一种檀香精油微胶囊的制备方法与流程

本发明属于植物精油香料技术领域，具体而言，涉及植物精油微胶囊制备技术，尤其涉及一种檀香精油微胶囊的制备方法。

背景技术：

植物精油是一类植物源次生代谢物质(次级代谢的产物取决于基础代谢)，是由萜烯类、醛类、酯类、醇类等化学分子组成，分子量小，易挥发。精油多数为易于流动的无色、淡黄色或带有某种特有颜色的透明液体或膏状体，化学成分较复杂，化学性质活泼、易氧化，热稳定性差，易挥发。檀香精油是从香木植物-檀香的树干木材中提取浓缩得到精油，其物理性质为淡黄色至黄棕色液体，据报道其有效成分为檀香醇(c15h24o，占80％以上)、檀香烯(c15h24)、三环檀香醛、反式柠檬烯等，化学性质活泼，易氧化变质。檀香精油可用于缓解干燥性湿疹、过敏性干咳等疾病，目前在国内外主要是用于化妆品、香水、医药、家具及艺术品界中。

微胶囊技术是一种储存固体、液体、气体的微型包装技术，其技术过程是选用天然、人工合成的高分子材料，将气体、液体或固体包裹后形成微小且密封、半透性微型胶囊。微胶囊技术可以有效降低活性物质的挥发，减少光、氧气和水分等外界环境对活性物质的影响，减少芯材扩散或蒸发以及掩蔽新芯材的不良风味，具有便于后续加工和处理等优点。β-环糊精(简称β-环糊精)，由淀粉通过酶降解而得到，是一种天然高分子材料，也是一种常见壁材，分子结构见图1。环糊精中的每个吡喃葡萄糖单元中分别由5个c原子和1个o原子形成一个主体吡喃环，环中5个c原子中，2，3位c上连有2个仲羟基，6位c上连有一个伯羟基在空腔宽口端的外侧；6位的伯羟基在空腔宽口端的外侧。正是由于这些向分子外端延伸的羟基的存在，使环糊精外表具有亲水性。而在空腔内侧，只有h原子，糖苷o原子等基团存在，因而空腔内部表现出非极性和疏水性的特征。因此疏水性风味物质、脂溶性色素、脂溶性维生素、油类等物质能取代环湖精分子中的水分子而与之络合。

植物精油被称为“液体黄金”。为使植物精油保持其应有的活性，发挥出自身最大的功效，就必须为其贮存营造一个良好的环境。传统的储存方法就是将其装在深色瓶中，但瓶盖一经打开，精油就会挥发，与外界的光、氧、水发生反应，而微胶囊技术克服了这一难题，打破了其在使用过程中的限制，解决了这一传统工艺上的不足，对于提高精油的贮存寿命以及应用具有重要意义。浙江理工大学徐畅曾报道以磷酸三钙(tcp)为分散剂，甲苯-2，4-二异氰酸酯(tdi)和聚乙二醇(peg)为油相和水相反应单体，通过基于高速剪切分散的界面聚合制备包裹檀香精油在聚氨酯壁材内的微米级微胶囊，然而该方法具有原料价格昂贵、操作步骤复杂，设备要求高、制备檀香精油微胶囊形状尺寸大(平均直径约为50μm)等缺点。另外，由于檀香精油本身存在特殊的物理化学性质，导致常规工艺参数的β-环糊精包合方法制备的檀香精油微胶囊形状并非球形，而且粒径较大，给檀香精油微胶囊的工业化应用、生产及推广带来诸多不便。

技术实现要素：

鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种操作步骤简单、制备成本低、粒径较小的檀香精油微胶囊的制备方法。

为了实现本发明的目的，发明人通过大量试验研究并不懈努力，最终获得了如下技术方案：一种檀香精油微胶囊的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)将檀香精油溶解于乙醇溶液，配制成质量浓度5％～15％的檀香精油醇溶液；

(2)将β-环糊精在54～57℃搅拌下，溶解于体积分数45％～52％的乙醇溶液，配制成β-环糊精溶液；

(3)将步骤(1)配制的檀香精油醇溶液逐滴加入到步骤(2)配制的β-环糊精溶液中，在加入过程中保持54～57℃水浴加热和搅拌，滴加完成后，停止加热，继续搅拌3-4h后于3～5℃静置过夜，得混合液；

(4)将步骤(3)所得混合液过滤回收得沉淀，于真空干燥箱干燥，即得檀香精油微胶囊。

进一步优选地，如上所述檀香精油微胶囊的制备方法，其中步骤(1)中所述的乙醇溶液的体积分数为8％～15％。

进一步优选地，如上所述檀香精油微胶囊的制备方法，其中步骤(2)中所述的乙醇溶液的体积分数为50％～52％。

再进一步优选地，如上所述檀香精油微胶囊的制备方法，其中步骤(2)中所述β环糊精的质量与乙醇水溶液的体积之比为1：(9～12)。

进一步优选地，如上所述檀香精油微胶囊的制备方法，其中步骤(3)中将檀香精油醇溶液逐滴滴加至β-环糊精溶液时，保证檀香精油质量与β-环糊精质量之比为1:(15.7～16.5)。

