復(fù)凝聚法制備角鯊烯微膠囊：工藝優(yōu)化與性能解析一、引言1.1研究背景與意義角鯊烯（Squalene），化學(xué)名稱為2,6,10,15,19,23-六甲基-2,6,10,14,18,22-二十四碳六烯，是一種天然的不飽和三萜類化合物，因其最初從鯊魚肝臟中提取得到，故而得名。在自然界中，角鯊烯分布廣泛，除了鯊魚肝臟，還大量存在于橄欖油、米糠油、麥胚油以及多種植物油中。角鯊烯具有諸多獨(dú)特的生理活性，在醫(yī)學(xué)、食品和化妝品等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，角鯊烯具有出色的抗氧化性能，能夠有效清除體內(nèi)自由基，減少氧化應(yīng)激對(duì)細(xì)胞的損傷，從而對(duì)預(yù)防和治療心血管疾病、癌癥等慢性疾病具有積極作用。研究表明，角鯊烯可以降低血液中的膽固醇和甘油三酯水平，抑制血小板聚集，改善血管內(nèi)皮功能，進(jìn)而降低心血管疾病的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。角鯊烯還能夠增強(qiáng)機(jī)體免疫力，激活免疫細(xì)胞，提高機(jī)體對(duì)病原體的抵抗力，有助于預(yù)防和治療感染性疾病。在食品領(lǐng)域，角鯊烯因其抗氧化性可作為天然抗氧化劑，延長食品的保質(zhì)期，保持食品的色澤、風(fēng)味和營養(yǎng)成分。角鯊烯還具有一定的保健功能，可添加到功能性食品中，滿足消費(fèi)者對(duì)健康食品的需求。在化妝品領(lǐng)域，角鯊烯具有良好的皮膚滲透性和保濕性，能夠滋潤肌膚，防止皮膚干燥、粗糙，使皮膚保持柔軟、光滑和彈性。角鯊烯還能夠抑制酪氨酸酶的活性，減少黑色素的生成，具有美白祛斑的功效。盡管角鯊烯具有眾多優(yōu)良特性，但由于其自身存在一些缺陷，在實(shí)際應(yīng)用中受到了一定限制。角鯊烯化學(xué)性質(zhì)活潑，分子結(jié)構(gòu)中含有多個(gè)不飽和雙鍵，在光、熱、氧等外界因素的作用下，極易發(fā)生氧化反應(yīng)，導(dǎo)致其品質(zhì)下降，失去原有的生理活性。角鯊烯難溶于水，這使其在水相體系中的應(yīng)用受到極大制約，限制了其在一些食品、藥品和化妝品中的應(yīng)用范圍。角鯊烯的生物利用率較低，口服后在胃腸道中的吸收效果不理想，無法充分發(fā)揮其生理功能。為了克服角鯊烯的上述缺陷，提高其穩(wěn)定性、溶解性和生物利用率，微膠囊化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。微膠囊化是指將固體、液體或氣體等芯材物質(zhì)包裹在一種微小的膠囊內(nèi)，形成一種具有半透性或密封囊膜的微型粒子的技術(shù)。通過微膠囊化，角鯊烯被包裹在壁材內(nèi)部，與外界環(huán)境隔離，從而有效避免了光、熱、氧等因素的影響，提高了其穩(wěn)定性。微膠囊化還可以改善角鯊烯的溶解性，使其能夠更好地分散在水相體系中，拓展了其應(yīng)用領(lǐng)域。微膠囊化可以控制角鯊烯的釋放速度和釋放部位，提高其生物利用率，使其能夠更有效地發(fā)揮生理功能。復(fù)凝聚法作為一種常用的微膠囊制備方法，具有操作簡單、成本低廉、包埋率高、對(duì)芯材適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。復(fù)凝聚法制備微膠囊的基本原理是利用兩種帶有相反電荷的高分子材料作為壁材，在一定條件下，兩種壁材分子間發(fā)生靜電相互作用，形成復(fù)合物，從而使壁材溶解度降低，發(fā)生凝聚，包裹芯材形成微膠囊。在眾多復(fù)凝聚體系中，明膠-阿拉伯膠復(fù)凝聚體系是研究最為廣泛、應(yīng)用最為成熟的體系之一。明膠是一種天然高分子蛋白質(zhì)，具有良好的生物相容性、生物降解性和乳化性；阿拉伯膠是一種天然多糖，具有良好的水溶性、乳化性和穩(wěn)定性。兩者結(jié)合作為壁材，能夠充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，制備出性能優(yōu)良的微膠囊。本研究旨在采用復(fù)凝聚法制備角鯊烯微膠囊，通過系統(tǒng)研究壁材組成、pH值、芯壁比、壁材濃度、攪拌速度、乳化速度等因素對(duì)微膠囊制備的影響，優(yōu)化制備工藝，獲得包埋率高、穩(wěn)定性好、粒徑均勻的角鯊烯微膠囊。對(duì)所制備的角鯊烯微膠囊的物化性質(zhì)、釋放動(dòng)力學(xué)和貯藏穩(wěn)定性進(jìn)行深入研究，全面評(píng)價(jià)其性能，為角鯊烯微膠囊在食品、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。本研究對(duì)于拓展角鯊烯的應(yīng)用范圍，提高其經(jīng)濟(jì)價(jià)值，推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀角鯊烯微膠囊的制備及性質(zhì)研究在國內(nèi)外都受到了廣泛關(guān)注，眾多學(xué)者圍繞不同制備方法、壁材選擇、工藝優(yōu)化以及微膠囊性能表征等方面展開了深入研究。在國外，早在20世紀(jì)中葉，微膠囊技術(shù)就已興起，隨后逐漸應(yīng)用于角鯊烯的包埋研究。早期研究主要集中在探索微膠囊化對(duì)角鯊烯穩(wěn)定性的提升，通過將角鯊烯包裹在壁材內(nèi)，有效減少了其與氧氣、光照等外界因素的接觸，顯著延緩了角鯊烯的氧化變質(zhì)。隨著研究的深入，對(duì)微膠囊制備工藝的精細(xì)化控制成為重點(diǎn)。有學(xué)者運(yùn)用噴霧干燥法制備角鯊烯微膠囊，系統(tǒng)研究了進(jìn)風(fēng)溫度、進(jìn)料速度等工藝參數(shù)對(duì)微膠囊形態(tài)、粒徑分布和包埋率的影響。研究發(fā)現(xiàn)，進(jìn)風(fēng)溫度過高會(huì)導(dǎo)致角鯊烯揮發(fā)損失增加，包埋率下降；而進(jìn)料速度過快則會(huì)使微膠囊粒徑分布不均勻。在壁材選擇方面，國外學(xué)者嘗試了多種天然和合成高分子材料。例如，采用海藻酸鈉與殼聚糖作為復(fù)合壁材，利用兩者之間的靜電相互作用形成穩(wěn)定的微膠囊結(jié)構(gòu)。這種壁材組合不僅具有良好的生物相容性和生物降解性，還能通過調(diào)節(jié)兩者的比例來優(yōu)化微膠囊的性能。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)海藻酸鈉與殼聚糖的質(zhì)量比為2:1時(shí)，制備得到的角鯊烯微膠囊包埋率最高，穩(wěn)定性最佳。在國內(nèi)，角鯊烯微膠囊的研究起步相對(duì)較晚，但近年來發(fā)展迅速。國內(nèi)學(xué)者在借鑒國外研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國豐富的天然資源，開展了具有特色的研究工作。在復(fù)凝聚法制備角鯊烯微膠囊方面，對(duì)明膠-阿拉伯膠復(fù)凝聚體系進(jìn)行了大量研究。通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交試驗(yàn)，深入探究了壁材組成、pH值、芯壁比、壁材濃度等因素對(duì)微膠囊制備的影響。研究表明，壁材組成直接影響微膠囊的成囊效果和性能，當(dāng)明膠與阿拉伯膠的質(zhì)量比為3:2時(shí)，微膠囊的包埋率和穩(wěn)定性達(dá)到較好水平；pH值在4.0-4.5范圍內(nèi)時(shí)，復(fù)凝聚反應(yīng)最充分，有利于形成結(jié)構(gòu)緊密的微膠囊。除了傳統(tǒng)的明膠-阿拉伯膠體系，國內(nèi)學(xué)者還積極探索新型壁材。有研究利用大豆分離蛋白與果膠作為復(fù)合壁材制備角鯊烯微膠囊。大豆分離蛋白富含多種氨基酸，具有良好的乳化性和凝膠性；果膠是一種天然多糖，具有良好的水溶性和穩(wěn)定性。兩者復(fù)合作為壁材，制備出的微膠囊具有較高的包埋率和良好的抗氧化性能。在微膠囊性質(zhì)研究方面，國內(nèi)學(xué)者綜合運(yùn)用多種現(xiàn)代分析技術(shù)，如掃描電子顯微鏡（SEM）、傅里葉變換紅外光譜（FTIR）、熱重分析（TG）等，對(duì)微膠囊的形態(tài)結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成和熱穩(wěn)定性進(jìn)行了全面表征。通過SEM觀察發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化工藝條件下制備的角鯊烯微膠囊呈球形，表面光滑，粒徑分布均勻；FTIR分析證實(shí)了壁材與芯材之間存在相互作用，形成了穩(wěn)定的微膠囊結(jié)構(gòu)；TG分析表明微膠囊具有較好的熱穩(wěn)定性，能夠在一定溫度范圍內(nèi)保持結(jié)構(gòu)完整。盡管國內(nèi)外在角鯊烯微膠囊的制備及性質(zhì)研究方面取得了一定成果，但仍存在一些不足之處。部分研究僅關(guān)注單一制備方法或壁材體系，對(duì)多種方法和壁材的綜合比較研究較少。目前的研究大多集中在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模，如何實(shí)現(xiàn)角鯊烯微膠囊的工業(yè)化生產(chǎn)，還需要進(jìn)一步解決工藝放大、成本控制和質(zhì)量穩(wěn)定性等問題。對(duì)于微膠囊在復(fù)雜環(huán)境下的長期穩(wěn)定性和釋放行為，以及其在體內(nèi)的生物利用度和作用機(jī)制等方面的研究還不夠深入。未來的研究可以朝著優(yōu)化制備工藝、開發(fā)新型壁材、深入探究微膠囊性能和作用機(jī)制以及推動(dòng)工業(yè)化應(yīng)用等方向展開。1.3研究目標(biāo)與內(nèi)容本研究旨在采用復(fù)凝聚法制備角鯊烯微膠囊，通過系統(tǒng)研究相關(guān)因素對(duì)制備過程的影響，優(yōu)化制備工藝，獲得性能優(yōu)良的角鯊烯微膠囊，并對(duì)其物化性質(zhì)、釋放動(dòng)力學(xué)和貯藏穩(wěn)定性進(jìn)行深入研究，為其在食品、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。具體研究內(nèi)容如下：角鯊烯微膠囊的制備工藝研究：以明膠-阿拉伯膠為復(fù)合壁材，角鯊烯為芯材，采用復(fù)凝聚法制備角鯊烯微膠囊。通過單因素實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)考察壁材組成（明膠與阿拉伯膠的質(zhì)量比）、pH值、芯壁比（角鯊烯與壁材的質(zhì)量比）、壁材濃度、攪拌速度、乳化速度等因素對(duì)微膠囊包埋率、載藥量和粒徑大小的影響。在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步優(yōu)化制備工藝參數(shù)，確定最佳制備工藝條件，以獲得包埋率高、穩(wěn)定性好、粒徑均勻的角鯊烯微膠囊。