一种有机-无机复合微胶囊及其制备方法

1.本发明涉及一种有机-无机复合微胶囊及其制备方法，属于微胶囊的制备技术领域。


背景技术：

2.百里香酚是多种花草植物精油中提取的单萜酚类化合物，具有很好的防腐性能，并且还拥有天然的抗菌、杀虫、抗微生物、抗氧化等性能，目前主要应用于医药、食品、农业、兽医、害虫控制等领域。它具有绿色、安全高效等特点，是fda批准使用的天然食品添加剂和药物成分，可部分或完全替代传统化学防腐剂。然而，百里香酚的实际应用受到稳定性差、水溶性低和生物利用度低等问题的阻碍。而微胶囊化技术是一种有效解决此问题的途径，并且通过微胶囊化还能够有效控制百里香酚的释放。近几十年来，吐温80、脂质体、聚乳酸-羟基乙酸(plga)和聚乳酸(pla)已被用作装载百里香酚的载体，可显著改善百里香酚的物理化学性质。然而，这些载体材料要么成本高，要么生物相容性差且不稳定。生物基聚电解质是新一代的材料，作为载体越来越受到关注。海藻酸钠是聚阴离子天然多糖类生物大分子，鱼精蛋白是聚阳离子天然多肽，这2种聚电解质均具有生物可降解性和生物相容性等优点。


