洗涤剂用香精微胶囊的制备及其性能研究

胡　静， 王宇轩

（1. 上海应用技术学院香料香精技术与工程学院，上海，201418；2. 上海香料研究所，上海，200232）

洗涤剂用香精微胶囊的制备及其性能研究

胡静1,2， 王宇轩1

（1. 上海应用技术学院香料香精技术与工程学院，上海，201418；2. 上海香料研究所，上海，200232）

探索了海藻酸钠和羟丙基-β-环糊精两种不同的壁材包覆桂花香精微胶囊的制备，并通过单因素实验优化了实验方案，得到了最佳制备工艺条件。海藻酸钠包覆香精微胶囊实验中，当海藻酸钠的用量1.2%，桂花香精用量6%，乳化剂用量0.1%时，制备出形态最佳，粒径大小为2.2mm，包覆率为19.03%的香精微胶囊。羟丙基-β-环糊精包覆香精微胶囊实验中，当羟丙基-β-环糊精用量为18%，桂花香精用量2%，包覆温度45℃时，制备出体系黏度最大、储能模量和损耗模量最大的微胶囊。最后，将不同壁材制备出的香精微胶囊按一定比例进行复配实验，通过感官评定确定了洗涤剂用香精微胶囊的最优配比为1∶4，此时感官分值为4.4分，并且形成了洗涤剂香精的缓释保护，实现了香精在洗涤后织物上的长效留香。

香精微胶囊；洗涤剂用；海藻酸钠；羟丙基-β-环糊精；织布加香

在洗涤剂中，为了使洗涤后的织物具有良好的香气，香精的加入是不可或缺的，但是天然香精多是易挥发物，在洗涤过程中把香精转移到衣物上并不容易，直接添加到洗涤剂中的香精容易受到外界环境如光、热、辐射等的影响，或与配方中的表面活性剂和漂白剂发生反应，导致香精分解或香气改变。同时，洗涤过程中洗涤剂遇水即溶，香精瞬时释放，洗涤后的织物香味持久性差，普通的工艺不能达到缓释的效果。

香精微胶囊化[1]是用一定的高分子聚合物包覆油溶性的香精，使香精与外界隔离，防止香精的挥发和氧化。本实验采用两种不同的壁材，如海藻酸钠[2]和羟丙基-β-环糊精[3-4]对香精进行包覆。通过设计单因素优化实验，由此得到了包覆率较高的洗涤剂用香精微胶囊。按一定比例复配后通过织布加香进行感官评定并测试其缓释性，使香精减少了与外界的接触，防止变质和损失，提高了香精的稳定性和缓释性，延长其保质期[5-6]。

1　实验

1.1主要材料与仪器

海藻酸钠，吐温80，羟丙基-β-环糊精，黄原胶（国药集团化学试剂有限公司）；桂花香精（上海泰米勒实业有限公司）；恒温磁力搅拌器（524型，上海梅颖浦仪器仪表制造有限公司）；注射泵（HX-901A，华西医疗）；旋转流变仪（AR-G2，美国TA公司）；热重分析仪（TGA Q5000，美国TA公司）。

1.2实验方法

1.2.1羟丙基-β-环糊精包覆桂花香精微胶囊

1.2.1.1实验方案的初步确定

将一定量羟丙基-β-环糊精加入25mL去离子水，常温搅拌一定时间至完全溶解。加入桂花香精及黄原胶，增大转速，继续恒温搅拌2h。

1.2.1.2羟丙基-β-环糊精包覆桂花香精微胶囊的流变性能测试[7]

实验考察了羟丙基-β-环糊精的用量，桂花香精的用量，包埋时间对体系动态流变曲线和稳态流变曲线的影响。动态流变曲线的角速度测试范围为0.1～628.3rad/s，稳态流变的剪切速率测试范围为0.1~1000s-1。

1.2.2海藻酸钠包覆桂花香精微胶囊

1.2.2.1实验方案的初步确定

将一定量海藻酸钠溶于去离子水，50℃搅拌至完全溶解，加入桂花香精、乳化剂，超声波震荡15min。边搅拌、边将乳液用注射泵缓慢滴入一定浓度的氯化钙溶液中，即得到微胶囊，常温避光干燥储存。

1.2.2.2海藻酸钠包覆桂花香精微胶囊的性能测试

考察海藻酸钠、桂花香精和乳化剂的用量对香精微胶囊的形态、粒径的影响。对于形态大小基本一致的香精微胶囊干燥至恒重后，采用重量法分析并计算其包覆率。计算公式如下：

1.2.3复配实验及织布加香

1.2.3.1复配实验

通过单因素实验分别得到了海藻酸钠包覆桂花香精微胶囊和羟丙基-β-环糊精包覆桂花香精微胶囊的最优实验方案。将两种样品按照4种不同的配比进行复配：设A样品为海藻酸钠包覆桂花香精微胶囊，B样品为羟丙基-β-环糊精包覆桂花香精微胶囊，按照4种配比A∶B=1∶1，A∶B=1∶2，A∶B=1∶3，A∶B=1∶4复配成1g的混合物，再加100g去离子水，搅拌均匀。复配后分别加入织布洗涤加香。