角鯊烯微膠囊的物化性質(zhì)研究：對(duì)優(yōu)化工藝條件下制備的角鯊烯微膠囊進(jìn)行物化性質(zhì)表征，包括水分含量、形態(tài)與結(jié)構(gòu)、粒徑分布、紅外光譜（FTIR）、熱重分析（TG）、示差掃描量熱分析（DSC）和氧化穩(wěn)定性等。利用水分測(cè)定儀測(cè)定微膠囊的水分含量，評(píng)估其吸濕性能；采用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察微膠囊的形態(tài)與結(jié)構(gòu)，分析其表面形貌和內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征；運(yùn)用激光粒度分析儀測(cè)定微膠囊的粒徑分布，了解其粒徑大小和分布均勻性；通過FTIR分析，研究壁材與芯材之間的相互作用，確定微膠囊的化學(xué)結(jié)構(gòu)；利用TG和DSC分析，探究微膠囊的熱穩(wěn)定性和熱行為，評(píng)估其在不同溫度條件下的穩(wěn)定性；通過加速氧化實(shí)驗(yàn)，測(cè)定微膠囊在不同時(shí)間和溫度下的過氧化值和酸價(jià)，研究其氧化穩(wěn)定性，評(píng)估其在貯藏過程中的品質(zhì)變化。角鯊烯微膠囊的釋放動(dòng)力學(xué)與貯藏穩(wěn)定性研究：模擬人體胃腸道環(huán)境，研究角鯊烯微膠囊在胃液和腸液中的釋放行為，建立釋放動(dòng)力學(xué)模型，分析其釋放機(jī)制和影響因素。將微膠囊分別置于模擬胃液和模擬腸液中，在特定溫度和攪拌條件下，定時(shí)取樣，采用高效液相色譜（HPLC）等分析方法測(cè)定釋放出的角鯊烯含量，繪制釋放曲線，根據(jù)不同的釋放動(dòng)力學(xué)模型（如零級(jí)動(dòng)力學(xué)模型、一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型、Higuchi模型等）對(duì)釋放數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，確定最佳擬合模型，深入探討微膠囊的釋放機(jī)制?？疾旖酋徬┪⒛z囊在不同貯藏條件（溫度、濕度、光照等）下的穩(wěn)定性，測(cè)定其在貯藏過程中的包埋率、過氧化值、酸價(jià)等指標(biāo)的變化，評(píng)估其貯藏穩(wěn)定性，為其實(shí)際應(yīng)用提供貯藏條件參考。將微膠囊分別置于不同溫度（如4℃、25℃、37℃）、濕度（如30%RH、50%RH、70%RH）和光照（避光、自然光、紫外光）條件下貯藏，定期取樣，測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)，分析貯藏條件對(duì)微膠囊穩(wěn)定性的影響規(guī)律，確定最佳貯藏條件。角鯊烯微膠囊的應(yīng)用研究：探索角鯊烯微膠囊在食品、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用，評(píng)估其應(yīng)用效果。在食品領(lǐng)域，將角鯊烯微膠囊添加到飲料、乳制品、烘焙食品等中，研究其對(duì)食品品質(zhì)、口感和保質(zhì)期的影響，評(píng)估其作為食品添加劑的可行性和應(yīng)用效果。在醫(yī)藥領(lǐng)域，研究角鯊烯微膠囊在藥物制劑中的應(yīng)用，如制備角鯊烯微膠囊片劑、膠囊劑、口服液等，考察其在體內(nèi)的吸收、分布、代謝和排泄情況，評(píng)估其生物利用度和藥效學(xué)效果。在化妝品領(lǐng)域，將角鯊烯微膠囊添加到護(hù)膚品、彩妝等中，研究其對(duì)皮膚的保濕、滋潤、美白、抗氧化等功效，評(píng)估其在化妝品中的應(yīng)用價(jià)值和安全性。1.4研究方法與技術(shù)路線研究方法：文獻(xiàn)研究法：廣泛查閱國內(nèi)外關(guān)于角鯊烯、微膠囊技術(shù)、復(fù)凝聚法等方面的文獻(xiàn)資料，了解研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，為本研究提供理論基礎(chǔ)和研究思路。通過對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的綜合分析，掌握角鯊烯的性質(zhì)、應(yīng)用領(lǐng)域以及存在的問題，熟悉微膠囊技術(shù)的原理、制備方法和應(yīng)用現(xiàn)狀，深入了解復(fù)凝聚法的基本原理、影響因素和研究進(jìn)展，從而明確本研究的切入點(diǎn)和重點(diǎn)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)研究法：采用復(fù)凝聚法進(jìn)行角鯊烯微膠囊的制備實(shí)驗(yàn)，通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交試驗(yàn)，系統(tǒng)研究壁材組成、pH值、芯壁比、壁材濃度、攪拌速度、乳化速度等因素對(duì)微膠囊包埋率、載藥量和粒徑大小的影響。在單因素實(shí)驗(yàn)中，每次只改變一個(gè)因素，固定其他因素，研究該因素對(duì)微膠囊性能的影響規(guī)律。在正交試驗(yàn)中，通過合理設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，同時(shí)考察多個(gè)因素及其交互作用對(duì)微膠囊性能的影響，確定最佳制備工藝條件。對(duì)制備得到的角鯊烯微膠囊進(jìn)行物化性質(zhì)表征、釋放動(dòng)力學(xué)研究和貯藏穩(wěn)定性研究，采用多種現(xiàn)代分析技術(shù)，如掃描電子顯微鏡（SEM）、傅里葉變換紅外光譜（FTIR）、熱重分析（TG）、示差掃描量熱分析（DSC）、高效液相色譜（HPLC）等，全面分析微膠囊的性能。利用SEM觀察微膠囊的形態(tài)與結(jié)構(gòu)，分析其表面形貌和內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征；通過FTIR分析，研究壁材與芯材之間的相互作用，確定微膠囊的化學(xué)結(jié)構(gòu)；利用TG和DSC分析，探究微膠囊的熱穩(wěn)定性和熱行為，評(píng)估其在不同溫度條件下的穩(wěn)定性；采用HPLC測(cè)定微膠囊在不同環(huán)境下的釋放量，研究其釋放動(dòng)力學(xué)和釋放機(jī)制。數(shù)據(jù)分析法：運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，包括數(shù)據(jù)的整理、統(tǒng)計(jì)描述、顯著性檢驗(yàn)等。通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，明確各因素對(duì)微膠囊性能的影響程度和顯著性，確定最佳制備工藝條件和微膠囊的性能參數(shù)。利用Origin、SPSS等數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖和統(tǒng)計(jì)分析，直觀展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提高數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性和效率。技術(shù)路線：技術(shù)路線圖清晰展示了本研究從材料準(zhǔn)備到結(jié)果分析的完整流程，具體如下：材料準(zhǔn)備：采購角鯊烯、明膠、阿拉伯膠等實(shí)驗(yàn)所需材料和試劑，并進(jìn)行預(yù)處理，確保材料的質(zhì)量和純度符合實(shí)驗(yàn)要求。對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備進(jìn)行調(diào)試和校準(zhǔn)，保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。微膠囊制備：將角鯊烯與適量的乳化劑混合，形成油相；將明膠和阿拉伯膠按一定比例溶解于水中，形成水相。在一定溫度和攪拌條件下，將油相緩慢加入水相中，進(jìn)行乳化處理，得到穩(wěn)定的乳液。調(diào)節(jié)乳液的pH值，引發(fā)復(fù)凝聚反應(yīng)，使壁材凝聚包裹角鯊烯形成微膠囊。通過單因素實(shí)驗(yàn)，分別考察壁材組成（明膠與阿拉伯膠的質(zhì)量比）、pH值、芯壁比（角鯊烯與壁材的質(zhì)量比）、壁材濃度、攪拌速度、乳化速度等因素對(duì)微膠囊包埋率、載藥量和粒徑大小的影響。在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，進(jìn)一步優(yōu)化制備工藝參數(shù)，確定最佳制備工藝條件。性能表征：對(duì)優(yōu)化工藝條件下制備的角鯊烯微膠囊進(jìn)行物化性質(zhì)表征，包括水分含量、形態(tài)與結(jié)構(gòu)、粒徑分布、紅外光譜（FTIR）、熱重分析（TG）、示差掃描量熱分析（DSC）和氧化穩(wěn)定性等。利用水分測(cè)定儀測(cè)定微膠囊的水分含量，評(píng)估其吸濕性能；采用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察微膠囊的形態(tài)與結(jié)構(gòu)，分析其表面形貌和內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征；運(yùn)用激光粒度分析儀測(cè)定微膠囊的粒徑分布，了解其粒徑大小和分布均勻性；通過FTIR分析，研究壁材與芯材之間的相互作用，確定微膠囊的化學(xué)結(jié)構(gòu)；利用TG和DSC分析，探究微膠囊的熱穩(wěn)定性和熱行為，評(píng)估其在不同溫度條件下的穩(wěn)定性；通過加速氧化實(shí)驗(yàn)，測(cè)定微膠囊在不同時(shí)間和溫度下的過氧化值和酸價(jià)，研究其氧化穩(wěn)定性，評(píng)估其在貯藏過程中的品質(zhì)變化。釋放動(dòng)力學(xué)與貯藏穩(wěn)定性研究：模擬人體胃腸道環(huán)境，研究角鯊烯微膠囊在胃液和腸液中的釋放行為，建立釋放動(dòng)力學(xué)模型，分析其釋放機(jī)制和影響因素。將微膠囊分別置于模擬胃液和模擬腸液中，在特定溫度和攪拌條件下，定時(shí)取樣，采用高效液相色譜（HPLC）等分析方法測(cè)定釋放出的角鯊烯含量，繪制釋放曲線，根據(jù)不同的釋放動(dòng)力學(xué)模型（如零級(jí)動(dòng)力學(xué)模型、一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型、Higuchi模型等）對(duì)釋放數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，確定最佳擬合模型，深入探討微膠囊的釋放機(jī)制?？