包 穎

(吉林省林業(yè)技術(shù)推廣站，吉林 長春 130022)

微膠囊化 (Microencapsulation) 是將固體、液體或氣體物質(zhì)作為囊芯，以天然或高分子材料作為囊壁將其包裹起來，形成具有半透性或密封性囊膜粒子的過程。微膠囊化技術(shù)有許多優(yōu)點，可避免囊芯物質(zhì)因外界環(huán)境的影響而失去活性。目前，使用不同微膠囊化技術(shù)制備的微膠囊已應(yīng)用在很多領(lǐng)域，如Ahmadian, Z.等使用噴霧干燥法將藏紅花花瓣提取物制備成微膠囊，可防止環(huán)境因素破壞這些化合物并提高其利用度，有利于提取物的緩慢釋放[1]。Arabi, H.等研究表明：藥物的微囊化在許多研究活動中變得越來越重要，使用微膠囊技術(shù)可以增強藥物的緩慢釋放作用[2]。Chen, H.等通過試驗得出微膠囊化嗜酸乳桿菌的最佳制備條件，有助于進(jìn)一步優(yōu)化嗜酸乳桿菌微囊化工藝，并為獲得更高的活菌計數(shù)和嗜酸乳桿菌微囊包埋率提供參考[3]。Deng, Y.等研究表明：采用微囊化技術(shù)可以分離轉(zhuǎn)基因和未修飾的骨髓基質(zhì)細(xì)胞(BMSC)，建立一種生物安全的成骨誘導(dǎo)方法[4]。Gehlot, C.L.等將溶劑萃取劑微膠囊化技術(shù)應(yīng)用在回收重金屬后，提高了微膠囊從河水中選擇性回收重金屬的能力[5]。He,X.J.等通過試驗探討兒茶素微囊化對腎小球系膜細(xì)胞DNA損傷修復(fù)的作用及其可能機(jī)制，結(jié)果表明：兒茶素微囊化可以增強GMCs修復(fù)DNA損傷的能力[6]。Kim, B.I.等制備的蘇云金芽孢桿菌(BT)孢子微膠囊可以長期保存生物活性，并表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性[7]。Mawad, A.等通過微膠囊化技術(shù)制備的藻酸鹽-殼聚糖益生菌大腸桿菌微膠囊，增強了益生菌的口服遞送，從而減少了感染[8]。Rodriguez, A.P.等制備蘇云金芽孢桿菌微膠囊劑，排除其在紫外線下暴露于環(huán)境中和不斷變化的環(huán)境條件下持續(xù)作用時間短的限制[9]。Bastos, L.P.H.等使用轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶作為交聯(lián)劑，通過與乳鐵蛋白和海藻酸鈉的復(fù)合凝聚來封裝黑胡椒精油，結(jié)果表明，這些膠囊可用于運輸活性成分，并且它們對經(jīng)體外測試的口腔和胃部疾病具有抵抗力[10]。Chen, K.等使用天然聚合物合成多功能薰衣草香精油微膠囊，在織物涂料上進(jìn)行廣泛應(yīng)用[11]。Chen, K.等通過一步式乳液-溶劑擴(kuò)散開發(fā)了新型多功能纖維素/二氧化硅雜化微膠囊，這些微膠囊很好地分散在水性有機(jī)硅樹脂中，以形成水性多層防護(hù)織物涂料[12]。Nandy, A等利用微囊化技術(shù)制備經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)的藥妝配方，并通過試驗找出控制微膠囊實際負(fù)載能力和尺寸的最重要因素[13]。植物源農(nóng)藥由于易受光照、溫度等影響而失去生物活性，將其制成微膠囊劑后能延長生物活性藥效，微膠囊作為農(nóng)藥的新型劑型具有環(huán)境友好型的特點，近年來受到廣泛關(guān)注，利用豚草制備植物源農(nóng)藥和微膠囊也有研究報道[14-18]。本文以豚草提取物為囊芯材料，殼聚糖和阿拉伯膠為囊壁材料，通過正交試驗選取殼聚糖/阿拉伯膠-豚草提取物微膠囊的最佳制備組合，并對制備的微膠囊進(jìn)行性能測定研究，現(xiàn)將結(jié)果報告如下。

1 試驗材料

豚草，殼聚糖，阿拉伯膠，粉碎機(jī)，錐形瓶，超聲波儀，真空泵，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，磁力攪拌器，離心機(jī)，恒溫干燥箱，乙醇溶液，Tween-80，去離子水，醋酸溶液，戊二醛 (25 %)，丙酮。

2 試驗方法

2.1 豚草提取物的制備

試驗所用豚草采于黑龍江省牡丹江市，晾干后粉碎成粉末。將適量豚草干粉與80 %乙醇溶液混合，封口。超聲處理50 min后抽濾，棄去粉末，將抽濾液里的有機(jī)溶劑全部蒸發(fā)并回收，避光、低溫保存。

