相对于其他的胶囊的制备和性质来说,微胶囊具有一定的优势可言,所以其目前已被应用于很多领域,包括日用化工、医药、食品调品、农药和石油产品等,并在循环液添加剂、电子、飞机、宇航、阻燃剂等尖端领域得以应用。例如李纲等[4]用明胶来作为囊材,经过复凝聚法制得以维生素C为芯材的微胶囊,这种产品有利于Vc的持续、缓慢释放并提高其稳定性。
1.3 微胶囊的制备方法
在上个世纪的50年代,微胶囊的制备开始发展,因为液体物质的稳定性不佳,所以人们需要制备出一种粒径很小的胶囊用来包覆液体,提高液体的稳定性。当时最初人们制备出了一种喷雾干燥香料,可是这种类似于海绵的微小的胶囊结构包覆效率极低,并不能对于液体芯材具有很大的保护作用。
在20世纪70年代左右,微胶囊的概念最早是由Narty[6]提出来的,在80年代后期,这个概念得到了越来越快的发展。当时Lim用海藻酸钠和聚赖氨酸制备出了一种具有类似三明治结构一样的微胶囊形态;后来李崇辉等 [7] 用微胶囊技术包裹胰岛素分泌细胞系以及大鼠胰岛,说明其制备出的微胶囊形态的药剂具有很好的免疫隔离的效果。
现在,制备微胶囊的方法大致分为有物理法,物理化学法和化学法这三种方法论文网,分类依据是根据微胶囊外壁材的形成条件区分的。目前在化工等领域经常使用的方法有:喷雾干燥法制备微胶囊,复相乳液法制备微胶囊,相分离法制备微胶囊等等。在制备微胶囊之前,要对所包覆的芯材,外壁材材料性质,所需微胶囊的粒径等性质有基本的了解,才可选择最合适的制备微胶囊的方法。
1.3.1 喷雾干燥法
喷雾干燥法[8] 是指将要包埋的芯材物质用介质溶解于壁材溶液当中,在较高温度的气流喷气的环境下,溶解这芯材和壁材的溶液进行高温雾化过程,溶剂全部挥发,最后芯材被壁材包埋形成微胶囊的过程。这种方法操作非常简单,只需要通过高温雾化这一个步骤就可以制备得到粉末形态的微胶囊;这种发放特别适合于具有热敏性质材料的微胶囊化;因为其简单的步骤可以使其在工业化生产中被大量应用,也不会对环境产生污染。
喷雾干燥法干燥形成微胶囊的速度非常快,在干燥过程中芯材占壁材溶液的浓度大小,外界环境的温度,壁材本身的性质都会对喷雾干燥速率产生较大的影响。虽然喷雾干燥法有很多优点,但是其也有不利的地方,例如如果喷雾操作温度过高或者当暴露在空气环境中,芯材或壁材中的有些物质会失去活性;另外由于雾化过程中,溶剂的挥发速率过快,会使得微胶囊壁上会形成裂缝一样的状况,导致其对于芯材的保护性能降低。如果想要避免这些缺点所带来的问题,可以采用在低温条件[9]下进行喷雾干燥。
在食品加工行业中,喷雾干燥法经常用来包埋水溶性物质,用此种方法的前提就是所采用的壁材一定是溶于水的,像阿拉伯胶就可以溶于水,疏水改性淀粉也溶于水;类似于想海藻酸钠以及羟甲基纤维素这类多糖物质或者大豆蛋白这种蛋白质也可以用喷雾干燥法制备微胶囊。例如井乐刚[10]曾经制备过损失率很低的Vc微胶囊,损失率小于2个百分点,包埋率大于一半。
1.3.2水浴干燥法
复相乳液法包含水浴干燥法,适用于所包埋芯材是液体形态的物质。可以使用苯或乙醚或氯仿或二氯甲烷[11]等疏水性质的有机溶剂来溶解壁材,因为这些有机溶剂的易于挥发和沸点也很低的性质,使得他们更利于在水浴干燥过程中使用。
首先将壁材溶解于有机溶剂中,并且加入芯材溶液,加入乳化剂之后搅拌,会形成油包水性质的乳液,将油包水的内乳液加入到另一种介质溶液中,搅拌后会形成一种水包油包水的双重乳液结构,然后经过减压或者加热等方法可以使得有机溶剂挥发,留下来的就是微胶囊。