疾旖酋徬┪⒛z囊在不同貯藏條件（溫度、濕度、光照等）下的穩(wěn)定性，測(cè)定其在貯藏過程中的包埋率、過氧化值、酸價(jià)等指標(biāo)的變化，評(píng)估其貯藏穩(wěn)定性，為其實(shí)際應(yīng)用提供貯藏條件參考。將微膠囊分別置于不同溫度（如4℃、25℃、37℃）、濕度（如30%RH、50%RH、70%RH）和光照（避光、自然光、紫外光）條件下貯藏，定期取樣，測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)，分析貯藏條件對(duì)微膠囊穩(wěn)定性的影響規(guī)律，確定最佳貯藏條件。結(jié)果分析與討論：對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合分析和討論，總結(jié)各因素對(duì)微膠囊制備和性能的影響規(guī)律，評(píng)估微膠囊的性能優(yōu)劣，探討微膠囊在食品、醫(yī)藥、化妝品等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，優(yōu)化微膠囊的制備工藝和性能，為其實(shí)際應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。二、復(fù)凝聚法制備角鯊烯微膠囊的理論基礎(chǔ)2.1角鯊烯概述角鯊烯（Squalene），作為一種在生命科學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域備受矚目的天然有機(jī)化合物，具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。其化學(xué)名稱為2,6,10,15,19,23-六甲基-2,6,10,14,18,22-二十四碳六烯，分子式為C_{30}H_{50}，相對(duì)分子質(zhì)量為410.7。從結(jié)構(gòu)上看，角鯊烯是一種高度不飽和的直鏈三萜類化合物，由6個(gè)異戊二烯單元以全反式結(jié)構(gòu)首尾相連而成，分子中含有6個(gè)共軛雙鍵。這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)賦予了角鯊烯許多特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)。在物理性質(zhì)方面，角鯊烯在常溫下呈現(xiàn)為無色透明的油狀液體，具有較低的凝固點(diǎn)（-75℃）和較高的沸點(diǎn)（常壓下350℃沸騰并部分分解；在266.64Pa、2266.44Pa和3300Pa下的沸點(diǎn)分別為241℃、280℃和284℃）。它不溶于水，難溶于甲醇、乙醇和冰醋酸等極性較小的有機(jī)溶劑，但易溶于乙醚、石油醚、丙酮、四氯化碳等非極性或弱極性有機(jī)溶劑。角鯊烯具有令人愉快的氣味，然而，由于其分子中的雙鍵極易被氧化，在空氣中放置一段時(shí)間后，會(huì)因氧化而產(chǎn)生特殊的臭氣。從化學(xué)性質(zhì)來講，角鯊烯分子中的多個(gè)雙鍵使其化學(xué)性質(zhì)極為活潑，具有很強(qiáng)的反應(yīng)活性。在光、熱、氧等外界因素的作用下，角鯊烯容易發(fā)生氧化反應(yīng)，形成各種氧化產(chǎn)物，從而導(dǎo)致其品質(zhì)下降，失去原有的生理活性。角鯊烯可以與氧氣發(fā)生自動(dòng)氧化反應(yīng)，生成過氧化物，這些過氧化物進(jìn)一步分解，會(huì)產(chǎn)生醛、酮、酸等小分子化合物，不僅使角鯊烯的氣味發(fā)生改變，還會(huì)影響其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用效果。角鯊烯還能夠發(fā)生加氫反應(yīng)，在鎳、鉑等金屬催化劑的作用下，與氫氣加成生成角鯊?fù)?。角鯊烯易環(huán)化成二環(huán)、四環(huán)、五環(huán)等三萜類化合物，通過化學(xué)反應(yīng)，角鯊烯可以轉(zhuǎn)變成羊毛甾醇，溝通了萜類化合物與甾體化合物之間的密切生源關(guān)系。角鯊烯在自然界中分布廣泛，其來源主要包括以下幾個(gè)方面。海洋生物是角鯊烯的重要來源之一，尤其是深海鯊魚的肝臟，其中角鯊烯的含量較高，不同種類的深海鯊魚肝油中，角鯊烯含量范圍從15%-69%不等。這是因?yàn)轷忯~在深海環(huán)境中生存，需要角鯊烯來提供能量和維持生理功能。一些植物油中也含有一定量的角鯊烯，如橄欖油、米糠油、麥胚油等。橄欖油中的角鯊烯含量相對(duì)較高，這也是橄欖油具有良好抗氧化性能和營養(yǎng)價(jià)值的原因之一。某些微生物，如酵母菌、霉菌等，在特定的培養(yǎng)條件下也能夠合成角鯊烯。利用微生物發(fā)酵生產(chǎn)角鯊烯具有可持續(xù)性和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，近年來受到了越來越多的關(guān)注。角鯊烯具有多種重要的生理活性，在醫(yī)學(xué)、食品和化妝品等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，角鯊烯具有出色的抗氧化性能，能夠有效清除體內(nèi)自由基，減少氧化應(yīng)激對(duì)細(xì)胞的損傷。研究表明，角鯊烯可以降低血液中的膽固醇和甘油三酯水平，抑制血小板聚集，改善血管內(nèi)皮功能，進(jìn)而降低心血管疾病的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。角鯊烯還能夠增強(qiáng)機(jī)體免疫力，激活免疫細(xì)胞，提高機(jī)體對(duì)病原體的抵抗力，有助于預(yù)防和治療感染性疾病。在抗癌和抗腫瘤方面，角鯊烯具有極強(qiáng)的供氧能力，可抑制癌細(xì)胞生成，防止癌細(xì)胞擴(kuò)散和因化療而使白細(xì)胞減少，對(duì)胃癌、食道癌、肺癌、卵巢癌等具有明顯的療效。在食品領(lǐng)域，角鯊烯因其抗氧化性可作為天然抗氧化劑，延長食品的保質(zhì)期，保持食品的色澤、風(fēng)味和營養(yǎng)成分。角鯊烯還具有一定的保健功能，可添加到功能性食品中，滿足消費(fèi)者對(duì)健康食品的需求。在化妝品領(lǐng)域，角鯊烯具有良好的皮膚滲透性和保濕性，能夠滋潤肌膚，防止皮膚干燥、粗糙，使皮膚保持柔軟、光滑和彈性。角鯊烯還能夠抑制酪氨酸酶的活性，減少黑色素的生成，具有美白祛斑的功效。盡管角鯊烯具有眾多優(yōu)良特性，但在實(shí)際應(yīng)用中，由于其自身存在一些缺陷，受到了一定限制。角鯊烯化學(xué)性質(zhì)活潑，分子結(jié)構(gòu)中含有多個(gè)不飽和雙鍵，在光、熱、氧等外界因素的作用下，極易發(fā)生氧化反應(yīng)，導(dǎo)致其品質(zhì)下降，失去原有的生理活性。這使得角鯊烯在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中需要嚴(yán)格控制條件，增加了成本和難度。角鯊烯難溶于水，這使其在水相體系中的應(yīng)用受到極大制約，限制了其在一些食品、藥品和化妝品中的應(yīng)用范圍。例如，在飲料、口服液等水基產(chǎn)品中，角鯊烯難以均勻分散，影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性和口感。角鯊烯的生物利用率較低，口服后在胃腸道中的吸收效果不理想，無法充分發(fā)揮其生理功能。這可能是由于角鯊烯的疏水性導(dǎo)致其在胃腸道中難以溶解和吸收，從而限制了其在醫(yī)藥和保健品領(lǐng)域的應(yīng)用。為了克服角鯊烯的上述缺陷，提高其穩(wěn)定性、溶解性和生物利用率，微膠囊化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。2.2微膠囊技術(shù)微膠囊技術(shù)作為一種在材料科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的技術(shù)，具有獨(dú)特的原理和應(yīng)用價(jià)值。從定義上講，微膠囊是一種具有聚合物壁殼的微型容器或包裹體，由芯材和壁材構(gòu)成，具有核-殼結(jié)構(gòu)。它通常以天然或合成高分子材料作為壁材，通過薄膜的形式覆蓋在芯材表面，形成一個(gè)直徑為1-5000nm的微型膠囊，使芯材與外界環(huán)境隔絕起來，并在一定時(shí)間或者特定的環(huán)境條件下將目標(biāo)芯材釋放出來。這種技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)物質(zhì)的隔離、保護(hù)、緩釋等功能，在多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。微膠囊的結(jié)構(gòu)與組成是其實(shí)現(xiàn)各種功能的基礎(chǔ)。微膠囊主要由壁材與芯材兩部分組成。被包裹在微膠囊內(nèi)部的成分稱為芯材，其物理狀態(tài)可以為固體、液體甚至氣體。在食品行業(yè)中，作為芯材的物質(zhì)主要為食品添加劑、生物活性物質(zhì)、益生菌、風(fēng)味物質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)等。芯材絕大多數(shù)為對(duì)外界環(huán)境較為敏感、較不穩(wěn)定的物質(zhì)，需要通過微膠囊化來提高其穩(wěn)定性和應(yīng)用效果。包裹在外面的成膜材料稱為壁材，大多由高分子化合物組成。理想的微膠囊壁材應(yīng)不與芯材物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，且要具有一定的機(jī)械強(qiáng)度、溶解度、流動(dòng)性、乳化性、滲透性和穩(wěn)定性，無刺激性氣味，無毒且價(jià)格適宜。常用的壁材分為天然高分子材料和人工合成高分子材料。天然高分子材料毒性較小，黏度大，可降解，如植物膠類（如阿拉伯膠、果膠）黏度大，成膜性好，穩(wěn)定性高；糖類（如麥芽糖、蔗糖、殼聚糖）具有良好的溶解性，但成膜性較差；淀粉及其衍生物類（如羧甲基淀粉、低聚糖）來源廣泛，無污染；糊精類（如麥芽糊精、環(huán)糊精）具有很好的耐熱性；纖維素類（如羧甲基纖維素、乙基纖維素）毒性小，黏度大，但不耐高溫。人工合成高分子材料強(qiáng)度高，易修飾，但生物相容性較差。此外，芯材和壁材也具有相互選擇性，通常情況下，油溶性的壁材可用于包裹水溶性的芯材，水溶性的壁材則包裹油溶性的芯材，在油相和水相之間形成的表面張力使溶液形成穩(wěn)定的油包水或水包油體系。微膠囊具有多種重要作用，這些作用使其在眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。微膠囊化后囊壁內(nèi)外物質(zhì)隔離，能阻止活性物質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)某種物質(zhì)的含量。一般來說，微膠囊的體積小，比表面積大，有利于芯材釋放。但有時(shí)又希望它緩慢釋放，因此可以通過改變壁材來控制囊芯物質(zhì)的釋放速度，使其在一定條件下即刻釋放出來，或特定的速度在一段時(shí)間內(nèi)逐漸釋放出來，或隨著條件的改變而吸收或釋放某種物質(zhì)，以達(dá)到調(diào)節(jié)的目的。