶囊的结构表征 . 14 2.4 结论 . 16 第三章 总结与 展望 . 17 3.1 总结 . 17 3.2 展望 . 18 参考文献 . 19 致 谢 . 23 IV 1 第一章 绪 论 1.1 微胶囊技术的定义 1.1.1 微胶囊的定义 微胶囊化技术 (Microencapsulation) 是将液体、 固体、气体囊心 (芯或内相 ) 分细 , 然后以这些微滴或微粒为核心 , 使各种天然的或合成的高分子化合物在其上沉积、涂层，形成一层连续薄膜 (壁或外相 )将囊心包覆。此过程对核心物质原有化学性质丝毫无损，然后逐渐地通过某些外部刺激或缓释作用使目的物的功
17、能再次在外部呈现出来， 或者依靠囊壁的屏蔽作用起到保护芯材的作用。微胶囊的直径一般为 1500 m，壁的厚度为 0.5150 m，目前已开发了粒径在 1 m以下的超微胶囊。微胶囊粒子在某些实例中扩大到 0.25 1000 m【 1,2,3】 。微胶囊一般可制成自由流动的粉 末，亦可制成悬浮体。胶囊目的物释放方式包括机械、压力、摩擦、扩散、囊壁溶解和生物降解等 【 4】 。 单一型囊 多层膜型囊 不规则形状 多个芯 填制颗粒 所谓香精的微胶囊化即利用高分子膜将香精油脂包埋起来，使之与外界隔的过程，其中，微胶囊芯材的主体是香精，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
18、或气体。香精一般是由芳樟醇、月桂烯醇等疏水性物质组成的混合物，其分子结构大多为含苯环化合物。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。可依芯材而定，要求材料性能稳定、无毒、无副作用、无刺激性、有配伍性、不影响香精香料的作用，并且要有符合要求的粘度、渗透性、有一定强度和可塑性等。香精微胶囊技术中常用的壁材有植 物胶类 (阿拉伯胶、海藻酸钠、卡拉胶等 )、淀粉及其衍生物 (各种类型的糊精 低聚糖、淀粉衍生物等，具有良好的乳化性、成膜性、质密性，是很好的包埋
19、香精的壁材 ) ，蛋白质类 (明胶、酪蛋白、大豆蛋白、 乳清蛋白等 ) ，多种纤维素衍生物 ( CMC、乙基纤维素、 甲基纤维素物质等 ) ，蜡 ( 虫蜡、 石蜡、 蜂蜡等 ) 等 【 5， 6， 7】 。 2 1.1.2 微胶囊的分类 微胶囊按用途主要可分为 : （ 1） 缓释型微胶囊 这种微胶囊的壁相当于一个半透膜，在一定条件下可允许芯材物质透过，以用于延长芯材物质的作用时间。根据壁材的来源不同，可 分为天然高分子缓释材料（明胶和羧甲基纤维素）及合成高分子缓释材料；对于合成高分子缓释材料，按其生物降解性能的不同，又可分为生物降解型和非生物降解型两大类。 （ 2） 压敏型微胶囊 这种微胶囊包
20、裹了一些待反应的芯材物质，当压力作用于微胶囊超过一定极限后，胶囊壁破裂而流出芯材物质，由于环境的变化，芯材物质产生化学反应而显出颜色或是发生别的现象。 （ 3） 热敏型及光敏型微胶囊 这种微胶囊的芯材物质由于温度的改变而发生分子重排或几何异构而产生颜色的变化 【 8】 。 （ 4） 光敏型微胶囊 壁材破裂后，芯材中的光敏物质 选择性吸收特定波长的光，发生感光或分子能量跃迁而产生相应的反应或变化。 （ 5） 膨胀型微胶囊壁 材为热塑性的高气密性物质，而芯材为易挥发的低沸点溶剂，随着温度升高而高于溶剂的沸点后，溶剂蒸发而使胶囊膨胀，冷却后胶囊依旧维持膨胀前的状态。 广义上讲，任何一种包裹了一定物质