2.2 殼聚糖/阿拉伯膠-豚草提取物微膠囊劑的制備

將豚草提取物與乙醇溶液和Tween-80混合，低速攪拌，制成豚草提取物懸浮液。將豚草提取物懸浮液緩慢倒入配制好的阿拉伯膠溶液，形成阿拉伯膠-豚草提取物懸浮液，再倒入配制好的殼聚糖溶液，調(diào)節(jié)體系pH，加入去離子水，繼續(xù)反應(yīng)一段時間后，加入固化劑，調(diào)節(jié)體系pH，制備好的微膠囊溶液進(jìn)行離心處理，干燥后得到豚草提取物微膠囊粉末，室溫保存。

2.3 正交試驗

篩選主要影響微膠囊形成的試驗因素，包括殼聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)、阿拉伯膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)、芯壁比、成囊pH和成囊時間，利用正交軟件設(shè)計L16(45)的正交試驗，見表1。

表1 殼聚糖/阿拉伯膠-豚草提取物微膠囊正交試驗設(shè)計

2.4 微膠囊的外部形態(tài)特征

利用掃描電子顯微鏡對豚草提取物微膠囊粉末進(jìn)行電鏡掃描，觀察其外部形態(tài)特征。

2.5 緩釋試驗

取豚草提取物和制備好的豚草提取物微膠囊劑，分別放入透析袋，將兩個裝有樣品的透析袋分別置于兩個盛有有機(jī)溶劑乙醇的燒杯里并將其封口，測定每天的釋放量，連續(xù)測定21 d，按樣品的比例測出每天的釋放量，并繪制釋放曲線，并做比較分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 正交試驗結(jié)果

正交試驗結(jié)果見表2。

表2 殼聚糖/阿拉伯膠-豚草提取物微膠囊正交試驗結(jié)果

從表1和表2中可以看出，殼聚糖/阿拉伯膠-豚草提取物微膠囊成囊制備最佳組合為殼聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4 %，阿拉伯膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2 %，芯壁比為1∶1，成囊pH3.5，成囊時間80 min。對成囊的影響大小排序為芯壁比>阿拉伯膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)>成囊pH>殼聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)>成囊時間。

3.2 微膠囊的外部形態(tài)特征

殼聚糖/阿拉伯膠-豚草提取物微膠囊外部形態(tài)特征如圖1所示。

圖1 殼聚糖/阿拉伯膠-豚草提取物微膠囊外部形態(tài)特征

從圖1中可以看出，殼聚糖/阿拉伯膠-豚草提取物微膠囊外部形態(tài)規(guī)則，大小均勻，外壁光滑，雜質(zhì)較少。成囊過程中壁材和芯材適量，基本達(dá)到良好包埋效果，材料剩余較少。

3.3 緩釋試驗

豚草提取物和殼聚糖/阿拉伯膠-豚草提取物微膠囊劑緩釋試驗結(jié)果如圖2所示。

圖2 豚草提取物和殼聚糖/阿拉伯膠-豚草提取物微膠囊緩釋試驗

從圖2中可以看出，整個試驗過程中豚草提取物的釋放速度很快，試驗期間樣品的重量不斷下降，而殼聚糖/阿拉伯膠-豚草提取物微膠囊劑釋放速度緩慢，試驗結(jié)束后失重約45 %，而豚草提取物失重高達(dá)78 %。殼聚糖/阿拉伯膠-豚草提取物微膠囊緩釋性能明顯好于豚草提取物，制備成微膠囊后囊壁材料對豚草提取物的生物活性起到保護(hù)作用，達(dá)到緩釋目的，有利于延長藥效，避免對環(huán)境造成污染，實現(xiàn)長效而環(huán)境友好的效果。

4 結(jié)論

通過設(shè)計正交試驗篩選出殼聚糖/阿拉伯膠-豚草提取物微膠囊最佳制備組合為殼聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4 %，阿拉伯膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2 %，芯壁比為1∶1，成囊pH3.5，成囊時間80 min。對成囊的影響大小排序為芯壁比>阿拉伯膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)>成囊pH>殼聚糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)>成囊時間。殼聚糖/阿拉伯膠-豚草提取物微膠囊外部形態(tài)規(guī)則，大小均勻，外壁光滑，雜質(zhì)較少。整個試驗過程中豚草提取物的釋放速度很快，試驗期間樣品的重量不斷下降，而殼聚糖/阿拉伯膠-豚草提取物微膠囊劑釋放速度緩慢，試驗結(jié)束后失重約45 %，而豚草提取物失重高達(dá)78 %。