技术实现要素：

3.本发明解决的技术问题是：百里香酚稳定性差、水溶性低和生物利用度低等问题导致其应用受限，以及百里香酚的微胶囊化制备方法中存在成本高、载体材料生物相容性差且不稳定等问题。
4.为了解决上述技术问题，本发明提供了有机-无机复合微胶囊，包括芯材和壁材，所述的芯材为百里香酚，所述的壁材为鱼精蛋白和海藻酸钠；所述的有机-无机复合微胶囊以鱼精蛋白和海藻酸钠为壁材、百里香酚为芯材，通过乳液模板-层层自组装法制备得到，其制备原料包括鱼精蛋白、海藻酸钠、十二烷基硫酸钠、百里香酚、硅酸钠溶液及去离子水。其中，鱼精蛋白、海藻酸钠、十二烷基硫酸钠、百里香酚、硅酸钠溶液和去离子水的质量比为0.2～0.3：0.2～0.3：2～2.5：0.5～1.5：14～15：16.5～17。
5.本发明还提供了上述的有机-无机复合微胶囊的制备方法，包括如下步骤：
6.步骤1)：取表面活性剂十二烷基硫酸钠和去离子水混合后搅拌；然后加入百里香酚，继续搅拌后静置消泡得微乳液；
7.步骤2)：分别配制鱼精蛋白溶液和海藻酸钠溶液；
8.步骤3)：取步骤1)制备所得微乳液，采用注射泵注入鱼精蛋白溶液并搅拌；然后采用注射泵注入海藻酸钠溶液并搅拌；
9.步骤4)：继续采用注射泵注入与步骤3)等体积的鱼精蛋白溶液并搅拌，得到混合液；
10.步骤5)：取步骤4)所得混合液，注射泵注入硅酸钠溶液并搅拌。
11.优选地，所述步骤1)中十二烷基硫酸钠、去离子水和百里香酚的质量比为2～2.5：16.5～17：0.5～1.5。
12.优选地，所述步骤1)中搅拌的速率为400～600rpm，温度为40～60℃，时间为20～40min。
13.优选地，所述步骤2)中配制的鱼精蛋白溶液的浓度为2～4mg/ml，海藻酸钠溶液的浓度为2～4mg/ml。
14.优选地，所述步骤3)中的微乳液、鱼精蛋白溶液和海藻酸钠溶液的比例为2～4g：5～7ml：5～7ml。
15.优选地，所述步骤3)和步骤4)中注射泵的滴加速度为0.2～0.4ml/min，所述搅拌的速率为800～1000rpm，温度为20～30℃，时间为30～40min。
16.优选地，所述步骤5)中的混合液与硅酸钠溶液的体积比为2:1；所述硅酸钠溶液的浓度为0.04mol/l。
17.优选地，所述步骤5)中注射泵的滴加速度为0.1～0.2ml/min，所述搅拌的速率为800～1000rpm，温度为20～30℃，时间为30～40min。
18.本发明的原理：
19.本发明受生物细胞结构的启发，利用2种带有相反电荷的聚电解质之间的静电引力为驱动力进行层层自组装并与仿生矿化协同作用，开发了一种新颖而简便的制备有机-无机复合微囊的方法。层层自组装(lbl)微胶囊是通过将带正电荷的生物大分子鱼精蛋白(pro)和带负电荷的聚电解质海藻酸钠(alg)组装到乳液模板上来制造的。然后通过外部鱼精蛋白层诱导的仿生矿化过程来构造无机二氧化硅层，百里香酚被封装在复合微胶囊中。与pro/alg相比，lbl微胶囊由于无机壳的屏蔽作用，复合微胶囊的储存稳定性得到显著改善。
20.本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
21.1.本发明制备的有机-无机复合微胶囊，以百里香酚为芯材，以鱼精蛋白和海藻酸钠为壁材，通过层层自组装和仿生矿化的协同作用，即可形成微胶囊；微胶囊化可通过壁材的物理屏障作用，减少百里香酚的损失，掩盖不愉快的气味，同时实现芯材的可控释放，在运用体系中保持或提高其生物活性，提升利用效率；微胶囊大小均一，无毒，生物相容性好，生物利用度高，可实现百里香酚的缓慢释放；微胶囊稳定性增强，一定程度上减小了光、热等对百里香酚的影响；且微胶囊制作工艺简单，不需要或很少引入其他化学试剂，没有溶剂残留的危险，适合其在食品等领域的应用；
22.2.本发明提供的一种有机-无机复合香精微胶囊的制备方法，将百里香酚包覆在胶囊内并实现缓释，进行长效抑菌，提高产品的稳定性，为植物精油的实际应用和市场化开发提供新思路。
附图说明
23.图1为实施例1制备的有机-无机复合微胶囊的粒径分布图；
24.图2为实施例1制备的有机-无机复合微胶囊的透射电镜图；
25.图3为实施例2制备的有机-无机复合微胶囊的粒径分布图；
26.图4为实施例2制备的有机-无机复合微胶囊的透射电镜图。
具体实施方式
27.为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
28.实施例1
29.一种有机-无机复合微胶囊的制备方法：
30.取表面活性剂十二烷基硫酸钠(sds)2.25g和去离子水16.75g混合于玻璃瓶中50℃，500rpm搅拌30min；然后加入1g百里香酚，50℃，500rpm搅拌30min；静置消泡得微乳液。取3g微乳液，注射泵(0.3ml/min)加入6ml鱼精蛋白溶液(3mg/ml)，800rpm搅拌30min；继续注射泵(0.3ml/min)加入6ml海藻酸钠溶液(3mg/ml)，800rpm搅拌30min；继续注射泵(0.3ml/min)加入6ml鱼精蛋白溶液(3mg/ml)，800rpm搅拌30min；继续注射泵(0.3ml/min)加入6ml海藻酸钠溶液(3mg/ml)，800rpm搅拌30min；取6ml上述混合液，注射泵(0.15ml/min)加入3ml 0.04mol/l的硅酸钠溶液，800rpm搅拌30min。
31.得到的有机-无机复合微胶囊，通过粒径仪观察微胶囊的粒径分布如图1所示，粒径为204.41nm，zeta电位为-50.33mv，表明微胶囊粒径分布均一，稳定性强。
32.实施例2
33.一种有机-无机复合微胶囊的制备方法：
34.取表面活性剂十二烷基硫酸钠(sds)2.25g和去离子水16.75g混合于玻璃瓶中50℃，500rpm搅拌30min；然后加入1g百里香酚，50℃，500rpm搅拌30min；静置消泡得微乳液。取3g微乳液，注射泵(0.3ml/min)加入6ml鱼精蛋白溶液(3mg/ml)，800rpm搅拌30min；继续注射泵(0.3ml/min)加入6ml海藻酸钠溶液(3mg/ml)，800rpm搅拌30min；继续注射(0.3ml/min)加入6ml鱼精蛋白溶液(3mg/ml)，800rpm搅拌30min；取6ml上述混合液，注射泵(0.15ml/min)加入3ml 0.04mol/l的硅酸钠溶液，800rpm搅拌30min。
35.得到的有机-无机复合微胶囊，通过粒径仪观察微胶囊的粒径分布如图2所示，粒径为199.69nm，zeta电位为-70.42mv，表明微胶囊粒径分布均一，稳定性增强。
36.以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。