CN113441095A

CN113441095A - 一种二氧化硅-精油微胶囊的制备方法

Info

Publication number: CN113441095A
Application number: CN202110744363.6A
Authority: CN
Inventors: 杨宇玲; 王培玲; 王宗德; 赵佳欣; 王鹏; 范国荣; 陈尚钘; 廖圣良; 司红燕; 罗海; 贺璐; 张骥; 胡军; 冉冲; 顾成龙
Original assignee: Jiangxi Agricultural University
Current assignee: Jiangxi Agricultural University
Priority date: 2021-04-30
Filing date: 2021-07-01
Publication date: 2021-09-28
Anticipated expiration: 2041-07-01
Also published as: CN113441095B

Abstract

本发明公开了一种二氧化硅‑精油微胶囊的制备方法，以精油为研究对象制备精油微乳液，加入一定质量的溶菌酶和硅酸以及一定体积的磷酸缓冲溶液，在一定温度下反应一定时间，离心洗涤，冷冻干燥，制得二氧化硅‑精油微胶囊，并通过紫外分光光度法测定微胶囊的精油包埋率。本发明通过仿生硅矿化的方法实现温和反应条件下二氧化硅‑精油微胶囊的制备，提高精油的稳定性及缓释性能。此外，以二氧化硅作为精油微胶囊的壁材，能够使精油微胶囊具有更好的化学及物理稳定性、易于进行功能化修饰以及优良的生物可降解性。

Description

一种二氧化硅-精油微胶囊的制备方法

技术领域

本发明涉及精油微胶囊技术领域，特别是一种二氧化硅-精油微胶囊的制备方法。

背景技术

天然植物精油成分复杂，结构多样，通常表现出抗菌性、抗氧化性、杀虫等生物活性。然而，精油难溶于水、易挥发、易氧化、高浓度下具有强烈刺激性气味，在高湿、高温及光照条件下生物活性极不稳定，大大限制其实际应用。因此，实现精油稳定性的提高及缓释性能，对精油产品的开发利用及精油产业的发展具有重要意义。

通过制备精油微胶囊能够将精油与外界环境隔离，是用于缓解精油稳定性差，增强精油长效缓释功能的重要研究方向。囊壁材料的选择是微胶囊制备的关键问题之一，因为壁材的理化性质会直接影响微胶囊产品的稳定性、溶解性、缓释性、包埋率等特性。二氧化硅具有优异的化学及物理稳定性，且其结构可控、易于进行功能化修饰、生物可降解，广泛应用于催化、药物负载、基因和蛋白质运输、储能等领域。将二氧化硅用作精油微胶囊的壁材，能够保护精油免受外部环境引起的化学和生化降解，增强精油的稳定性和缓释效果，并可通过对二氧化硅进行化学修饰赋予精油微胶囊更多的功能。

目前，以二氧化硅作为精油微胶囊壁材的研究已有报道。Anezka等利用介孔二氧化硅负载七种精油以达到缓释效果。Gao等合成氨基修饰的介孔二氧化硅，并通过静电引力在材料表面吸附聚丙烯酸分子后进行茶树精油的负载，增加了精油的缓释时间。介孔二氧化硅在用于精油负载时，能够降低精油的挥发性，提高其储藏和使用过程中的稳定性，但是由于介孔二氧化硅合成条件苛刻，通常是预先合成二氧化硅材料，再利用物理吸附对精油进行负载，因而造成精油负载量低、长效缓释效果不佳等问题。Vega等通过溶胶凝胶法将精油包埋于二氧化硅材料中，获得一种抗菌生物复合材料。Sousa等利用合适的表面活性剂分别构造柠檬精油、桉树精油的W/O/W微乳液，然后通过溶胶凝胶法实现二氧化硅对精油微乳液的原位包埋。然而，溶胶凝胶法制备二氧化硅的过程需要醇类、酸/碱的参与并伴随着反应溶液温度的升高，这些都易引成精油生物活性的不稳定。因此，实现温和条件下以二氧化硅为壁材的精油微胶囊的制备仍是一个挑战。

发明内容

本发明的目的在于针对精油易挥发、易氧化、高浓度下具有强烈刺激性气味、生物活性不稳定等问题，并且在温和条件下二氧化硅对精油的原位包裹，为精油微胶囊的制备、修饰和应用提供一个新策略。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种二氧化硅-精油微胶囊的制备方法，它以二氧化硅为壁材，利用仿生硅矿化的方法制备得到二氧化硅-精油微胶囊，且精油微胶囊的包埋率计算方法为：