1.2.3.2织布加香及缓释性测试

由5人组成感官评定小组，对洗涤后的织布进行感官评定，测试其加香效果[8-10]。感官评价采用5分值，分值越高，表明织布加香后整体香气舒适度越好。5人组成感官评定小组需对织布加香后香气进行评分。各项特征描述及评分标准见表1。

5位感官评定员，对4种不同复配的样品织布加香后进行感官评定打分，其平均值作为其感官分值，以此作为织布加香效果的评判指标。

将 4 组不同配比的香精微胶囊织布加香后分别放置0，5，10，15，20，25天后进行感官评定，考察不同配比复配的桂花香精微胶囊随放置天数的增加，感官分值的变化及差值，从而测试其缓释性能[11-15]。

表1　感官评定特征描述及评分标准

2　结果与讨论

2.1羟丙基-β-环糊精包覆桂花香精微胶囊

2.1.1壁材用量的影响

实验分别考察了壁材用量为12%、14%、16%和18%时，香精微胶囊的稳态流变曲线，如图1所示。

图1　壁材用量对羟丙基-β-环糊精包覆桂花香精微胶囊的稳态曲线的影响

由图1可知，当剪切速率由0.1 s-1增加到1000 s-1时，香精微胶囊体系在低剪切速率时表现出较高的黏度，随后黏度随剪切速率的增大而减小，呈现“剪切变稀”的特征。另一方面，香精微胶囊体系的黏度随着壁材用量的增加而逐渐变大。在剪切速率一定，壁材用量为18%时，微胶囊体系的黏度最大。这是因为：壁材用量的增加，导致桂花香精微胶囊的平均粒径变大，使得整个体系的流动空间减小，相对流动变得比较困难且流动阻力增大，导致了微胶囊体系宏观流动性的减弱，因此，黏度变大。

2.1.2桂花香精用量的影响

不同香精用量对香精微胶囊体系的储能模量G'和损耗模量G''的影响分别如图2（a）和图2（b）所示。由图2（a）和图2（b）可知，在角速度为0.1～628.3rad/s范围内，不同桂花香精用量的微胶囊体系的损耗模量随角速度的增大而增大。当香精用量为1%、3%、4%时，微胶囊体系的储能模量随角速度的增大而增大，但香精用量为2%时，微胶囊体系的储能模量呈现随角速度先增大后减小的趋势。

另一方面，随着角速度的逐渐增大，体系的储能模量和损耗模量受香精用量改变的影响程度呈现不同幅度的减小。在角速度一定的条件下，香精用量为2%时，体系的损耗模量最大，而香精用量为3%、4%时，图中曲线几乎重合，表明它们的储能模量和损耗模量的变化不大。

2.1.3包覆温度的影响

不同包覆温度对香精微胶囊体系的储能模量G'和损耗模量G''的影响分别见图3（a）和图3（b）。由图3（a）和图3（b）可知：在角速度为0.1～628.3rad/s范围内，不同包覆温度所制备出的香精微胶囊体系的损耗模量随角速度的增大而增大；包覆温度为55℃时，体系的储能模量随角速度的增大而增大，而包覆温度为35℃，45℃，65℃时，体系的储能模量随角速度呈现先增大后减小的趋势。

另一方面，随着角速度的逐渐增大，体系的储能模量和损耗模量受包覆温度改变的影响程度呈现不同幅度的减小。

在角速度一定的条件下，从图3（b）中可以看出：包覆温度为45℃时，微胶囊体系的损耗模量最大。

图2（a）　香精用量对羟丙基-β-环糊精包覆桂花香精微胶囊的储能模量G'的影响

图2（b）　香精用量对羟丙基-β-环糊精包覆桂花香精微胶囊的损耗模量G''的影响

图3（a）　包覆温度对羟丙基-β-环糊精包覆桂花香精微胶囊的储能模量G'的影响

图3（b）　包覆温度对羟丙基-β-环糊精包覆桂花香精微胶囊的损耗模量G''的影响

表2　不同海藻酸钠用量对海藻酸钠包覆桂花香精微胶囊的影响

2.2海藻酸钠包覆桂花香精微胶囊

2.2.1海藻酸钠用量的影响

香精微胶囊的形态大小，粒径随着海藻酸钠用量的变化规律如表2所示。由表2可知，海藻酸钠用量为0.6%时，由于壁材的用量太少而无法成囊；海藻酸钠用量为0.9%时，可成囊但是形状为椭圆形，包覆效果不佳；海藻酸钠用量为1.2%，1.5%时，微胶囊的形态良好，呈圆形，且海藻酸钠用量为1.2%比为1.5%的香精微胶囊粒径小。

2.2.2桂花香精用量的影响

桂花香精用量对香精微胶囊的形态大小和粒径的影响见表3。由表3可知，随着桂花香精用量的改变，制备得到的微胶囊都能够呈圆形且形态良好；香精微胶囊的粒径随着桂花香精用量的增加而增加，当桂花香精用量为6%时，香精微胶囊的形态最佳，粒径大小适中。

