海藻酸钠薰衣草精油微胶囊的制备及其性能

2021-07-28郭文娟

化工设计通讯 2021年7期

关键词：稳定剂乳化剂微胶囊

郭文娟

（云南医药健康职业学院药学院，云南昆明 650106）

通过对不同浓度条件的Span85、海藻酸钠浓度、CaCl2浓度以及去稳定剂状态、固化时间等因素对薰衣草微胶囊制备效果的影响进行分析，优化薰衣草精油微胶囊制备条件，为提高薰衣草精油稳定性可控制精油释放速度提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

薰衣草精油（伊犁天药生物科技有限公司），无水乙醇（天津永晟精细化工有限公司），海藻酸钠（天津市福晨化学试剂厂），无水氯化钙（粒），Span85，吐温20（天津市盛奥化学试剂有限公司）。实验用水均为去离子水。

1.2 仪器

所需仪器如表1所示。

表1 仪器型号

1.3 溶液配制

（1）海藻酸钠溶液配制：精准称取海藻酸钠10g放入到加有1L去离子水的烧杯内，使用搅拌仪低速（500r/min）搅拌6h，然后置入到4℃冰箱内冷藏24h备用。

（2）CaCl2溶液配制：分别称取CaCl2·2H2O 20g、30g、40g，置入到准备好的500mL去离子水中溶解备用。

（3）破囊液配制：取适量的NaHCO3置入超纯水溶解，再加入柠檬酸，充分溶解制备成浓度分别为0.2mol/L和0.06mol/L的NaHCO3和柠檬酸三钠溶液，并将溶液的pH调整至8.0。

1.4 乳化剂制备和表征

1.4.1 乳液制备

取10mL的薰衣草精油，再加入0.001g和0.01g、0.1g的Span85，高速搅拌（13 500r/min）约1min ，再加入浓度为60g/L的CaCl2溶液3mL，然后继续高速搅拌2min，即得到油包水型乳液。

1.4.2 稳定性

在（25±2）℃环境下，将制备好的乳液置入到100mL试管内，常温观察乳液油相从水相中分离出1mL所需要的时间。

1.4.3 液滴粒径

电子显微镜下观察乳化剂粒径。观察时先吸取适量乳化剂滴在载玻片上，再对乳液液滴的形态进行观察，并计算出乳液粒径，计算时取三个区域检测结果的平均值。

1.4.4 导电性

在（25±2）℃下，对每份制备好的样本检测三次，检测采用电导仪测定，导电性取三次平均值。

1.5 微胶囊制备及影响因素研究

1.5.1 微胶囊制备

本次研究采用微胶囊制粒机进行薰衣草精油微胶囊的制备，该设备原理为：液体在流出喷嘴时，经振动装置将其震荡成为大小相等的小液滴，振动的频率取决于液滴的数量，而通过调节喷头的尺寸可以控制液滴的大小。工作时在注射器内加入薰衣草精油，在压力瓶内加入海藻酸钠溶液，烧杯内加入去稳定剂。工作时通过调整进样的速度、振动频率和搅拌速度，确保喷嘴喷出的液滴为单液滴。将制备好的微胶囊进行过滤水洗后，低温烘干。

1.5.2 去稳定剂选择

根据设计，分别在微胶囊制备过程中加入不同的去稳定剂，其中空白组不加入去稳定剂，乙醇组加入10%的乙醇溶液20mL；吐温20组加入浓度为1%的吐温20 2mL；乙醇+吐温20组，先加入1%的吐温20 2mL后，再加入10%的乙醇溶液20mL。通过对膜厚度和Ca2+的释放情况进行测定来选择最适宜的去稳定剂。

1.5.3 海藻酸钠浓度的影响

分别加入浓度为0.5%、1%、1.5%的海藻酸钠，其他参数不变，按照1.5.1步骤制备微胶囊。

1.5.4 CaCl2溶液浓度的影响

分别加入浓度为40g/L、60g/L、80g/L的CaCl2溶液，其他参数不变，按照1.5.1步骤制备微胶囊。

1.5.5 指标测定

1.5.5 .1 膜厚度

膜厚度测定采用光学显微镜，观察制备好的微胶囊结构形态，并对膜厚度进行测定。每次测定时抽取同批样本的100个微胶囊进行测定，结果取平均值。

1.5.5 .2 Ca2+释放量

Ca2+释放量测定在显微图像下，选取不同粒径的微胶囊，根据相关文献中报道的技术，评估去稳定剂对微胶囊膜厚度的影响情况，再计算Ca2+由微乳中释放的含量[3]。

1.5.5 .3 微胶囊形态

将微胶囊超声分散后，在电子显微镜下观察其分布状态、外形特征，并对其粒径进行测定，观察微胶囊的圆整度和黏连程度。

1.6 微胶囊性能表征

将干燥好的微胶囊称取0.5g，分布置入到5mL甲醇以及20mL破囊液中，常温搅拌6h后再离心（6000r/min）15min，抽取5μL上清液，对其载药量、包封率以及粒径和膜厚度等指标水平进行检测。

2 结果及讨论

2.1 W/O乳化剂标准

在加入不同浓度的Span 85后，对乳液表征进行分析，结果可见，加入不同浓度的Span 85后，准备所得乳液均没有导电性，由此可见，液滴处于薰衣草精油油脂包裹状态，形成W/O型乳化剂。乳化剂含量过高时，液滴粒径发生变性，这时乳液的稳定性更好（见表2）。影响乳液稳定性的因素可能与Span 85的浓度有关，当浓度过低时，制得的微粒结构会出现部分椭圆形的情况，这与Span含量不足会导致形成的双电层较薄有关。这样的微粒容易发生破裂，出现油壳内Ca2+渗出的情况，影响了形态。故而本次研究采用浓度为0.1%的 Span 85制备微胶囊。

表2 不同浓度Span 85 乳化剂表征

2.2 去稳定剂对膜厚度和Ca2+释放的影响

与空白组相比，使用乙醇作为去稳定剂组的膜厚度增加幅度最低，乳化剂中的Ca2+释放率增加最少，而采用吐温20+乙醇组的膜厚度增加最多，Ca2+释放率最大，p＜0.05，差异有统计学意义，见表3。也就是说，钙离子的释放率越高，微胶囊的膜越厚，故而研究最早确定采用乙醇+吐温20作为去稳定剂。

表3 不同膜厚度与Ca2+释放的影响

2.3 微胶囊成囊参数确定

2.3.1 海藻酸钠浓度的影响效果

海藻酸钠浓度为0.5时，由于海藻酸钠的浓度不足，与Ca2+结合的–COOH量明显下降，导致制备出的微胶囊球的粒径相差较大，且形态也不圆整。当海藻酸钠的浓度为1%时，随着与Ca2+结合的–COOH量增加，成球效果提高，制备出的微胶囊形态较为圆实，粒径较为均匀。但是当浓度超过1.5%时，球形圆整性又明显下降，粒径范围变宽。因此通过分析，微胶囊制备所用的海藻酸钠浓度为1%。

2.3.2 CaCl2浓度的影响效果

随着CaCl2浓度的提高，微胶囊的成球效果随之改善。这主要是由于微胶囊膜完整状况与能够与海藻酸钠中羧基结合的钙离子数量有关。而当CaCl2浓度超过60g/L时，微胶囊形态较为紧实，内部空间明显变小，会对精油的包封造成不良影响。综合分析确定采用60g/L的CaCl2适宜。