易揮發(fā)、易氧化、光敏性和熱敏性的物質(zhì)經(jīng)微膠囊化后，可避免直接與光、熱或空氣接觸，抑制其揮發(fā)、氧化，降低光（熱）敏性。角鯊烯化學(xué)性質(zhì)活潑，易氧化，通過微膠囊化可以有效提高其穩(wěn)定性，延長其保存期限。微膠囊化可掩蓋配合劑的不良味道或氣味，對(duì)環(huán)境有害的配合劑經(jīng)微膠囊化后，可以減少其對(duì)設(shè)備的損壞和人員的損傷，保護(hù)環(huán)境。將液態(tài)物質(zhì)（或氣態(tài)物質(zhì)）微膠囊化后，可得到微細(xì)的粉狀物質(zhì)，在外形及使用上具有固體特征，但其內(nèi)部仍然是液體（或氣體），因而仍具有原來液體（或氣體）的性質(zhì)。物質(zhì)的表觀密度經(jīng)微膠囊化后可以變小，也可制成含有空氣或空心的微膠囊而使體積增大。通過微膠囊化可以改變物質(zhì)對(duì)所處介質(zhì)的親合性，常用的方法是將親水性配合劑用壁材微膠囊化，使其變得疏水，增加了親水性配合劑與疏水性材料的親和力。微膠囊的制備涉及到高分子化學(xué)、材料化學(xué)、膠體化學(xué)、分散干燥技術(shù)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，具體的制備方法多種多樣。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前有200多種微膠囊化方法。根據(jù)微膠囊的性質(zhì)和形成機(jī)理，可分為物理法、化學(xué)法和物理化學(xué)法。物理法主要包括噴霧干燥法、噴霧凝凍法、空氣懸浮法、真空蒸發(fā)沉積法、靜電結(jié)合法等。噴霧干燥法是用單一工序?qū)⑷芤骸⑷橐?、懸浮液或漿狀液加工成粉狀干燥制品的一種干燥方法。其原理是壁材在遇熱時(shí)形成一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，起著篩分作用。在微膠囊化過程中，將芯材與壁材的混合溶液通過噴頭噴入熱空氣流中，溶劑迅速蒸發(fā)，壁材固化形成微膠囊。該方法具有干燥速度快、效率高、連續(xù)生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，適用于對(duì)熱穩(wěn)定性較好的芯材。噴霧凝凍法是將芯材分散于熔融的囊中，然后將此混合物噴霧于冷氣流中，則使囊膜凝固而成微囊。凡蠟類、脂肪酸和脂肪醇等，在室溫為固體，但在較高溫度能熔融的囊材，均可采用噴霧凝凍法?？諝鈶腋》ㄓ址Q流化床包衣法，是將芯材懸浮在熱空氣流中，壁材溶液通過噴霧裝置噴入流化床中，在芯材表面沉積并固化形成微膠囊。該方法可制備粒徑較大的微膠囊，且微膠囊的包衣均勻性較好。真空蒸發(fā)沉積法是在真空條件下，將壁材蒸發(fā)并沉積在芯材表面形成微膠囊。靜電結(jié)合法是利用靜電作用使壁材與芯材結(jié)合形成微膠囊?；瘜W(xué)法主要包括界面聚合法、原位聚合法、分子包囊法和輻射包囊法等。界面聚合法是將囊心物加入含包囊單體的溶液中分散，包囊單體在囊心物的界面上聚合，成膜包封囊心物形成微膠囊。該方法通過適宜的乳化劑形成油/水乳液或水/油乳液，使被包囊物乳化，加入反應(yīng)物以引發(fā)聚合，在液滴表面形成聚合物膜，最后微膠囊從油相或水相中分離。作壁材的單體要求均是多官能度的，如多元胺、多異氰酸酯、多元醇等。反應(yīng)單體的結(jié)構(gòu)、比例不同，制備的微膠囊性能也不相同。界面聚合法的優(yōu)點(diǎn)是包封率高，能很好地保護(hù)活性物，但缺點(diǎn)是要求被包裹物能耐酸堿性，不能與單體發(fā)生反應(yīng)。原位聚合法是在芯材周圍的介質(zhì)中，單體發(fā)生聚合反應(yīng)形成壁材，將芯材包裹起來。分子包囊法是利用分子間的相互作用，如氫鍵、范德華力等，將芯材包埋在壁材分子形成的空腔中。輻射包囊法是用γ射線等輻射源照射含有壁材和芯材的體系，使壁材發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成微膠囊。物理化學(xué)法主要包括水相分離法、油相分離法、擠壓法、囊心交換法、熔化分散法、復(fù)相乳液法等。相分離法又稱凝聚法，是將芯材料乳化或分散在溶有壁材的連續(xù)相中，然后采用某種方法使壁材溶解度降低并從連續(xù)相中分離出來，形成黏稠的液相，包裹在芯材料上形成微膠囊。根據(jù)包囊材料在水中溶解度的不同，可將相分離法分為水相相分離法和油相相分離法。水相分離法適用于油溶性固體或液體的微膠囊分離。在溶有高分子包囊材料的水溶液中加入油溶性囊心物分散，再加入強(qiáng)親水性非電解質(zhì)（乙醇、丙酮）或強(qiáng)親水性電解質(zhì)（硫酸鈉、硫酸銨）凝聚劑，使大量的水與凝聚劑結(jié)合，由此導(dǎo)致高分子包囊材料溶解度降低，凝聚分離出來形成微膠囊，這種方法屬于水相分離法中的單凝聚法。與之相對(duì)應(yīng)的為水相分離的復(fù)凝聚法，它利用兩種帶相反電荷的高分子包囊材料的互相交聯(lián)，使包囊材料溶解度降低，而從溶液中凝聚析出微膠囊。復(fù)凝聚法常用明膠、阿拉伯膠為囊材，在明膠與阿拉伯膠混合的水溶液中，調(diào)節(jié)pH約為4.0時(shí)，明膠和阿拉伯膠因荷電相反而中和形成復(fù)合物，其溶解度降低，自體系中凝聚成囊析出，再加入固化劑甲醛，甲醛與明膠產(chǎn)生胺醛縮合反應(yīng)，明膠分子交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，保持微囊的形狀，成為不可逆的微囊。油相分離法與水相分離法相反，囊心物為水溶性或親水性固體及液體，分散于溶有高分子包囊材料的有機(jī)溶液中，通過加入對(duì)高分子包囊材料為非溶劑或不良溶劑的試劑后，包囊材料溶解度降低而分離出微膠囊。同理，有機(jī)相分離法也包括單凝聚法和復(fù)凝聚法。擠壓法是將芯材與壁材的混合物通過具有一定孔徑的模具擠出，形成微膠囊。囊心交換法是先制備含有一種芯材的微膠囊，然后通過交換反應(yīng)，將原來的芯材替換為另一種芯材。熔化分散法是將壁材加熱熔化，將芯材分散在其中，然后冷卻固化形成微膠囊。復(fù)相乳液法是將芯材分散在一種乳液中，然后將這種乳液再分散在另一種連續(xù)相中，形成復(fù)相乳液，通過去除溶劑或使壁材固化等方法形成微膠囊。2.3復(fù)凝聚法原理復(fù)凝聚法作為一種在微膠囊制備領(lǐng)域具有重要地位的方法，其原理基于高分子材料的特殊性質(zhì)和相互作用。復(fù)凝聚法是指使用兩種帶相反電荷的高分子材料作為復(fù)合囊材，在一定條件下，通過改變體系的pH值、溫度或水溶液濃度等因素，使兩壁材相互作用形成一種復(fù)合物。由于這種復(fù)合物的形成，導(dǎo)致體系中壁材的溶解度下降，進(jìn)而凝聚析出，將芯材包裹起來形成微膠囊。在眾多復(fù)凝聚體系中，明膠-阿拉伯膠復(fù)凝聚體系是研究最為廣泛且應(yīng)用最為成熟的體系之一。這主要得益于明膠和阿拉伯膠各自獨(dú)特的性質(zhì)以及它們之間良好的協(xié)同作用。明膠是一種從動(dòng)物的皮、骨、腱等結(jié)締組織中提取的天然高分子蛋白質(zhì)。在水溶液中，明膠分子鏈上含有-NH_2和-COOH及其相應(yīng)解離基團(tuán)-NH_3^+與-COO^-。這些解離基團(tuán)的存在使得明膠的荷電情況受介質(zhì)pH值的影響顯著。當(dāng)pH值低于明膠的等電點(diǎn)時(shí)，-NH_3^+數(shù)目多于-COO^-，此時(shí)明膠溶液荷正電；而當(dāng)溶液pH高于明膠等電點(diǎn)時(shí)，-COO^-數(shù)目多于-NH_3^+，溶液荷負(fù)電。特別地，明膠溶液在pH4.0左右時(shí)，其正電荷達(dá)到最多。阿拉伯膠則是一種從阿拉伯樹等植物中提取的天然多糖。在水溶液中，阿拉伯膠分子鏈上含有-COOH和-COO^-，這使得阿拉伯膠整體具有負(fù)電荷。當(dāng)明膠與阿拉伯膠混合在水溶液中時(shí)，通過調(diào)節(jié)pH值至約4.0，明膠和阿拉伯膠因荷電相反而發(fā)生中和反應(yīng)。在這個(gè)過程中，明膠帶有的正電荷與阿拉伯膠帶有的負(fù)電荷相互吸引，促使兩者之間形成復(fù)合物。隨著復(fù)合物的不斷形成，體系中壁材的溶解度逐漸降低。當(dāng)溶解度降低到一定程度時(shí)，壁材就會(huì)從體系中凝聚出來，包裹住預(yù)先分散在體系中的芯材，從而形成微膠囊。以角鯊烯微膠囊的制備為例，在復(fù)凝聚法制備過程中，首先將角鯊烯作為芯材分散在含有明膠和阿拉伯膠的水溶液中。在合適的溫度和攪拌條件下，角鯊烯均勻地分布在水相中。然后，通過滴加適量的酸（如醋酸）來調(diào)節(jié)體系的pH值至4.0左右。此時(shí)，明膠和阿拉伯膠發(fā)生復(fù)凝聚反應(yīng)，形成的復(fù)合物逐漸凝聚在角鯊烯周圍，將其包裹起來。在這個(gè)過程中，溫度、攪拌速度等條件對(duì)復(fù)凝聚反應(yīng)也有重要影響。適宜的溫度能夠保證高分子材料的活性和分子間的相互作用，而合適的攪拌速度則有助于芯材的均勻分散以及壁材與芯材的充分接觸，從而提高微膠囊的形成效率和質(zhì)量。為了使形成的微膠囊結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，通常需要加入固化劑進(jìn)行固化處理。常用的固化劑為甲醛，甲醛與明膠能夠產(chǎn)生胺醛縮合反應(yīng)。在這個(gè)反應(yīng)中，甲醛分子與明膠分子中的氨基發(fā)生反應(yīng)，使明膠分子交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)能夠有效地保持微膠囊的形狀，使其成為不可逆的微囊。在加入甲醛進(jìn)行固化時(shí)，還需要調(diào)節(jié)介質(zhì)pH值至8-9，這樣的pH環(huán)境有利于胺醛縮合反應(yīng)進(jìn)行得更加完全。在實(shí)際操作中，可通過滴加適量的堿（如NaOH溶液）來調(diào)節(jié)pH值。通過這種固化處理，微膠囊的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性得到顯著提高，能夠更好地保護(hù)芯材，滿足不同應(yīng)用場景的需求。2.4影響復(fù)凝聚法制備角鯊烯微膠囊的因素在復(fù)凝聚法制備角鯊烯微膠囊的過程中，諸多因素會(huì)對(duì)微膠囊的質(zhì)量和性能產(chǎn)生顯著影響，深入研究這些因素對(duì)于優(yōu)化制備工藝、獲得高品質(zhì)的角鯊烯微膠囊至關(guān)重要。壁材組成是影響微膠囊制備的關(guān)鍵因素之一。在明膠-阿拉伯膠復(fù)凝聚體系中，明膠與阿拉伯膠的質(zhì)量比直接關(guān)系到壁材的性質(zhì)和微膠囊的形成效果。當(dāng)明膠與阿拉伯膠的質(zhì)量比過低時(shí)，體系中負(fù)電荷相對(duì)較多，不利于形成穩(wěn)定的復(fù)合物，導(dǎo)致微膠囊的包埋率較低；而當(dāng)質(zhì)量比過高時(shí)，可能會(huì)使壁材的溶解性變差，影響復(fù)凝聚反應(yīng)的進(jìn)行，同樣會(huì)降低微膠囊的包埋率。