21、的类似小型容器的物质形态都可称之为胶囊，所以除上述 5 种类型外，微乳浊液、脂质体和非离子表面活性剂微泡也可称为胶囊 【 9】 。 1.2 微胶囊的发展、应用及展望 1.2.1 微胶囊的发展 微胶囊技术的研究开始于二十世纪 30年代，取得重 大成果是在二十世纪 50年代。传统的微胶囊制备方法从原理上大致可分为化学方法、物理方法和物理化学方法三类。利用物理机械的方法制备微胶囊的先驱者是美国人 D.E.Wurster，在 40年代末他首先采用空气悬浮法制备微胶囊，并成功的运用到药物包衣方面，至今仍常把空气悬浮法称为 Wurster法。美国的 NCR（国家现金出纳）公司的 B.K.Green是利用物
22、理化学原理制备微胶囊的先行者， 50年代初他发明了用相分离复合凝聚法制备含油明胶微胶囊，取得了专利，并用于制备无碳复写纸，在商业上取得极大成功，由此开创了以相分离为基础 的物理化学制备微胶囊的新领域。 50年代末到 60年代，人们开始研究把合成高分子的聚合方法应用于微胶囊的制备，发表了许多以高分子聚合反应为基础的用化学方法制备微胶囊的专利，其中以界面聚合反应的成功最引人注目。 70年代微胶囊制备技术的工艺日益成熟，应用范围也逐渐扩大。 80年代以来，微胶囊技术研究取得更大的进展，不仅发表了许多微胶囊合成技术新专利，而且开发了粒径在纳米范围的纳米胶囊 【 10， 11， 12,13】 。 3 1
23、.2.2 微胶囊的应用 微胶囊技术已经在食品、医药、农药、饲料、涂料、油墨、粘合剂、化妆品、洗 涤剂、感光材料、纺织等行业得到了广泛的应用。 （ 1） 食品工业中的应用 微胶囊在食品工业中的控制释放应用已有 60 多年了，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。目前食品中把甜味剂制成微胶囊使稳定性提高了很多，可用于饮料中。将维生素 C 制成微胶囊可比未微胶囊化的维生素 C 更容易保存 【 14】 。 食品微胶囊控制释放的优点主要包括：微胶囊阻止了味道及有效成分的散失，应用一定的技术手段处理胶囊可使其达到缓释或定点释放的效果，以延长释放时间；把液体香精转化成固
24、体粉末，使其在 加工使用中更为方便，大大减少香精的用量 【 13】 ；提高物质的稳定性，减少敏感性物质与外界的接触，防止变质和损失等。 （ 2）医药中的应用 目前已有多种微胶囊药物问世。药物微胶囊化可降低药物毒副作用，提高药物在肠胃中的稳定性，并使之具有良好的组织靶向性。若选用适宜的壁材还可使药物具有迫使释放作用，如选用智能高分子材料为壁材制备微胶囊，则能够根据患者的内部病理信号的大小自动控制药物释放【 15】 。 （ 3）农药中的应用 微胶囊制能帮助有延长药效、降低高毒农药毒性，减少药物挥发，提高药剂选择性 ，减少环境污染的作用。随着人们对安全生态环境可持续发展意识的增强，微胶囊制剂必将成为
25、农药制剂的重要发展方向 【 17】 。 （ 4）可逆热变色染料中的应用 微胶囊化对于染料来说最重要的用途是制备可逆热变色染料。这是一类非常特殊的染料。目前已商品化的可逆热变色染料是一种多组分的复配物，其热变色范围为 -200 200，这种有机热变色色素复配物具有可任意选择变色温度和颜色，可以进行有色 无色，有色 A 有色 B 的可逆变化，色彩鲜艳变色灵敏度较高，二次加工容易，安全性好，价格低等优点 【 16】 。 1.2.3 香 精微胶囊的应用 香精、香料微胶囊化的主要作用有： 1、减少敏感性物质和外界环境的接触，从而防止变质和损失，例如，桂油中的易被氧化，导致风味的变质。如将风味物质进行微胶
