本发明涉及一种红茂草精油微胶囊的制备方法。
背景技术：
红茂草为罂粟科秃疮花属二年生或多年生草本植物，生于高原、山坡、丘陵、路旁等处，在我国甘肃、青海、陕西等省有广泛分布。其味苦、性寒。全草有清热解毒、消肿止痛、杀虫等功效。挥发油又称植物精油，为植物的次生代谢物质，具有促进细胞新陈代谢、调节内分泌器官等作用。红茂草全草的挥发精油具有抑菌等功效，被当作一种新型天然抗生素，可添加在饲料中替代传统抗生素。其抗菌机理可能为，活性成分具有较强的表面活性和脂溶性，极易透过细菌细胞膜进入细胞体内，造成细菌细胞膜通透性改变，使细胞内容物流失，同时进入细菌体内的药物成分能阻止线粒体吸取氧而杀菌。目前，抗生素在畜产品中的大量残留，给人类造成非常大的危害，欧盟已经开始全面禁止饲料中使用促生长类抗生素，寻找抗生素替代品已经迫在眉睫，天然植物提取物以其功能强，利于环保等优点受到人们广泛关注。
微胶囊制备技术起源于20世纪50年代，美国的ncr公司在1954年首次向市场投放了利用微胶囊制造的第一代无碳复印纸，开创了微胶囊新技术时代。微胶囊是一种能包埋和保护某些物质的具有聚合物壁壳的半透性和密封的微型“容器”或“包装物”。微胶囊化是将固、液、气态物质包埋到微小的胶囊中，在一定条件下有控制地将其释放出来。被包埋的材料被称为芯材，包埋材料被称为壁材。简单地说，微胶囊成形的过程就称为微胶囊化。通过不同微胶囊技术方法制备的微胶囊化“核心物质”改变了形状及其特点，产生了新的功能，广泛被应用于食品添加剂中，主要功能是：改变物态，能将液体或者半固体物料转变为干燥的粉末状态，以提高溶解性、流动性和贮藏稳定性；保护敏感成分，使芯材免受外界不良因素如光、氧气、温度、湿度、ph等的影响，以保护食品添加剂原有的特性；降低挥发性，较好地保存易挥发的风味物质，延长其风味滞留期；保持活性，能够保持食品中微量营养元素和生理活性物质对人体的活性作用；隔离组分，将相互反应的组分分别进行微胶囊化后，稳定地存在于同一物质中；控制释放，控制香精香料等物质在最适合时间以最适速率缓慢的释放；掩蔽不良风味，如臭味、辛辣味、苦味、异味等；防止和延缓食品的腐败。
技术实现要素：
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种红茂草精油微胶囊的制备方法。
本发明以甘肃平凉地区野生红茂草为原料，用传统的水蒸气蒸馏法提取红茂草精油的提取工艺，采用滤纸片扩散法对红茂草精油对不同微生物抑制作用进行了探究，选用饱和水溶液法对红茂草精油微胶囊化制备。
本发明提供一种红茂草精油微胶囊的制备方法，其特征在于：是将红茂草精油用β-环状糊精采用饱和水溶液法进行包合后，进行辐照得到的。
作为优选，根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述将红茂草精油用β-环状糊精采用饱和水溶液法进行包合是在水中加入β-环状糊精，形成饱和水溶液，然后加入红茂草精油进行包合。
作为优选，所述将红茂草精油用β-环状糊精包合时，包合温度：60℃，搅拌2.5h。
作为优选，所述β-环状糊精和红茂草精油的重量比为4:1-8:1。
作为优选，所述β-环状糊精和红茂草精油的重量比为4:1。
作为优选，所述辐照的剂量为0-20gy。
作为优选，所述辐照的剂量为20gy。
作为优选，所述辐照为在室温下，用电子束进行辐照。
作为进一步优选，所述红茂草精油是采用水蒸气提取法制备得到的。
具体地，是将新鲜红茂草全草截断后，进行水蒸气提取得到的。
本发明通过辐照聚合增加精油微胶囊化产率，这是本申请人多年试验所发现的一种有效手段，试验中不需要引发剂，无杂质基团引入，产物纯净，并能用于任何单体的聚合或应用于环糊精表面的接枝改性，这使得辐照聚合法在精油微胶囊化应用时，具有先天优于许多单纯化学聚合法的特点。反应温度宽泛，几乎没有压力要求，不受体系状态的限制，这些适应性强的表现都是辐射化学反应的特点。反应过程可以通过控制辐照剂量和辐照剂量率进行工艺上调节控制，易于工业化推广，并兼具节能减排、保护环境社会意义。本发明用电子束辐照使精油与环糊精发生接枝化交联反应，既使精油微胶囊化产率提高，又改善了精油微胶囊的机械性能。本发明将微胶囊技术应用到精油生产与应用中，极大地提高了精油产品的质量，并拓宽了其应用范围。通过对红茂草精油微胶囊化处理，制备得到化学性质较稳定的红茂草精油微胶囊。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为红茂草精油gc-ms图。