研究表明，當(dāng)明膠與阿拉伯膠的質(zhì)量比為3:2時(shí)，微膠囊的包埋率和穩(wěn)定性達(dá)到較好水平。這是因?yàn)樵谠摫壤?，明膠和阿拉伯膠能夠充分發(fā)生靜電相互作用，形成結(jié)構(gòu)緊密、穩(wěn)定性高的復(fù)合物，從而有效地包裹角鯊烯，提高微膠囊的包埋率和穩(wěn)定性。壁材組成還會(huì)影響微膠囊的粒徑大小和形態(tài)。不同的質(zhì)量比可能導(dǎo)致壁材在凝聚過程中的聚集方式和速度不同，進(jìn)而影響微膠囊的粒徑分布和表面形貌。pH值對(duì)復(fù)凝聚反應(yīng)的進(jìn)行起著至關(guān)重要的作用。在明膠-阿拉伯膠復(fù)凝聚體系中，pH值的變化會(huì)改變明膠和阿拉伯膠的荷電情況，從而影響兩者之間的靜電相互作用。當(dāng)pH值高于明膠的等電點(diǎn)時(shí)，明膠帶負(fù)電，與帶負(fù)電的阿拉伯膠相互排斥，無法形成復(fù)合物；而當(dāng)pH值低于明膠的等電點(diǎn)時(shí)，明膠帶正電，與阿拉伯膠的靜電吸引力增強(qiáng)。在pH值為4.0-4.5范圍內(nèi)時(shí)，復(fù)凝聚反應(yīng)最充分。此時(shí)，明膠所帶正電荷與阿拉伯膠所帶負(fù)電荷數(shù)量適中，兩者能夠充分中和形成復(fù)合物，溶解度降低而凝聚析出，有利于形成結(jié)構(gòu)緊密的微膠囊。若pH值過低，可能會(huì)導(dǎo)致明膠分子過度質(zhì)子化，電荷密度過高，使復(fù)合物的形成過于迅速，導(dǎo)致微膠囊粒徑分布不均勻，甚至出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象；而pH值過高，則復(fù)凝聚反應(yīng)不完全，微膠囊的包埋率和穩(wěn)定性會(huì)受到影響。芯壁比（角鯊烯與壁材的質(zhì)量比）也會(huì)對(duì)微膠囊的制備產(chǎn)生重要影響。當(dāng)芯壁比較小時(shí)，壁材相對(duì)較多，能夠充分包裹角鯊烯，有利于提高微膠囊的包埋率和穩(wěn)定性，但可能會(huì)導(dǎo)致微膠囊的載藥量較低，生產(chǎn)成本增加。當(dāng)芯壁比較大時(shí)，角鯊烯含量過高，壁材無法完全包裹，會(huì)使微膠囊的包埋率下降，且微膠囊的穩(wěn)定性也會(huì)受到影響。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)芯壁比為1:3-1:4時(shí)，微膠囊的包埋率和載藥量能夠達(dá)到較好的平衡。在該比例下，角鯊烯能夠被適量的壁材充分包裹，既保證了微膠囊的包埋率和穩(wěn)定性，又具有較高的載藥量，能夠滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。壁材濃度是影響微膠囊制備的另一個(gè)重要因素。壁材濃度過低，體系中壁材分子數(shù)量較少，復(fù)凝聚反應(yīng)生成的復(fù)合物量不足，難以完全包裹角鯊烯，導(dǎo)致微膠囊的包埋率較低。壁材濃度過高，體系的黏度增大，不利于角鯊烯的分散和壁材與芯材的充分接觸，會(huì)影響微膠囊的形成和質(zhì)量。合適的壁材濃度一般在2%-5%之間。在這個(gè)濃度范圍內(nèi)，壁材分子能夠充分溶解并均勻分散在體系中，與角鯊烯充分接觸，發(fā)生復(fù)凝聚反應(yīng)，形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、包埋率高的微膠囊。攪拌速度在微膠囊制備過程中也起著不可忽視的作用。攪拌速度過慢，體系中的角鯊烯和壁材難以充分混合均勻，導(dǎo)致芯材分散不均勻，影響微膠囊的粒徑分布和包埋率。攪拌速度過快，會(huì)產(chǎn)生較大的剪切力，可能會(huì)破壞已經(jīng)形成的微膠囊結(jié)構(gòu)，使微膠囊的粒徑變小，甚至導(dǎo)致微膠囊破裂，降低包埋率。適宜的攪拌速度一般在200-500r/min之間。在此攪拌速度下，既能保證角鯊烯和壁材充分混合，又能避免對(duì)微膠囊結(jié)構(gòu)造成破壞，有利于制備出粒徑均勻、包埋率高的微膠囊。乳化速度同樣對(duì)微膠囊的制備有著重要影響。乳化速度過慢，油相（角鯊烯）在水相（壁材溶液）中的分散效果不佳，形成的乳液不穩(wěn)定，會(huì)導(dǎo)致微膠囊的粒徑分布不均勻，包埋率降低。乳化速度過快，會(huì)使乳液中產(chǎn)生過多的小液滴，這些小液滴在復(fù)凝聚過程中可能會(huì)相互聚集，導(dǎo)致微膠囊的粒徑過大，且分布不均勻。一般來說，乳化速度控制在10000-15000r/min較為合適。在這個(gè)速度下，能夠使角鯊烯均勻地分散在壁材溶液中，形成穩(wěn)定的乳液，為后續(xù)的復(fù)凝聚反應(yīng)提供良好的基礎(chǔ)，從而制備出粒徑均勻、性能優(yōu)良的微膠囊。三、復(fù)凝聚法制備角鯊烯微膠囊的實(shí)驗(yàn)研究3.1實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備本研究使用的材料與試劑主要包括角鯊烯、明膠、阿拉伯膠、冰醋酸、氫氧化鈉、甲醛溶液、無水乙醇、正己烷、石油醚等。角鯊烯作為實(shí)驗(yàn)的芯材，選用純度≥95%的試劑，購自[具體供應(yīng)商名稱1]。明膠與阿拉伯膠作為復(fù)合壁材，明膠為食品級(jí)，凍力≥220Bloom，購自[具體供應(yīng)商名稱2]；阿拉伯膠為食品級(jí)，符合相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，購自[具體供應(yīng)商名稱3]。冰醋酸、氫氧化鈉、甲醛溶液、無水乙醇、正己烷、石油醚等試劑均為分析純，分別購自[具體供應(yīng)商名稱4]、[具體供應(yīng)商名稱5]、[具體供應(yīng)商名稱6]、[具體供應(yīng)商名稱7]、[具體供應(yīng)商名稱8]、[具體供應(yīng)商名稱9]。這些材料與試劑在實(shí)驗(yàn)中各自發(fā)揮著關(guān)鍵作用，角鯊烯作為被包裹的活性成分，是微膠囊的核心；明膠和阿拉伯膠通過復(fù)凝聚反應(yīng)形成壁材，包裹角鯊烯，保護(hù)其免受外界環(huán)境影響；其他試劑則在調(diào)節(jié)反應(yīng)條件、固化微膠囊以及后續(xù)的分析測(cè)試中發(fā)揮重要作用。在實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備方面，主要使用了電子天平（精度0.0001g，品牌：[具體品牌1]，型號(hào)：[具體型號(hào)1]），用于準(zhǔn)確稱量各種實(shí)驗(yàn)材料的質(zhì)量，確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性；數(shù)顯恒溫水浴鍋（控溫精度±0.1℃，品牌：[具體品牌2]，型號(hào)：[具體型號(hào)2]），為實(shí)驗(yàn)提供穩(wěn)定的溫度環(huán)境，滿足不同實(shí)驗(yàn)步驟對(duì)溫度的要求；高速剪切乳化機(jī)（轉(zhuǎn)速范圍：0-20000r/min，品牌：[具體品牌3]，型號(hào)：[具體型號(hào)3]），用于將角鯊烯與壁材溶液進(jìn)行乳化，形成穩(wěn)定的乳液，其高轉(zhuǎn)速能夠使油相均勻分散在水相中；磁力攪拌器（攪拌速度范圍：0-2000r/min，品牌：[具體品牌4]，型號(hào)：[具體型號(hào)4]），在復(fù)凝聚反應(yīng)過程中，保持體系的均勻混合，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行；pH計(jì)（精度0.01，品牌：[具體品牌5]，型號(hào)：[具體型號(hào)5]），用于精確測(cè)量反應(yīng)體系的pH值，控制復(fù)凝聚反應(yīng)的條件；離心機(jī)（最大轉(zhuǎn)速：15000r/min，品牌：[具體品牌6]，型號(hào)：[具體型號(hào)6]），用于分離微膠囊與反應(yīng)液，通過高速離心使微膠囊沉淀下來；真空冷凍干燥機(jī)（品牌：[具體品牌7]，型號(hào)：[具體型號(hào)7]），對(duì)離心得到的微膠囊進(jìn)行干燥處理，去除水分，提高微膠囊的穩(wěn)定性和保存期限；激光粒度分析儀（測(cè)量范圍：0.1-1000μm，品牌：[具體品牌8]，型號(hào)：[具體型號(hào)8]），用于測(cè)定微膠囊的粒徑大小和分布，了解微膠囊的物理特性；掃描電子顯微鏡（SEM，加速電壓：0-30kV，品牌：[具體品牌9]，型號(hào)：[具體型號(hào)9]），觀察微膠囊的形態(tài)與結(jié)構(gòu)，分析其表面形貌和內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征；傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR，波數(shù)范圍：400-4000cm?1，品牌：[具體品牌10]，型號(hào)：[具體型號(hào)10]），研究壁材與芯材之間的相互作用，確定微膠囊的化學(xué)結(jié)構(gòu)；熱重分析儀（TG，溫度范圍：室溫-1000℃，品牌：[具體品牌11]，型號(hào)：[具體型號(hào)11]），探究微膠囊的熱穩(wěn)定性和熱行為，評(píng)估其在不同溫度條件下的穩(wěn)定性；示差掃描量熱儀（DSC，溫度范圍：室溫-500℃，品牌：[具體品牌12]，型號(hào)：[具體型號(hào)12]），分析微膠囊的熱轉(zhuǎn)變行為，獲取其熱性能參數(shù)；高效液相色譜儀（HPLC，品牌：[具體品牌13]，型號(hào)：[具體型號(hào)13]），用于測(cè)定微膠囊在不同環(huán)境下的釋放量，研究其釋放動(dòng)力學(xué)和釋放機(jī)制。這些儀器設(shè)備為實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行和結(jié)果的準(zhǔn)確分析提供了有力保障，它們各自的性能和參數(shù)滿足了本研究在微膠囊制備、表征和性能研究等方面的需求。3.2實(shí)驗(yàn)方法3.2.1角鯊烯微膠囊的制備工藝以明膠和阿拉伯膠為壁材，采用復(fù)凝聚法制備角鯊烯微膠囊，具體步驟如下：溶液配制：準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的明膠，加入適量的去離子水，在50-55℃的恒溫水浴鍋中攪拌溶解，配制成質(zhì)量濃度為2%-5%的明膠溶液。按照同樣的方法，稱取適量的阿拉伯膠，配制成質(zhì)量濃度相同的阿拉伯膠溶液。將兩種溶液分別保溫備用。準(zhǔn)確量取一定體積的角鯊烯，加入適量的乳化劑（如Span-80），充分混合均勻，形成油相。乳化劑的用量一般為角鯊烯質(zhì)量的3%-5%。乳化過程：在50-55℃的恒溫水浴條件下，將配制好的明膠溶液和阿拉伯膠溶液按一定比例混合均勻，形成水相。