26、囊化就起到了保藏和持留风味的作用。 2、防止风味成分的挥发 ,减少风味成分的挥发，减少风味的损失。 3、可使易挥发芯材物质具有缓释作用，典型的例子就是口香糖的微胶囊化香精。 4、将液体香精香料固化成粉末，使其在食品加工或食品配方中使用方便。 5、消除一些风味化合物对食品加工的影响，如肉桂中的肉桂醛可以阻滞烧烤食品的酵母发酵。 香精香料微胶 囊技术运用在许多领域，比如在医药、涂料、食品工业、纺织工业、饲料、日4 用化学品、烟草等都有广泛的应用 【 18， 19】 。 （ 1）药物中的应用 许多药物分子结构中某些成分对舌头味蕾或鼻腔的刺激造成苦味或难闻的臭味。把这些药物经某些特殊香味微胶囊化能遮蔽
27、其苦味或异味，因为微胶囊药物在口中不会溶解，药物不会与味蕾接触，可以掩盖其难闻的味道或气这味，而且还可以使药物在体内的溶解和吸收明显减慢，延长药物作用的时间，减少服用次数，也可防止药物局部浓度过高，使体内药物浓度变化趋于平缓。低降药物毒性作用，并对药物具有保护作用和延 长药物储存期限。目前有许多药物已采用微胶囊形式，比如消炎镇痛药 (阿司匹林等 )、激素类药物 (胆固醇等 )、维生素 (VA， VD， VE， VK 等）、抗癌药物化疗剂 (阿霉素等 )、无机盐药物 (KCl 等 )及一些生化药物等。 （ 2）食品工业中的应用 【 21， 20】 人们要求食品具有色、香、味俱佳的优点。香是食品特
28、色之一，但是有些食品中的香味难以持久，或在加工、存过程中变储质而失香，因此在食品加工过程中往往要添加香精香料以增加食品的香味。而经过萃取提炼得到的香精香料往往有易挥发、难保存、取用不便等缺点。如果把香味料微胶囊化，可使 他们具有卫生、经济、性能稳定、香味均一、便于保存、使用方便等优点。香料微胶囊化后受到保护，提高了对光照、氧化等外界影响的稳定性，也将减少了香精的挥发损失。食品香精微胶囊化后制得的粉末香精，目前已广泛用于糕点、固体饮料、固体汤料、快餐食品以及休闲食品中。例如焙烤制品、糖果制品、汤粉等。 （ 3）纺织、印花中的应用 【 22， 23】 在印花浆中加入香精印制出有香味的印花布，使人不
29、仅在视觉上获得美的享受，而且在嗅觉上得到愉快的满足。目前已发展到服装、传单、手帕、袜子、围巾等多种纺织品上。香味印花使用的香精一般是液体香精 或其它的有机溶液，与有色的涂料浆混融并依靠黏合剂固着在织物上。目前香味印花的概念，已扩大为“有气息的印花”，不单是产生行为的效果，也包含着产生各种大自然的气息。如森林气息、松脂气息、豌豆花的气息等。这些气息的特点是与大自然气息相似，使人身心愉快，产生回归大自然的感觉，特别受到久居闹市的城市居民的欢迎。 （ 4）洗涤剂中的应用 【 24】 在合成洗涤剂中加入香精，不仅可以保护原有的去污效果，而且可以赋予衣物香味。把香精微胶囊化不仅可以保证香料在合成洗涤剂储
30、存期间减少挥发散失，也避免香料与洗涤剂组成相 互作用而失效。在洗涤和烘干熨烫过程中会有一部分微胶囊破裂，而使衣物带上香味。同时仍有相当数量的香精微胶未破裂而渗透到织物细缝内部保留下来，在穿着过程中缓慢释放出香味来。 （ 5）香烟等制品中的应用 【 25】 香精微胶囊除了在食品、日化产品及纺织品中有应用之外，也可用在香烟中。通常烟草在燃烧时会产生一些辛辣味道的有机物，如果在香烟中加入一些樟脑、薄荷、柠檬、樱桃之类的香精，就可以用它们的香气来掩盖烟草燃烧过程中产生的辛辣味。为了减少香料在储存期间的挥发散失，可以把香精制成微胶囊形式。储存期间香料不会从微胶 囊中逸出而挥发散失，因而可长时间保留。5