表3　香精用量对海藻酸钠包覆桂花香精微胶囊的影响

2.2.3乳化剂用量的影响

不同的乳化剂用量对香精微胶囊的形态大小，粒径影响不大。乳化剂用量对香精微胶囊的包覆率的影响见表4。由表4可知，香精微胶囊的包覆率出现随着乳化剂用量的增加而减小的趋势，但当乳化剂用量为0.4%时，包覆率又增加；当乳化剂用量为0.1%时，香精微胶囊的包覆率最大，为19.03%。

表4　乳化剂用量对海藻酸钠包覆桂花香精微胶囊包覆率的影响

2.3复配及织布加香

2.3.1两种香精微胶囊的复配实验及织布加香

将两种不同的壁材制备出的香精微胶囊，按4种不同配比复配后对织布进行洗涤，然后进行感官评定，测试其加香效果，感官评定结果见图4。由图4可知，当复配配比为1∶4时，感官分值最高，为4.4分，即织布洗涤加香的效果是最佳的。

图4　不同配比微胶囊的感官评定

2.3.2桂花香精微胶囊的缓释性能测试

织布加香后分别放置一段时间后对各个织布进行感官评定，评定结果见图5。由图5可知，桂花香精微胶囊的感官分值随着放置时间的增加而下降。放置25天后，配比为1∶4的香精微胶囊的感官分值最高，为3.8，感官分值差值为0.6；配比为1∶2的香精微胶囊的感官分值最低，为3.4，感官分值差值为0.4。经过一段时间的放置，织布的整体香气有所降低，但感官分值的差值不算大，在0.3～0.6，因此，表明制备出的洗涤剂用桂花香精微胶囊的缓释性能良好，具有持久的香气。

图5　香精微胶囊的缓释性能测试

3　结论

3.1确定了羟丙基-β-环糊精包覆桂花香精微胶囊的初步实验条件，在此基础上，探究了羟丙基-β-环糊精、桂花香精用量和包覆温度对羟丙基-β-环糊精包覆桂花香精微胶囊体系流变性能的影响，最终确定了制备工艺的最优方案。当羟丙基-β-环糊精用量18%，桂花香精用量2%，包覆温度45℃时，制备出黏度最大，储能模量和损耗模量最大的香精微胶囊体系。

3.2确定了海藻酸钠包覆桂花香精微胶囊的初步实验条件，在此基础上，探究了海藻酸钠、桂花香精和乳化剂用量对桂花香精微胶囊形态大小、粒径、包覆率的影响，最终确定了制备工艺的最优方案。当海藻酸钠用量1.2%，桂花香精用量6%，乳化剂用量0.1%时，制备出形态最佳，粒径大小为2.2mm，包覆率为19.03%的香精微胶囊。

3.3将最优工艺制备出的两种香精微胶囊按照配比为1∶1，1∶2，1∶3，1∶4进行复配及织布加香，感官评定结果表明，海藻酸钠包覆桂花香精微胶囊和羟丙基-β-环糊精包覆桂花香精微胶囊体系的配比为1∶4时，织布加香后的整体香气协调且香气最佳，感官分值为4.4分。最后放置一段时间后，通过感官评定测试香精微胶囊的缓释性能，结果表明，本实验所制备出的洗涤剂用桂花香精微胶囊体系的缓释性能良好。

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Preparation and Property Research of Rragrance Microcapsule Applied in Detergent

Hu Jing1,2，Wang Yuxuan1
( 1. School of Perfume and Aroma Technology, Shanghai Institute of Technology, Shanghai, 201418；2. Shanghai Research Institute of Fragrance & Flavor Industry, Shanghai, 200232)

This topic mainly explores the preparation of osmanthus fragrance microcapsule which involves two different wall materials: alginate and hydroxypropyl -β-cyclodextrin. The optimal preparation process conditions were created by improving experimental program through single factor experiment. In the experiment of covering fragrance microcapsules with alginate, the fragrance microcapsule was prepared in the best shape with particle size in 2.2mm and coating rate in 19.3% when the amount of alginate was 1.2%, the amount of osmanthus fragrance was 6% and the amount of emulsifier was 0.1%. In the experiment of covering fragrance microcapsules with hydroxypropyl-β-cyclodextrin, the microcapsule is prepared in the highest viscosity, storage modulus and loss modulus when the amount of hydroxypropyl-β-cyclodextrinis 18%, the amount of osmanthus fragrance was 2% and the covering temperature is 45℃. Finally two different fragrance microcapsules were mixed in certain proportion. The most ideal proportion of two fragrance microcapsules in detergent, which was 1:4, was defined through sensory evaluation, which scores 4.4 for the proportion. The controlled release protection of fragrance was therefore formed in the process, which supported the long-lasting scent of fragrance in the washed fabrics.

microcapsule; alginate; hydroxypropyl-β-cyclodextrin；perfuming fabrics

TQ651+.3

A

1672-2701（2016）08-42-06

国家自然科学基金资助项目（21106084）； 上海市教委科研创新重点资助项目（14ZZ164）；上海市青年科技启明星项目（14QA1403300）。

胡静女士，副教授，博士， E-mail：hujing@sit.edu.cn。