具体实施方式
以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为市售。
实施例1红茂草精油的提取
本发明通过对水蒸气提取法、蒸馏萃取法(sde)和超临界co2法萃取法这三种方法获得的红茂草精油，进行收率及抗菌活性比较。
1材料与方法
1.1实验材料及仪器
红茂草为甘肃平凉野生，经甘肃中医药大学副教授鉴定为唇形科植物红茂草。取40℃干燥至恒重的红茂草全草，用万能粉碎机粉碎后，过内径40目筛。得红茂草全草粉末，贮藏于4℃冰箱，备用。
乙醚，二氯甲烷，无水硫酸钠dmso(二甲基亚砜)等均为分析纯试剂。液体营养肉汤培养基，液体沙氏培养基购于国药集团化学试剂有限公司。
spe‐ed超临界co2萃取装置，美国asi公司超临界萃取仪；lrh‐150‐b生化培养箱，广东省医疗器械厂；g2x‐p264mbe电热恒温鼓风干燥箱，上海博迅实业有限公司医疗设备厂；hh‐2数显恒温水浴锅，金坛市富华仪器有限公司，ael‐200电子分析天平。
1.2供试菌种
金黄色葡萄球菌26003，大肠杆菌bl‐21，兰州大学基础医学院提供，绿脓杆菌10104，由中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所分离并鉴定。
1.3实验方法
1.3.1采用超临界co2法萃取：取40g新鲜红茂草全草截断2cm，置于不锈钢釜中，温度40℃，压力30mpa，时间2h。萃取出有特殊芳香气味的油状液体，萃取得率为2.122％。1.3.2蒸馏‐萃取装置(sde法)提取法：称取新鲜红茂草全草新鲜红茂草全草截断2cm40g，置于1000ml圆底烧瓶中，加入400ml蒸馏水和沸石，连接于sde装置一端，用电热套加热，另一端连接40ml二氯甲烷的100ml烧瓶，在60℃下水浴加热，同时蒸馏萃取6h。以无水硫酸钠在4℃冰箱中脱水12h，过滤，滤液装入浓缩瓶中，常压浓缩至无二氯甲烷的气味。
1.3.3水蒸气提取法：取40g新鲜红茂草全草截断2cm置于1000ml圆底烧瓶中，加入400ml蒸馏水，加入沸石，连接挥发油提取器，加热，保持微沸6h，取上层油相置于具塞试管中，经无水硫酸钠干燥，过滤得挥发油液。
1.4红茂草精油抑菌实验
1.4.1实验方法
倍比稀释法：就是按一定的比例对一定浓度的溶液进行稀释以得到浓度较低的溶液。1.4.2最低抑菌浓度(mic)的测定
取无菌试管6支，排成一排，编号。以二甲基亚砜(dmso)为溶剂。在第1管加入1ml液体培养基+1ml植物精油乳化液(dmso：植物精油＝1:19)混匀，2‐6号试管中各加入1ml液体培养基，采用倍比稀释法，在第1试管中吸取1ml至第2管，混勾后再吸取1ml至第3管，如此连续倍比稀释至第6管。另取一组试管10支，每支试管中分别加入5ml无菌生理盐水，2ml相应菌种液体培养基，1‐7号和10号试管中分别加入200μl相应菌种，从上一组试管中用移液管吸取不同浓度的精油乳剂1000μl分别于第1‐6号试管中，此时第二组第1‐6号试管中植物精油的百分比含量依次为23.76％、11.88％、5.94％、2.97％、1.49％、0.74％，第7号试管为阳性对照，8号试管为培养基对照，9号试管为空白植物精油乳剂对照，10号为dmso对照管，重复3次。将接种好的稀释管塞好塞子，细菌在37℃下培养24h，然后在第7号和10号对照的试管中呈浑浊，8号培养基对照管和9号植物精油乳剂对照管呈透明状态的前提下，观察试管的澄明度。
表1不同方法提取出的红茂草精油的收率及抑菌效果
2结果
2.1三种不同提取方法得到的精油的提取率和精油特性如表1。水蒸气提取法提取时间相对长，提取温度高，得率较低；sde法提取时间相对较短，得率较高；采用超临界co2法萃取得率最高，且所得挥发油呈浓稠状深黄色透明油状液体。