在高速剪切乳化機(jī)的作用下，將油相緩慢加入水相中，控制乳化速度在10000-15000r/min，乳化時(shí)間為5-10min，使角鯊烯均勻分散在水相中，形成穩(wěn)定的O/W型乳液。復(fù)凝聚反應(yīng)：使用pH計(jì)監(jiān)測(cè)乳液的pH值，在攪拌條件下，緩慢滴加1%的冰醋酸溶液，調(diào)節(jié)乳液的pH值至4.0-4.5。此時(shí)，明膠和阿拉伯膠因荷電相反而發(fā)生復(fù)凝聚反應(yīng)，形成復(fù)合物并逐漸凝聚在角鯊烯周圍，包裹角鯊烯形成微膠囊。攪拌速度控制在200-500r/min，反應(yīng)時(shí)間為30-60min。固化處理：復(fù)凝聚反應(yīng)結(jié)束后，向體系中加入適量的10%甲醛溶液作為固化劑，繼續(xù)攪拌15-30min。然后，用10%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)體系的pH值至8-9，使甲醛與明膠充分發(fā)生胺醛縮合反應(yīng)，使明膠分子交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，固化微膠囊。分離與干燥：將固化后的微膠囊溶液轉(zhuǎn)移至離心管中，在4000-6000r/min的轉(zhuǎn)速下離心10-15min，使微膠囊沉淀下來。棄去上清液，用適量的去離子水和無水乙醇分別洗滌微膠囊3-5次，以去除表面殘留的雜質(zhì)。將洗滌后的微膠囊置于真空冷凍干燥機(jī)中，在-50--60℃的條件下冷凍干燥24-48h，去除水分，得到干燥的角鯊烯微膠囊。3.2.2單因素實(shí)驗(yàn)分別改變壁材組成、pH值、芯壁比、壁材濃度、攪拌速度、乳化速度等因素，進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，并測(cè)定微膠囊的包埋率和載藥量，具體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如下：壁材組成的影響：固定其他條件不變，改變明膠與阿拉伯膠的質(zhì)量比，分別設(shè)置為1:1、2:1、3:2、4:1、5:1。按照上述制備工藝制備微膠囊，測(cè)定不同壁材組成下微膠囊的包埋率和載藥量，研究壁材組成對(duì)微膠囊制備的影響。pH值的影響：固定其他條件不變，調(diào)節(jié)復(fù)凝聚反應(yīng)時(shí)乳液的pH值，分別設(shè)置為3.5、4.0、4.5、5.0、5.5。按照制備工藝制備微膠囊，測(cè)定不同pH值下微膠囊的包埋率和載藥量，探究pH值對(duì)復(fù)凝聚反應(yīng)和微膠囊性能的影響。芯壁比的影響：固定其他條件不變，改變角鯊烯與壁材的質(zhì)量比，分別設(shè)置為1:2、1:3、1:4、1:5、1:6。按照制備工藝制備微膠囊，測(cè)定不同芯壁比下微膠囊的包埋率和載藥量，分析芯壁比對(duì)微膠囊包埋效果和載藥量的影響。壁材濃度的影響：固定其他條件不變，改變明膠和阿拉伯膠的質(zhì)量濃度，分別設(shè)置為1%、2%、3%、4%、5%。按照制備工藝制備微膠囊，測(cè)定不同壁材濃度下微膠囊的包埋率和載藥量，研究壁材濃度對(duì)微膠囊制備的影響。攪拌速度的影響：固定其他條件不變，改變復(fù)凝聚反應(yīng)過程中的攪拌速度，分別設(shè)置為100r/min、200r/min、300r/min、400r/min、500r/min。按照制備工藝制備微膠囊，測(cè)定不同攪拌速度下微膠囊的包埋率和載藥量，探究攪拌速度對(duì)微膠囊形成和性能的影響。乳化速度的影響：固定其他條件不變，改變?nèi)榛^程中的乳化速度，分別設(shè)置為8000r/min、10000r/min、12000r/min、14000r/min、16000r/min。按照制備工藝制備微膠囊，測(cè)定不同乳化速度下微膠囊的包埋率和載藥量，分析乳化速度對(duì)乳液穩(wěn)定性和微膠囊性能的影響。3.2.3正交試驗(yàn)在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取對(duì)微膠囊包埋率和載藥量影響較大的因素，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，進(jìn)一步優(yōu)化制備工藝條件。以壁材組成（A）、pH值（B）、芯壁比（C）、壁材濃度（D）為考察因素，每個(gè)因素選取3個(gè)水平，采用L9(3?)正交表進(jìn)行試驗(yàn)，具體因素水平見表1。按照正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)3次，測(cè)定微膠囊的包埋率和載藥量，以包埋率為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)合載藥量，通過極差分析和方差分析確定最佳制備工藝條件。表1正交試驗(yàn)因素水平表水平A壁材組成（明膠：阿拉伯膠）BpH值C芯壁比（角鯊烯：壁材）D壁材濃度（%）12:14.01:3223:24.51:4334:15.01:543.2.4微膠囊粒徑大小的測(cè)定采用激光粒度分析儀測(cè)定微膠囊的粒徑大小。將適量干燥的角鯊烯微膠囊樣品分散在無水乙醇中，超聲分散5-10min，使微膠囊均勻分散。將分散好的樣品倒入激光粒度分析儀的樣品池中，設(shè)置測(cè)量參數(shù)，包括測(cè)量范圍、測(cè)量時(shí)間、攪拌速度等。啟動(dòng)儀器，進(jìn)行測(cè)量，儀器自動(dòng)記錄微膠囊的粒徑分布數(shù)據(jù)，包括平均粒徑、粒徑分布范圍等。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)量3次，取平均值作為微膠囊的粒徑大小。根據(jù)激光粒度分析儀的原理，當(dāng)激光束照射到微膠囊樣品上時(shí)，微膠囊會(huì)對(duì)激光產(chǎn)生散射，散射光的強(qiáng)度和角度與微膠囊的粒徑大小有關(guān)。儀器通過檢測(cè)散射光的強(qiáng)度和角度分布，利用Mie散射理論等數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出微膠囊的粒徑分布。3.2.5微膠囊包埋率和載藥量的測(cè)定采用高效液相色譜法（HPLC）測(cè)定微膠囊的包埋率和載藥量。原理：利用高效液相色譜儀，通過分離和檢測(cè)微膠囊中的角鯊烯，根據(jù)峰面積與濃度的線性關(guān)系，計(jì)算出微膠囊中角鯊烯的含量，從而得出包埋率和載藥量。步驟：標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：準(zhǔn)確稱取適量的角鯊烯標(biāo)準(zhǔn)品，用正己烷溶解并定容，配制成一系列不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，如0.1mg/mL、0.2mg/mL、0.4mg/mL、0.8mg/mL、1.6mg/mL。將標(biāo)準(zhǔn)溶液注入高效液相色譜儀中，在設(shè)定的色譜條件下（如色譜柱：C18柱；流動(dòng)相：甲醇-乙腈（85:15，v/v）；流速：1.0mL/min；檢測(cè)波長：215nm；柱溫：30℃）進(jìn)行測(cè)定，記錄峰面積。以角鯊烯濃度為橫坐標(biāo)，峰面積為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到線性回歸方程。微膠囊中角鯊烯含量的測(cè)定：準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的干燥角鯊烯微膠囊樣品，加入適量的正己烷，超聲振蕩30-60min，使微膠囊中的角鯊烯充分溶解并釋放出來。將溶液轉(zhuǎn)移至離心管中，在4000-6000r/min的轉(zhuǎn)速下離心10-15min，取上清液，用0.45μm的微孔濾膜過濾，得到待測(cè)樣品溶液。將待測(cè)樣品溶液注入高效液相色譜儀中，在相同的色譜條件下進(jìn)行測(cè)定，記錄峰面積。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性回歸方程，計(jì)算出樣品溶液中角鯊烯的濃度，進(jìn)而計(jì)算出微膠囊中角鯊烯的含量。包埋率和載藥量的計(jì)算：?????????(\%)=\frac{???è???????-è§?é2¨??ˉ??????é?????é??}{?????￥è§?é2¨??ˉ??????é??}??100\%è??è?ˉé??(\%)=\frac{???è???????-è§?é2¨??ˉ??????é?????é??}{???è???????????è′¨é??}??100\%3.3結(jié)果與討論通過單因素實(shí)驗(yàn)，考察了壁材組成、pH值、芯壁比、壁材濃度、攪拌速度、乳化速度等因素對(duì)微膠囊包埋率和載藥量的影響，結(jié)果如圖1-圖6所示。圖1壁材組成對(duì)微膠囊包埋率和載藥量的影響從圖1可以看出，隨著明膠與阿拉伯膠質(zhì)量比的增加，微膠囊的包埋率先升高后降低。當(dāng)明膠與阿拉伯膠的質(zhì)量比為3:2時(shí)，包埋率達(dá)到最大值，為[X1]%。這是因?yàn)樵谠摫壤?，明膠和阿拉伯膠能夠充分發(fā)生靜電相互作用，形成結(jié)構(gòu)緊密、穩(wěn)定性高的復(fù)合物，從而有效地包裹角鯊烯，提高微膠囊的包埋率。當(dāng)質(zhì)量比過高或過低時(shí)，壁材之間的相互作用減弱，導(dǎo)致包埋率下降。微膠囊的載藥量隨著明膠與阿拉伯膠質(zhì)量比的增加而逐漸降低。這是因?yàn)殡S著明膠比例的增加，壁材的總量相對(duì)增加，而角鯊烯的含量不變，從而導(dǎo)致載藥量降低。圖2pH值對(duì)微膠囊包埋率和載藥量的影響由圖2可知，pH值對(duì)微膠囊的包埋率和載藥量有顯著影響。當(dāng)pH值在4.0-4.5范圍內(nèi)時(shí)，復(fù)凝聚反應(yīng)最充分，微膠囊的包埋率較高。在pH值為4.5時(shí)，包埋率達(dá)到最大值，為[X2]%。這是因?yàn)樵谠損H值范圍內(nèi)，明膠所帶正電荷與阿拉伯膠所帶負(fù)電荷數(shù)量適中，兩者能夠充分中和形成復(fù)合物，溶解度降低而凝聚析出，有利于形成結(jié)構(gòu)緊密的微膠囊。當(dāng)pH值低于4.0時(shí)，明膠分子過度質(zhì)子化，電荷密度過高，使復(fù)合物的形成過于迅速，導(dǎo)致微膠囊粒徑分布不均勻，甚至出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，從而降低包埋率；當(dāng)pH值高于4.5時(shí)，復(fù)凝聚反應(yīng)不完全，微膠囊的包埋率和穩(wěn)定性會(huì)受到影響。微膠囊的載藥量在pH值為4.5時(shí)也相對(duì)較高。這是因?yàn)樵谠損H值下，微膠囊的結(jié)構(gòu)較為緊密，能夠有效地包裹角鯊烯，從而提高載藥量。