进一步优选地，如上所述檀香精油微胶囊的制备方法，其中步骤(3)中所述的搅拌速度为220～260r/min。

进一步优选地，如上所述檀香精油微胶囊的制备方法，其中步骤(4)中所述真空干燥箱的温度调至50℃，干燥24h。

与现有技术相比，本发明涉及的檀香精油微胶囊的制备方法具有如下优点和显著进步：

(1)檀香精油沸点较低，易挥发不宜保存，本发明将增加檀香精油的稳定性，可以让檀香精油在运输和贮藏过程中保存时间较长，避免因遇光、遇氧造成氧化损失。

(2)可以将液态的檀香精油转化为固态精油，不仅提高了檀香精油的稳定性，而且提高了檀香香气成分的缓释性能。

(3)由于该微胶囊的壁材为β-环糊精，故使产品在水中具有良好的溶解性，可以为檀香精油在更多产品中的使用奠定基础。

附图说明

图1为β-环糊精的分子结构；

图2为实施例1制备的精油微胶囊外观图；

图3为实施例1制备的精油微胶囊的扫描电镜图；

图4为未处理精油和精油微胶囊的挥发量随时间的变化曲线图；

图5为檀香精油微胶囊的热稳定性tg图。

图6为对比例1制备的檀香精油微胶囊sem图。

图7为对比例2制备的檀香精油微胶囊sem图。

图8为对比例3制备的檀香精油微胶囊sem图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明。但本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。另外，实施例中未注明具体技术操作步骤或条件者，均按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。需要说明的是，以下各实施例中采用的檀香精油微胶囊样品均为按照实施例1方法制备而成。

实施例1：檀香精油微胶囊的制备

通过控制檀香精油与β-环糊精的比例制备檀香精油微胶囊，并对目标微胶囊的性能进行研究。

取一定量的乙醇溶液(10％)，以1g檀香精油为基准，配制质量浓度为5％、10％、15％、20％的精油溶液。称取定量β-环糊精，在55℃搅拌下，使β环糊精的质量与乙醇水溶液的体积比为1：10的情况下，溶解于乙醇水溶液中(乙醇/水＝1/2，体积比)。然后将精油溶液缓慢滴加至β-环糊精溶液，使檀香精油质量与β-环糊精质量比分别为4、1、1/2、1/4、1/6、1/8、1/10、1/12、1/14、1/16、1/18、1/20，在加入过程中保持55℃和搅拌，滴加完成后，关掉加热，加盖搅拌一定时间后于4℃静置过夜，然后过滤回收得沉淀，于50℃真空干燥箱干燥24h，即得檀香精油微胶囊，实验结果表明：精油乙醇溶液质量浓度为5％-15％、芯材壁材比为1:16左右、搅拌时间为4h左右、搅拌速度为250rad/min左右时为最适宜条件，微胶囊为球形，平均直径约为2μm，外观图如图2，扫描电镜图如图3。

实施例2：檀香精油微胶囊中挥发油含量测定

檀香精油β-环糊精包合物的含油率，是反映包合效果的指标之一，它反映了芯材(即檀香精油)在包合物中所占的比例，即檀香精油β-环糊精包合物对檀香精油载油量的大小。准确称取实施例1制备的檀香精油微胶囊1.50g，置于锥形瓶中，在电热套上加热(电热套温度为220℃)，隔半小时称取并记录质量，直至质量保持恒定不变，结合所得空白率，即可求得样品中檀香精油的含量。为得到较为准确的含油量，增加一组空白试验，求出空白组产品减重质量，排除残留水和乙醇对含油量的影响。由公式：

计算，可得檀香精油微胶囊的含油率为9.54％。

实施例3：檀香精油微胶囊的缓释性能研究

本实验选取37℃为研究温度，每隔1小时测一次未处理精油、精油微胶囊剩余质量的变化规律，研究微胶囊对精油稳定性的影响。未处理精油和精油微胶囊的挥发量随时间的变化曲线如图4所示。

由图4可知，在37℃时，未处理的檀香精油和精油微胶囊的挥发量在初始阶段均会随时间呈线性缓慢递增趋势，10h后檀香精油微胶囊的挥发量趋于平衡状态。从整体看，放置同样的时间后，檀香精油微胶囊的挥发量明显低于未处理的檀香精油的挥发量，这一结果表明了采用微胶囊化技术可以更好地阻止檀香精油在储存过程中的挥发损失。

