壳聚糖超细胶囊的制备及应用研究

【摘要】：本文提出超细胶囊概念,并阐述了超细胶囊制备方法、应用领域、技术进展,综述壳聚糖的结构、性能,分析壳聚糖制备胶囊的可行性及制备意义,从而提出以壳聚糖为主要壁材,以维生素E(V_E)、Crystal Violet Lactone结晶紫内酯溶液(CVL)、纳米TiO_2为芯材,采取单凝聚法和复合凝聚法制备超细胶囊的研究方案。研究成囊乳化过程、固化过程、壁材浓度、壁材比例、芯壁比、胶囊干燥温度等工艺条件,找出最佳制备超细胶囊方案。采用激光粒度仪、扫描电子显微镜、傅立叶红外光谱仪、高效液相色谱(HPLC)等检测仪器与分析手段对胶囊性能、成囊机理等进行表征、测试和分析。 以壳聚糖为壁材,V_E为芯材,单凝聚法制备超细胶囊,壳聚糖脱乙酰度大于85%,分子量9×10~5左右为宜,溶液浓度1.0%,芯壁比1∶1,乳化剂用量6.0%,乳化搅拌速度9000～10000r/min。对胶囊性能表征、测试和分析得到:胶囊粒度小于3μm、粒度分布均一性好,形貌基本为球形;芯材V_E包埋率86.1%;胶囊耐热强度、稳定性良好。胶囊在粒度大小、均一性及芯材包埋率等方面达到国内外凝聚法制备胶囊的先进水平。 以壳聚糖一海藻酸钠为壁材,CVL为芯材,复合凝聚法制备超细胶囊,壁材比例1∶1,壁材浓度均为1.0%,乳化剂用量6.0%,乳化时间30min,固化剂用量10ml,固化时间1h。对胶囊性能表征、测试和分析得到:胶囊粒度在3pm以下、粒度分布均一性好;芯材包埋率达到82.6%。胶囊耐热强度、稳定性、芯材包埋率等性能达到天然材料复合凝聚法制备胶囊的先进水平。 以壳聚糖为壁材,纳米TiO_2为芯材,单凝聚法制备超细胶囊,最佳芯壁比1∶1～1.6∶1,纳米TiO_2直接超声波分散到壁材溶液中,分散效果良好,有利于壳聚糖包埋或其吸附于胶囊表面。对胶囊性能表征、测试和分析得到:胶囊粒度在2μm以下,粒度分布均一性好;胶囊获得良好有机相分散性;胶囊紫外线吸收性能略高于纳米TiO_2、紫外一可见光反射性能与纳米TiO_2相当,并应用于化妆品中。 研究得出,壳聚糖—V_E超细胶囊、壳聚糖—纳米TiO_2超细胶囊加入到化妆品中,化妆品各种感官及理化指标都达到国家标准。通过测试和分析,化妆品中加入壳聚糖—V_E超细胶囊15天后V_E含量下降8.7%,直接加入V_E15天后V_E含量下降22.3%,V_E超细胶囊具有保护和隔离V_E作用;化妆品中加入壳聚糖—纳米TiO_2超细胶囊,纳米TiO_2超细胶囊在化妆品中得到良好分散、没有絮聚,与有机相互溶性良好,化妆品紫外—可见光反射性能与直接加入纳米TiO_2没有明显差别。以壳聚糖—海藻酸钠—CVL超细胶囊为染料,制备无碳复写纸CB纸,其性能指标达到国内同类产品先进水平。 壳聚糖蕴藏量仅次于纤维素,是极其丰富的可再生资源。以壳聚糖为壁材凝聚法制备胶囊过程比较简单,成囊机理明确,制备周期短,全程150min左右。整个过程以水为介质,没有高温高压催化过程,对人和环境无危害、无污染。壳聚糖超细胶囊的开发与应用具有广阔的前景。