圖3芯壁比對(duì)微膠囊包埋率和載藥量的影響圖3顯示，隨著芯壁比的增加，微膠囊的包埋率先升高后降低。當(dāng)芯壁比為1:4時(shí)，包埋率達(dá)到最大值，為[X3]%。這是因?yàn)楫?dāng)芯壁比較小時(shí)，壁材相對(duì)較多，能夠充分包裹角鯊烯，有利于提高微膠囊的包埋率；但當(dāng)芯壁比過大時(shí)，角鯊烯含量過高，壁材無法完全包裹，會(huì)使微膠囊的包埋率下降。微膠囊的載藥量隨著芯壁比的增加而逐漸增加。這是因?yàn)殡S著芯壁比的增大，角鯊烯在微膠囊中的含量相對(duì)增加，而壁材的含量不變，從而導(dǎo)致載藥量升高。圖4壁材濃度對(duì)微膠囊包埋率和載藥量的影響從圖4可以看出，壁材濃度對(duì)微膠囊的包埋率和載藥量有明顯影響。當(dāng)壁材濃度在2%-3%范圍內(nèi)時(shí)，微膠囊的包埋率較高。在壁材濃度為3%時(shí)，包埋率達(dá)到最大值，為[X4]%。這是因?yàn)楸诓臐舛冗^低，體系中壁材分子數(shù)量較少，復(fù)凝聚反應(yīng)生成的復(fù)合物量不足，難以完全包裹角鯊烯，導(dǎo)致微膠囊的包埋率較低；壁材濃度過高，體系的黏度增大，不利于角鯊烯的分散和壁材與芯材的充分接觸，會(huì)影響微膠囊的形成和質(zhì)量。微膠囊的載藥量隨著壁材濃度的增加而逐漸降低。這是因?yàn)殡S著壁材濃度的增大，壁材的總量相對(duì)增加，而角鯊烯的含量不變，從而導(dǎo)致載藥量降低。圖5攪拌速度對(duì)微膠囊包埋率和載藥量的影響由圖5可知，攪拌速度對(duì)微膠囊的包埋率和載藥量有一定影響。當(dāng)攪拌速度在200-300r/min范圍內(nèi)時(shí)，微膠囊的包埋率較高。在攪拌速度為300r/min時(shí)，包埋率達(dá)到最大值，為[X5]%。這是因?yàn)閿嚢杷俣冗^慢，體系中的角鯊烯和壁材難以充分混合均勻，導(dǎo)致芯材分散不均勻，影響微膠囊的粒徑分布和包埋率；攪拌速度過快，會(huì)產(chǎn)生較大的剪切力，可能會(huì)破壞已經(jīng)形成的微膠囊結(jié)構(gòu)，使微膠囊的粒徑變小，甚至導(dǎo)致微膠囊破裂，降低包埋率。微膠囊的載藥量在攪拌速度為300r/min時(shí)也相對(duì)較高。這是因?yàn)樵谠摂嚢杷俣认?，角鯊烯和壁材能夠充分混合，形成的微膠囊結(jié)構(gòu)較為緊密，能夠有效地包裹角鯊烯，從而提高載藥量。圖6乳化速度對(duì)微膠囊包埋率和載藥量的影響圖6顯示，乳化速度對(duì)微膠囊的包埋率和載藥量有顯著影響。當(dāng)乳化速度在12000-14000r/min范圍內(nèi)時(shí)，微膠囊的包埋率較高。在乳化速度為12000r/min時(shí)，包埋率達(dá)到最大值，為[X6]%。這是因?yàn)槿榛俣冗^慢，油相（角鯊烯）在水相（壁材溶液）中的分散效果不佳，形成的乳液不穩(wěn)定，會(huì)導(dǎo)致微膠囊的粒徑分布不均勻，包埋率降低；乳化速度過快，會(huì)使乳液中產(chǎn)生過多的小液滴，這些小液滴在復(fù)凝聚過程中可能會(huì)相互聚集，導(dǎo)致微膠囊的粒徑過大，且分布不均勻。微膠囊的載藥量在乳化速度為12000r/min時(shí)也相對(duì)較高。這是因?yàn)樵谠撊榛俣认拢酋徬┠軌蚓鶆虻胤稚⒃诒诓娜芤褐?，形成穩(wěn)定的乳液，為后續(xù)的復(fù)凝聚反應(yīng)提供良好的基礎(chǔ)，從而制備出載藥量較高的微膠囊。在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取壁材組成（A）、pH值（B）、芯壁比（C）、壁材濃度（D）為考察因素，設(shè)計(jì)L9(3?)正交試驗(yàn)，以包埋率為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)合載藥量，通過極差分析和方差分析確定最佳制備工藝條件。正交試驗(yàn)結(jié)果見表2，極差分析結(jié)果見表3，方差分析結(jié)果見表4。表2正交試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)號(hào)A壁材組成（明膠：阿拉伯膠）BpH值C芯壁比（角鯊烯：壁材）D壁材濃度（%）包埋率（%）載藥量（%）12:14.01:32[Y1][Z1]22:14.51:43[Y2][Z2]32:15.01:54[Y3][Z3]43:24.01:44[Y4][Z4]53:24.51:52[Y5][Z5]63:25.01:33[Y6][Z6]74:14.01:53[Y7][Z7]84:14.51:34[Y8][Z8]94:15.01:42[Y9][Z9]表3極差分析結(jié)果因素K1K2K3R主次順序A[K1A][K2A][K3A][RA]A＞B＞C＞DB[K1B][K2B][K3B][RB]C[K1C][K2C][K3C][RC]D[K1D][K2D][K3D][RD]表4方差分析結(jié)果因素偏差平方和自由度均方F值顯著性A[SSA][fA][MSA][FA]*B[SSB][fB][MSB][FB]*C[SSC][fC][MSC][FC]D[SSD][fD][MSD][FD]誤差[SSe][fe][MSe]從表3極差分析結(jié)果可以看出，各因素對(duì)微膠囊包埋率的影響主次順序?yàn)锳＞B＞C＞D，即壁材組成對(duì)包埋率的影響最大，其次是pH值、芯壁比和壁材濃度。從表4方差分析結(jié)果可知，壁材組成（A）和pH值（B）對(duì)微膠囊包埋率有顯著影響（P＜0.05），而芯壁比（C）和壁材濃度（D）對(duì)包埋率的影響不顯著（P＞0.05）。綜合考慮包埋率和載藥量，確定最佳制備工藝條件為A2B2C2D2，即明膠與阿拉伯膠的質(zhì)量比為3:2，pH值為4.5，芯壁比為1:4，壁材濃度為3%。在最佳工藝條件下進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，重復(fù)3次，得到微膠囊的平均包埋率為[X7]%，平均載藥量為[X8]%，表明該工藝條件穩(wěn)定可行。3.4本章小結(jié)通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交試驗(yàn)，系統(tǒng)研究了壁材組成、pH值、芯壁比、壁材濃度、攪拌速度、乳化速度等因素對(duì)復(fù)凝聚法制備角鯊烯微膠囊的影響。單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，各因素對(duì)微膠囊包埋率和載藥量均有不同程度的影響。壁材組成方面，明膠與阿拉伯膠質(zhì)量比為3:2時(shí)，包埋率最高；pH值在4.0-4.5范圍內(nèi)，復(fù)凝聚反應(yīng)充分，包埋率較高；芯壁比為1:4時(shí)，包埋率和載藥量達(dá)到較好平衡；壁材濃度在2%-3%時(shí)，包埋率較高；攪拌速度在200-300r/min，乳化速度在12000-14000r/min時(shí)，微膠囊性能較好。正交試驗(yàn)結(jié)果顯示，各因素對(duì)微膠囊包埋率的影響主次順序?yàn)楸诓慕M成＞pH值＞芯壁比＞壁材濃度，壁材組成和pH值對(duì)包埋率有顯著影響。確定最佳制備工藝條件為明膠與阿拉伯膠的質(zhì)量比為3:2，pH值為4.5，芯壁比為1:4，壁材濃度為3%。在該條件下，微膠囊的平均包埋率為[X7]%，平均載藥量為[X8]%，表明該工藝穩(wěn)定可行，為角鯊烯微膠囊的進(jìn)一步研究和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。四、角鯊烯微膠囊的性質(zhì)研究4.1實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備本研究選用的材料主要包括優(yōu)化工藝條件下制備的角鯊烯微膠囊、模擬胃液、模擬腸液等。模擬胃液按照《中華人民共和國藥典》2020年版四部通則0931中規(guī)定的方法配制，稱取氯化鈉2.0g，加水700mL使溶解，加鹽酸7mL，再加水稀釋至1000mL，即得pH值約為1.2的模擬胃液。模擬腸液同樣依據(jù)藥典方法，取磷酸二氫鉀6.8g，加水500mL使溶解，用0.1mol/L氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至6.8；另取胰酶10g，加水適量使溶解，將兩液混合后，加水稀釋至1000mL，即得pH值約為6.8的模擬腸液。這些材料用于模擬人體胃腸道環(huán)境，研究角鯊烯微膠囊的釋放行為。實(shí)驗(yàn)設(shè)備方面，除了前文制備微膠囊過程中使用的電子天平、數(shù)顯恒溫水浴鍋、磁力攪拌器、pH計(jì)、離心機(jī)、真空冷凍干燥機(jī)等設(shè)備外，還使用了恒溫振蕩培養(yǎng)箱（品牌：[具體品牌14]，型號(hào)：[具體型號(hào)14]），用于模擬胃液和腸液中微膠囊釋放實(shí)驗(yàn)時(shí)，提供恒定的溫度和振蕩條件，確保微膠囊在模擬環(huán)境中均勻分散并進(jìn)行釋放；高效液相色譜儀（HPLC，品牌：[具體品牌13]，型號(hào)：[具體型號(hào)13]），在前文用于測(cè)定微膠囊包埋率和載藥量的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步用于準(zhǔn)確測(cè)定微膠囊在模擬胃液和腸液中不同時(shí)間點(diǎn)釋放出的角鯊烯含量，研究其釋放動(dòng)力學(xué)；水分測(cè)定儀（型號(hào)：[具體型號(hào)15]，品牌：[具體品牌15]），采用干燥失重法原理，用于精確測(cè)定角鯊烯微膠囊的水分含量，評(píng)估其吸濕性能；傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR，波數(shù)范圍：400-4000cm?1，品牌：[具體品牌10]，型號(hào)：[具體型號(hào)10]），用于分析微膠囊的化學(xué)結(jié)構(gòu)，研究壁材與芯材之間的相互作用；熱重分析儀（TG，溫度范圍：室溫-1000℃，品牌：[具體品牌11]，型號(hào)：[具體型號(hào)11]），探究微膠囊在受熱過程中的質(zhì)量變化，評(píng)估其熱穩(wěn)定性；示差掃描量熱儀（DSC，溫度范圍：室溫-500℃，品牌：[具體品牌12]，型號(hào)：[具體型號(hào)12]），分析微膠囊的熱轉(zhuǎn)變行為，獲取其熱性能參數(shù)；加速氧化儀（品牌：[具體品牌16]，型號(hào)：[具體型號(hào)16]），用于加速微膠囊的氧化過程，測(cè)定不同時(shí)間和溫度下的過氧化值和酸價(jià)，研究其氧化穩(wěn)定性。這些設(shè)備的合理選用和協(xié)同使用，為全面研究角鯊烯微膠囊的性質(zhì)提供了有力保障。4.2實(shí)驗(yàn)方法4.2.1微膠囊水分含量的測(cè)定采用干燥失重法測(cè)定微膠囊的水分含量。具體操作如下：取適量角鯊烯微膠囊樣品，置于已恒重的扁形稱量瓶中，精密稱定樣品與稱量瓶的總質(zhì)量。將稱量瓶放入烘箱中，在105℃的溫度下干燥至恒重。干燥過程中，每隔一段時(shí)間取出稱量瓶，放入干燥器中冷卻至室溫，然后精密稱定質(zhì)量。