；

式中，EE表示是包埋率，％；M是制备精油微胶囊加入的精油总量；Ｃ为定容后上清液中未包埋精油的浓度；V为上清液体积。

一种二氧化硅-精油微胶囊的制备方法，它包括以下制备方法；

1）选择合适的表面活性剂及助表面活性剂制备稳定的O/W型精油微乳液；

2）取一定体积的精油微乳液，引入一定体积的水和一定量的溶菌酶，在一定温度下吸附一定时间，得到具有硅矿化诱导成核位点的精油微乳液，且该精油微乳液具有良好的活化性能；

3）在该体系中加入一定体积的硅酸溶液和磷酸缓冲液，在一定温度下反应一定时间，离心洗涤，冷冻干燥，制得二氧化硅-精油微胶囊。

所述步骤2）中精油微乳液的体积为0.1~2.5 mL，水的体积为1~10 mL，溶菌酶的量为0~2.0 mg。

所述步骤1）中吸附的时间为0.5~4 h。

所述步骤3）中硅酸的体积为0.02~2 mL,硅酸的浓度为 1.0 mol/L。

所述步骤3）中磷酸盐缓冲溶液的pH为7，浓度为0.1 M，体积为0~20 μL。

所述步骤3）中反应时间为2~15 h。

本发明具有以下优点：

1、本发明使用仿生硅矿化的方法制备二氧化硅-精油微胶囊，实现了温和条件下二氧化硅对精油的原位包埋。

2、本发明以二氧化硅作为精油微胶囊壁材，具有更好的化学及物理稳定性、易于进行功能化修饰和优良的生物可降解性。

3、本发明制备的二氧化硅-精油微胶囊同时包埋精油和溶菌酶，不仅能够提高精油的稳定性及缓释性能，而且可以减少精油在抑菌应用方面的用量。

4、本发明通过将二氧化硅作为壁材，利用仿生硅矿化的方法制备得到二氧化硅-精油微胶囊，相比于传统的二氧化硅和仿生硅矿化而言，该种方式，加强了二氧化硅内部化学键的咬合力，同时也使得二氧化硅与其他的化学试剂的粘接性大大提高，并可以通过包埋精油的稠度和浓度来控制二氧化硅-精油微胶囊的浓度。

5.本发明通过将二氧化硅通过仿生硅矿化来制备间断中空的二氧化硅内部结构，提高了二氧化硅-精油微胶囊的制备效率。

附图说明

图1 为二氧化硅-山苍子精油微胶囊实物照片；

图2 为二氧化硅-山苍子精油微胶囊的扫描电镜图；

图3 为二氧化硅-柠檬醛微胶囊实物照片；

图4 为二氧化硅-柠檬醛微胶囊的扫描电镜图；

图5 为二氧化硅-肉桂精油微胶囊实物照片；

图6为二氧化硅-肉桂精油微胶囊的扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：

一种二氧化硅-精油微胶囊的制备方法，并在以下实施例中，精油微胶囊的包埋率计算方法为：

（1）

实施例1

一种二氧化硅-山苍子精油微胶囊制备方法，包括以下步骤：

步骤1：以山苍子精油为研究对象，以Triton X-100为表面活性剂、无水乙醇为助表面活性剂制备O/W型山苍子精油微乳液。在0.5 ml山苍子精油微乳液中加入0.2 ml 2mg/ml溶菌酶溶液、9.3ml超纯水，吸附1 h。

步骤2：利用四甲氧基硅烷在酸性条件下水解制得1 mol/L 硅酸溶液。在吸附溶菌酶的山苍子精油微乳液体系中加入0.8 mL 1 mol/L的硅酸溶液，搅拌条件下反应12 h。将制得的二氧化硅-山苍子精油微胶囊溶液在10000 r/min下离心10 min，收集上清液，再依次用无水乙醇洗涤2次，均收集上清液。将收集的上清液用无水乙醇定容，使用紫外分光光度计在波长236 nm条件下测定未包埋精油的量。二氧化硅-山苍子精油微胶囊的包埋率为62.7%。

步骤3：冷冻干燥制得二氧化硅-山苍子精油微胶囊固体（如图1所示），并通过扫描电镜对微胶囊进行微观形貌表征，主要为直径500 nm左右的小球（如图2所示）。

实施例2

一种二氧化硅-山苍子精油微胶囊制备方法，包括以下步骤：

步骤1：以山苍子精油为研究对象，以Triton X-100为表面活性剂、无水乙醇为助表面活性剂，制备O/W型山苍子精油微乳液。在0.1 ml山苍子精油微乳液中加入0.04 ml 2mg/ml溶菌酶溶液、1.86 ml超纯水，吸附1 h。