31、吸烟时，烟丝燃烧产生的热量会使微胶囊破裂而放出香精，使辛辣味得当到掩盖 香精微胶囊已逐步应用于许多行业，并且越来越广泛，技术越来越高，相信随着现代科技的不断发展，香精微胶囊技术将会得到更为广泛的应用。 1.2.4 微胶囊技术发展趋势的展望 微胶囊技术是一项用途广泛、发展迅速的新技术，发展时间不长，也给许多行业带来了极大的革新和进步，解决了许多以前不能解决的问题。在微较囊技术的发展历史过程中，美国对它的研究一直处于领先的地位，日本在 1960 1970 年代逐渐赶了上来， 我国在这方面的研究中落后发达国家，应该深入研究芯材的释放机理，加强新型壁材的开发，努力设计新的工艺路线，结合其他高新技术，创
32、造出更多的新型产品。香精香料运用微胶囊技术，在许多领域已得到实际应用和较为深入的研究，随着科学技术的进步，微胶囊技术将会越来越完善，其研究和应用领域将会得到很大的发展和提高 【 30】 。微胶囊香精制备技术将呈现如下趋势 : ( 1) 近年来随着蛋白原料在微胶囊壁材中使用的增多，以廉价蛋白的特殊属性为基础的新技术更受到学者们的关注。复凝聚和喷雾干燥一直以来基于蛋白研究的最多的微胶囊技术，但它们都有着很难改善的弊端。近来通过对蛋白进行变性处理进而实现芯材的胶囊化也越来越受到重视。通过高温高压的手段来处理蛋白包埋活性香精分子 【 31】 ，芯材损失小，工艺步骤简单易于控制，得到的胶囊表面比喷雾干燥
33、得到的胶囊光滑且无凹痕，只是该方法包埋的效率较低。蛋白原料一直是现代社会所承认的一种高附加值物质，所以弥补该类技术的缺陷应该是将来所研究的重点。 ( 2) 纳米微胶囊是纳米加工学和纳米材料学的科学综合，是一门交叉性学科。纳米胶囊有着众多独特的性质和广泛的应用领域，纳米香精微胶囊技术也将成为本世纪的另一闪光点，它的 纳米级颗粒使其具备完美的分散性和融合性，也使其更适合应用在香精香料行业。因此设计新的技术来生产制造纳米微胶囊也引起了国内外学者的广泛关注 32， 33。 ( 3)脂质体俘获技术是近年来引起人们极大兴趣的一种包覆形式，最早用于制药工业，现在也应用于食品工业，含水的脂质体被完全地包裹在磷
34、脂膜内，当磷脂分散在含水介质中，即形成脂质体。这种方法既可以形成亲水也可以形成亲油的包裹着脂质体的胶囊材料。由于脂质体和人体表皮皮脂有十分类似的脂质组成，因此它在许多行业有着独特的应用，该技术制备的微胶囊可以具备更好的生物相容 性和持香性。近年来已经越来越多地引起人们的重视。脂质体俘获技术是近十几年来研究者们关注最多的 3 种包埋技术之一 【 34】 。 ( 4)利用微生物为原料制备微胶囊也应该日益引起人们的重视，但是这方面的工作确开展不多。天然存在的微生物胶囊无毒、可生物降解、尺寸大小均匀，只要来源易得，成本就很低，英国在这方面走在世界前列，人们曾先后对纤维状真菌、原生虫、酵母菌等各类微生物进行研究，经过比较，发现以酵母菌做微胶囊原料的效果最好 【 35】 。在崇尚回归自然的 21 世纪，天然绿色的产品更符合消费者的心里需求，关于生物香精的研究 已日益增多，配合微生物合成的天然壁材原料制得纯生物微胶囊制剂，必将在不久的将来拥有最广阔的市场。