实施例4：檀香精油微胶囊的热稳定性研究

本研究采用热重法(tg)。热重法是指通过热重仪控制升温速率，进而测量物质的质量与温度或时间的关系。tg曲线表示试样随温度变化时质量的变化。

精油实验条件：实验装样量约为10mg，氮气流量为30ml/min，升温速率为10℃/min，采样的起始温度为室温，终温控制在400℃。

β-环糊精实验条件：实验装样量约为10mg，氮气流量为30ml/min，升温速率为10℃/min，采样的起始温度为室温，终温控制在900℃。

微胶囊实验条件：实验装样量约为8mg，氮气流量为30ml/min，升温速率分别设定为10℃/min、20℃/min，采样的起始温度为室温，终温控制在500℃。

未处理的檀香精油、β-环糊精和微胶囊的挥发量随时间的变化曲线如图5所示。由图5可知，未处理的檀香精油在温度大约为160℃时质量比开始下降，而檀香精油微胶囊则在温度为280℃以后质量比开始下降，两者相比，檀香精油微胶囊具有好的热稳定性。

檀香精油是香料工业的重要原料，具有较大的挥发性。本发明通过适当的方法将檀香精油微胶囊化，不仅可以让檀香精油在运输和贮藏过程中保存时间较长，避免因遇光、遇氧造成氧化损失，又可以将液态精油转化为固态精油，提高了檀香香气成分的缓释性能。将檀香精油微胶囊化，打破了传统的精油的保存方法，为精油的保存开启了新的方向。

对比例1：檀香精油微胶囊的制备(β-环糊精溶解于水中)

取一定量的乙醇溶液(10％)，以1g檀香精油为基准，配制质量浓度为10％精油乙醇溶液。称取16gβ-环糊精，在55℃搅拌下，使β-环糊精的质量与水的体积比为1：10的情况下，溶解于水中。然后将精油溶液缓慢滴加至β-环糊精溶液，檀香精油质量与β-环糊精质量比为1/16，在加入过程中保持55℃和搅拌，搅拌速度一直控制在250r/min左右，滴加完成后，关掉加热，加盖搅拌4h后于4℃静置过夜，然后过滤回收得沉淀，于50℃真空干燥箱干燥24h，即得檀香精油微胶囊。实验结果显示，并未形成精油微胶囊，照片见图6。

对比例2：檀香精油微胶囊的制备(檀香精油质量与β-环糊精质量比)

取一定量的乙醇溶液(10％)，以1g檀香精油为基准，配制质量浓度为15％的精油溶液。称取定量β-环糊精，在55℃搅拌下，使β环糊精的质量与乙醇水溶液的体积比为1：10的情况下，溶解于乙醇水溶液中(乙醇/水＝1/2，体积比)。然后将精油溶液缓慢滴加至β-环糊精溶液，使檀香精油质量与β-环糊精质量比为1/10，在加入过程中保持55℃和250r/min搅拌，滴加完成后，关掉加热，加盖搅拌一定时间后于4℃静置过夜，然后过滤回收得沉淀，于50℃真空干燥箱干燥24h，即得檀香精油微胶囊，实验结果表明：形成的精油微胶囊很少，且形状并非球形，sem照片见图7。

对比例3：檀香精油微胶囊的制备(改变制备方法)

称取4gβ-环糊精，用60℃的水将其溶解，制成β-环糊精的饱和水溶液。量取1g檀香精油，用无水乙醇将其溶解。将β-环糊精的饱和水溶液置于45℃的水浴中，在转速为300r/min的条件下，将檀香精油乙醇溶液逐滴滴入β-环糊精饱和溶液中，搅拌4h后，取出置于5℃的冰箱中静置过夜。抽滤，用无水乙醇洗涤3次，真空干燥即得微胶囊产品。实验结果显示，精油微胶囊形状并非球形，而且尺寸较大(平均长度约10μm)sem照片见图8。

对比例4：檀香精油微胶囊的制备(檀香精油乙醇水溶液浓度)

取一定量的乙醇溶液(10％)，以1g檀香精油为基准，配制质量浓度为20％的精油溶液。称取定量β-环糊精，在55℃搅拌下，使β环糊精的质量与乙醇水溶液的体积比为1：10的情况下，溶解于乙醇水溶液中(乙醇/水＝1/2，体积比)。然后将精油溶液缓慢滴加至β-环糊精溶液，使檀香精油质量与β-环糊精质量比为1/16，在加入过程中保持55℃和搅拌，滴加完成后，关掉加热，加盖搅拌一定时间后于4℃静置过夜，然后过滤回收得沉淀，于50℃真空干燥箱干燥24h，即得檀香精油微胶囊，实验结果表明：可形成精油微胶囊。由

计算，可得檀香精油微胶囊的含油率仅为5.41％，大幅降低。