2.2水蒸气蒸馏法的优点是操作简单，易于推广，缺点就是加热温度高提取时间长；从表1中可以看出，抑菌效果最差，有可能是因为高温加热过程中红茂草挥发油中的化学成分发生不同程度的热变化，导致一些有用成分损失而生成一些非样品中原有的挥发成分。sde提取法萃取过只需要少量的二氯甲烷就可以实现对精油的高效萃取，不仅萃取温度较低且挥发性成分蒸发出来就被二氯甲烷萃取，减少了挥发成分的损失和氧化。采用超临界co2法可以很好保持其原有的活性成分，虽然设备费用投入较大，但是能够保证产品的收率和抑菌效果。
实施例2红茂草精油微胶囊的制备
红茂草精油是挥发油，存在性质不稳定，易挥发、不易存放、不易贮藏及添加等缺点，从而抑制了其在饲料添加剂及其他领域的应用。为了提高红茂草精油的利用率与稳定性，防止有效成份的挥发，将其微胶囊化是增加红茂草精油利用价值的方式之一。该技术不仅可以满足动物饲料添加剂中代替抗生素的需求，同时还可以提高红茂草精油产业化的优势和潜力，带动种植地区的经济发展。
微胶囊技术给食品工业带来了突破性的进展，将饲料中精油微胶囊化可以使液体油脂转变为固态粉末，不仅提高了贮运和使用的方便性，还能延长油脂的贮藏期，避免其氧化劣变。为了提高红茂草精油在加工过程中的稳定性，本发明研究了红茂草精油微胶囊的制备工艺。
1实验材料
1.1材料与试剂
红茂草精油(可以由实施例1中任意一种方法提取得到，比如用水蒸气蒸馏法提取，因为水蒸气蒸馏方法简单易于工业化生产，生产设备简单，是目前工业企业最容易接受的方法)。
β-环状糊精(β-cd)：天津市福晨化学试剂厂；石油醚、无水乙醇：天津市化学试剂三厂。
1.2仪器与设备
85-2恒温磁力搅拌器常州市国力实验设备研究所；
eyel水浴锅上海爱朗仪器有限公司；
电热恒温鼓风干燥箱上海一恒科技有限公司；
re52-98旋转蒸发仪上海亚荣生化仪器厂；
hh-42快速恒温数显水箱常州国华电器有限公司；
shb-d微型循环水真空泵郑州长城科工贸有限公司；
2.5mev的电子加速器中国科学院近代物理研究所辐照中心。
2实验方法
2.1红茂草精油微胶囊化的工艺研究
2.1.1制备方法
在10ml水中加20g的β-环状糊精，加热至30℃，搅拌1h。冷却到10℃，加红茂草精油2.5-5g进行包合，包合温度：60-70℃，搅拌1.5-2.5h。用小车系统载入加速器内，在室温下，用电子束进行辐照，使精油与环糊精发生接枝化交联反应，剂量0-20gy，将交联后的产品，再放入冰箱冷藏24h。抽滤固体，抽真空干燥后得到红茂草精油微胶囊。1.3微胶囊化红茂草精油的效果评定
包合率是衡量包含效果的重要指标，包合率越高，包合效果越好，可作为包合工艺筛选的主要指标。按《中华人民共和国药典》附录中挥发油测定方法进行。按照下式计算包合物产率：
微胶囊化产率＝包合物重(g)/(β-cd+红茂草精油)重(g)×100％。
2结果与分析
结果见表2。
表2
本发明采用β-cd制备红茂草精油微胶囊。在红茂草精油的微胶囊化过程中，反应温度、搅拌时间、β-cd与红茂草精油的比值均为影响微胶囊化产率的主要因素。过分升高温度、增加搅拌时间及增大β-cd与红茂草精油配比，并不能增加最终产品的微胶囊化产率。这是由于β-cd制备微胶囊化红茂草精油是分子包合过程，温度过高，会促使β-cd分解等。结果表明，采用β-cd包合制备微胶囊化红茂草精油的最佳条件是β-cd与精油的比例是4:1(w/w)，搅拌时间为2.5h，包合温度为60℃，电子辐照剂量20kgy。对在此条件下制得微胶囊化红茂草精油进行分离、鉴定及微胶囊化研究，红茂草精油的微胶囊化产率为92.11％。
本发明通过电子辐照条件下发生交联反应，制备红茂草精油微胶囊。在20kgy以内对比辐照前后，收率有所提高，且红茂草精油微胶囊亲水性变化并不十分明显，gc-ms检测结果保持一致，这说明辐照后红茂草精油微胶囊的结构没有发生明显的变化，其交联仅消耗较少的亲水基团，同时提高了红茂草精油微胶囊化率；但如果辐照剂量大于20kgy后，gc-ms检测结果有微弱变化，说明，有降解成分生成，故不能采用。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。