直至兩次稱量的質(zhì)量差不超過0.0002g，視為恒重。根據(jù)干燥前后樣品與稱量瓶的質(zhì)量差，計(jì)算微膠囊的水分含量，計(jì)算公式如下：?°′??????é??(\%)=\frac{m_1-m_2}{m_1-m_0}??100\%其中，m_0為扁形稱量瓶的質(zhì)量（g），m_1為干燥前樣品與稱量瓶的總質(zhì)量（g），m_2為干燥后樣品與稱量瓶的總質(zhì)量（g）。每個(gè)樣品平行測(cè)定3次，取平均值作為微膠囊的水分含量。通過測(cè)定水分含量，可以評(píng)估微膠囊的吸濕性能，了解其在儲(chǔ)存過程中的穩(wěn)定性，因?yàn)樗趾窟^高可能會(huì)影響微膠囊的質(zhì)量和性能，例如導(dǎo)致壁材的水解、芯材的氧化等。4.2.2微膠囊形態(tài)與結(jié)構(gòu)的觀察利用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察微膠囊的表面形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。首先，將適量的角鯊烯微膠囊樣品均勻地分散在導(dǎo)電膠帶上，固定在樣品臺(tái)上。然后，將樣品臺(tái)放入掃描電子顯微鏡的樣品室中，進(jìn)行真空處理。在觀察前，對(duì)樣品進(jìn)行噴金處理，以增強(qiáng)樣品的導(dǎo)電性，避免在電子束照射下產(chǎn)生電荷積累，影響觀察效果。設(shè)置掃描電子顯微鏡的工作參數(shù)，加速電壓一般選擇10-20kV，放大倍數(shù)根據(jù)需要在500-5000倍之間進(jìn)行調(diào)整。通過掃描電子顯微鏡，可以清晰地觀察到微膠囊的外觀形狀，判斷其是否為規(guī)則的球形或其他形狀；觀察微膠囊的表面形貌，了解其表面是否光滑、有無褶皺、孔洞等特征；還可以通過對(duì)微膠囊進(jìn)行切片處理，觀察其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，分析芯材與壁材的分布情況以及壁材的厚度等。從SEM圖像中獲取的信息，有助于深入了解微膠囊的形態(tài)與結(jié)構(gòu)特征，這些特征與微膠囊的性能密切相關(guān)，例如表面光滑、結(jié)構(gòu)緊密的微膠囊可能具有更好的穩(wěn)定性和包埋效果。4.2.3微膠囊的粒徑分布用激光粒度分析儀分析微膠囊的粒徑分布情況。將適量干燥的角鯊烯微膠囊樣品分散在無水乙醇中，超聲分散5-10min，使微膠囊均勻分散，避免團(tuán)聚現(xiàn)象影響粒徑測(cè)量的準(zhǔn)確性。將分散好的樣品倒入激光粒度分析儀的樣品池中，設(shè)置測(cè)量參數(shù)，測(cè)量范圍根據(jù)微膠囊的預(yù)期粒徑范圍進(jìn)行選擇，一般設(shè)置為0.1-1000μm；測(cè)量時(shí)間每次設(shè)置為60s，以確保測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定性；攪拌速度設(shè)置為200r/min，使樣品在測(cè)量過程中保持均勻分散。啟動(dòng)儀器，進(jìn)行測(cè)量，儀器自動(dòng)記錄微膠囊的粒徑分布數(shù)據(jù)，包括平均粒徑（D50）、粒徑分布范圍（D10、D90）等。D10表示10%的顆粒粒徑小于該值，D50表示50%的顆粒粒徑小于該值，即平均粒徑，D90表示90%的顆粒粒徑小于該值。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)量3次，取平均值作為微膠囊的粒徑分布數(shù)據(jù)。通過分析粒徑分布數(shù)據(jù)，可以了解微膠囊粒徑的均勻性，粒徑均勻的微膠囊在應(yīng)用中可能具有更好的穩(wěn)定性和一致性，例如在藥物制劑中，粒徑均勻的微膠囊可以保證藥物釋放的一致性，提高藥效。4.2.4紅外圖譜分析(FTIR)通過傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）分析微膠囊的化學(xué)結(jié)構(gòu)。取適量的角鯊烯微膠囊樣品與干燥的溴化鉀（KBr）粉末按照1:100的質(zhì)量比混合，在瑪瑙研缽中充分研磨，使樣品與KBr均勻混合。將研磨好的混合物壓制成薄片，放入傅里葉變換紅外光譜儀的樣品池中。設(shè)置儀器參數(shù)，掃描范圍為400-4000cm?1，掃描次數(shù)為32次，分辨率為4cm?1。啟動(dòng)儀器進(jìn)行掃描，得到微膠囊的紅外光譜圖。在紅外光譜圖中，不同的吸收峰對(duì)應(yīng)著不同的化學(xué)鍵或官能團(tuán)的振動(dòng)。通過與角鯊烯、明膠和阿拉伯膠的標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜圖進(jìn)行對(duì)比，可以分析微膠囊中壁材與芯材之間是否發(fā)生了相互作用，以及確定微膠囊的化學(xué)結(jié)構(gòu)。例如，角鯊烯分子中含有碳-碳雙鍵（C=C），在紅外光譜圖中會(huì)在1650-1680cm?1處出現(xiàn)特征吸收峰；明膠分子中的酰胺鍵（-CONH-）會(huì)在1630-1680cm?1（酰胺I帶）、1530-1550cm?1（酰胺II帶）處出現(xiàn)吸收峰；阿拉伯膠中的羧基（-COOH）會(huì)在1700-1720cm?1處出現(xiàn)吸收峰。如果在微膠囊的紅外光譜圖中，這些特征吸收峰的位置、強(qiáng)度或形狀發(fā)生了變化，說明壁材與芯材之間可能發(fā)生了相互作用，如氫鍵作用、靜電相互作用等，這些相互作用會(huì)影響微膠囊的穩(wěn)定性和性能。4.2.5熱重分析(TG)使用熱重分析儀研究微膠囊的熱穩(wěn)定性。取適量的角鯊烯微膠囊樣品，放入熱重分析儀的坩堝中，精密稱定樣品質(zhì)量。設(shè)置熱重分析儀的參數(shù)，升溫速率為10℃/min，溫度范圍從室溫升至600℃，氣氛為氮?dú)?，流量?0mL/min。啟動(dòng)儀器，開始升溫，儀器自動(dòng)記錄樣品在升溫過程中的質(zhì)量變化。熱重分析曲線（TG曲線）以溫度為橫坐標(biāo)，樣品質(zhì)量為縱坐標(biāo)，展示了樣品在不同溫度下的質(zhì)量損失情況。微商熱重曲線（DTG曲線）則是TG曲線對(duì)溫度的一階導(dǎo)數(shù)，反映了樣品質(zhì)量變化速率與溫度的關(guān)系。通過分析TG曲線和DTG曲線，可以了解微膠囊在受熱過程中的熱分解行為。一般來說，微膠囊在較低溫度下可能會(huì)發(fā)生水分的散失，表現(xiàn)為質(zhì)量的輕微下降；隨著溫度的升高，壁材和芯材開始分解，質(zhì)量損失加劇。通過比較微膠囊與角鯊烯、壁材的熱重曲線，可以評(píng)估微膠囊的熱穩(wěn)定性，判斷壁材對(duì)芯材的保護(hù)作用。如果微膠囊的熱分解溫度高于角鯊烯的熱分解溫度，說明壁材有效地保護(hù)了芯材，提高了其熱穩(wěn)定性。4.2.6示差掃描量熱分析(DSC)借助示差掃描量熱儀（DSC）分析微膠囊的熱性能變化。取適量的角鯊烯微膠囊樣品，放入DSC的坩堝中，同時(shí)取一個(gè)空坩堝作為參比。設(shè)置DSC的參數(shù)，升溫速率為10℃/min，溫度范圍從室溫升至300℃，氣氛為氮?dú)?，流量?0mL/min。啟動(dòng)儀器，進(jìn)行升溫掃描，儀器記錄樣品與參比之間的熱流差隨溫度的變化。DSC曲線以溫度為橫坐標(biāo)，熱流率為縱坐標(biāo)，曲線上的峰或谷表示樣品在該溫度下發(fā)生了吸熱或放熱反應(yīng)。通過分析DSC曲線，可以得到微膠囊的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）、熔點(diǎn)（Tm）、結(jié)晶溫度（Tc）等熱性能參數(shù)。對(duì)于角鯊烯微膠囊，Tg反映了壁材的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，當(dāng)溫度達(dá)到Tg時(shí)，壁材的物理性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，可能影響微膠囊的穩(wěn)定性；Tm和Tc則與角鯊烯的結(jié)晶和熔融行為有關(guān)。通過研究微膠囊的DSC曲線，可以深入了解其熱性能變化，為微膠囊的儲(chǔ)存和應(yīng)用提供理論依據(jù)，例如在選擇儲(chǔ)存溫度時(shí)，應(yīng)避免溫度接近Tg，以防止微膠囊的性能發(fā)生改變。4.2.7氧化穩(wěn)定性研究通過加速氧化實(shí)驗(yàn)評(píng)估微膠囊的氧化穩(wěn)定性。將適量的角鯊烯微膠囊樣品置于棕色玻璃瓶中，放入恒溫培養(yǎng)箱中，在60℃的溫度下進(jìn)行加速氧化。每隔一定時(shí)間（如1d、3d、5d、7d、9d、11d、13d）取出樣品，測(cè)定其過氧化值和酸價(jià)。過氧化值的測(cè)定采用硫代硫酸鈉滴定法，具體步驟如下：稱取一定質(zhì)量的微膠囊樣品，加入適量的三氯甲烷-冰乙酸混合液（體積比為2:3），使樣品溶解，再加入飽和碘化鉀溶液，暗處放置3min，用0.01mol/L的硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，至淡黃色時(shí)，加入1mL淀粉指示劑，繼續(xù)滴定至藍(lán)色消失，記錄消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積。根據(jù)消耗的硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，計(jì)算微膠囊的過氧化值。酸價(jià)的測(cè)定采用氫氧化鉀滴定法，稱取一定質(zhì)量的微膠囊樣品，加入適量的中性乙醚-乙醇混合液（體積比為2:1），使樣品溶解，加入酚酞指示劑，用0.1mol/L的氫氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液呈微紅色，30s內(nèi)不褪色，記錄消耗氫氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積。根據(jù)消耗的氫氧化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，計(jì)算微膠囊的酸價(jià)。通過測(cè)定不同時(shí)間下微膠囊的過氧化值和酸價(jià)，可以評(píng)估微膠囊在加速氧化過程中的氧化程度，了解其氧化穩(wěn)定性。過氧化值和酸價(jià)的升高表明微膠囊中的角鯊烯發(fā)生了氧化，過氧化值和酸價(jià)增長緩慢的微膠囊具有較好的氧化穩(wěn)定性，在實(shí)際應(yīng)用中可以更好地保持其品質(zhì)和功效。4.3結(jié)果與討論通過實(shí)驗(yàn)，測(cè)定了角鯊烯微膠囊的各項(xiàng)性質(zhì)，結(jié)果如下：微膠囊水分含量：經(jīng)測(cè)定，角鯊烯微膠囊的水分含量為[X]%。較低的水分含量表明微膠囊具有較好的吸濕性能，在儲(chǔ)存過程中能保持相對(duì)