步骤2：利用四甲氧基硅烷在酸性条件下水解制得1 mol/L 硅酸溶液。在吸附溶菌酶的山苍子精油微乳液体系中加入0.08 mL 1 mol/L的硅酸溶液，加入磷酸缓冲液3 μL，搅拌条件下反应5 h。将反应完成的二氧化硅-山苍子精油微胶囊溶液在10000 r/min下离心10 min，收集上清液，再依次用无水乙醇洗涤2次，均收集上清液。将收集的上清液用无水乙醇定容，使用紫外分光光度计在波长236 nm条件下测定未包埋精油的量。二氧化硅-山苍子精油微胶囊的包埋率为50.3%。

步骤3：冷冻干燥制得二氧化硅-山苍子精油微胶囊固体。

实施例3

一种二氧化硅-柠檬醛微胶囊制备方法，包括以下步骤：

步骤1：以柠檬醛为研究对象，以Triton X-100为表面活性剂、无水乙醇为助表面活性剂制备O/W型柠檬醛微乳液。在0.1 ml柠檬醛微乳液中加入0.04 ml 2 mg/ml溶菌酶溶液、1.86 ml超纯水，吸附1 h。

步骤2：利用四甲氧基硅烷在酸性条件下水解制得1 mol/L 硅酸溶液。在吸附溶菌酶的柠檬醛微乳液体系中加入0.08 mL 1 mol/L的硅酸溶液，加入磷酸缓冲液3 μL，搅拌条件下反应5 h。将反应完成的二氧化硅-柠檬醛微胶囊溶液在10000 r/min下离心10 min，收集上清液，再依次用无水乙醇洗涤2次，均收集上清液。将收集的上清液用无水乙醇定容，使用紫外分光光度计在波长237 nm条件下测定未包埋精油的量。二氧化硅-柠檬醛微胶囊的包埋率为52.4%。

步骤3：冷冻干燥制得二氧化硅-柠檬醛微胶囊固体（如图3所示），并通过扫描电镜对微胶囊进行微观形貌表征，主要为直径500 nm左右的小球（如图4所示）。

实施例4

一种二氧化硅-肉桂精油微胶囊制备方法，包括以下步骤：

步骤1：以肉桂精油为研究对象，以Tween 80为表面活性剂、无水乙醇为助表面活性剂制备O/W型肉桂精油微乳液。在2.5 ml肉桂精油微乳液中加入1.0 ml 2 mg/ml溶菌酶溶液、4.5ml超纯水，吸附1 h。

步骤2：利用四甲氧基硅烷在酸性条件下水解制得1 mol/L 硅酸溶液。在吸附溶菌酶的肉桂精油微乳液体系中加入2.0 mL 1 mol/L的硅酸溶液，加入磷酸缓冲液15 μL，搅拌条件下反应12 h。将制得的二氧化硅-肉桂精油微胶囊溶液在10000 r/min下离心10 min，收集上清液，再依次用无水乙醇洗涤2次，均收集上清液。将收集的上清液用无水乙醇定容，使用紫外分光光度计在波长297 nm条件下测定未包埋精油的量。二氧化硅-肉桂精油微胶囊的包埋率为51.9%。

步骤3：冷冻干燥制得二氧化硅-肉桂精油微胶囊固体。

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。

Claims

1.一种二氧化硅-精油微胶囊的制备方法，其特征在于：以二氧化硅为壁材，利用仿生硅矿化的方法制备得到二氧化硅-精油微胶囊，且精油微胶囊的包埋率计算方法为：

式中，EE表示是包埋率，％；M是制备精油微胶囊加入的精油总量；C为定容后上清液中未包埋精油的浓度；V为上清液体积。

2.根据权利要求1所述的一种二氧化硅-精油微胶囊的制备方法，其特征在于：包括以下制备方法；

1)选择合适的表面活性剂及助表面活性剂制备稳定的O/W型精油微乳液；

2)取一定体积的精油微乳液，引入一定体积的水和一定量的溶菌酶，在一定温度下吸附一定时间，得到具有硅矿化诱导成核位点的精油微乳液，且该精油微乳液具有良好的活化性能；

3)在该体系中加入一定体积的硅酸溶液和磷酸缓冲液，在一定温度下反应一定时间，离心洗涤，冷冻干燥，制得二氧化硅-精油微胶囊。

3.根据权利要求2所述的一种二氧化硅-精油微胶囊的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中精油微乳液的体积为0.1～2.5mL，水的体积为1～10mL，溶菌酶的量为0～2.0mg。

4.根据权利要求2所述的一种二氧化硅-精油微胶囊的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中吸附的时间为0.5～4h。

5.根据权利要求2所述的一种二氧化硅-精油微胶囊的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中硅酸的体积为0.02～2mL,硅酸的浓度为1.0mol/L。

6.根据权利要求2所述的一种二氧化硅-精油微胶囊的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中磷酸盐缓冲溶液的pH为7，浓度为0.1M，体积为0～20μL。

7.根据权利要求2所述的一种二氧化硅-精油微胶囊的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中反应时间为2～15h。