一种薰衣草纳米胶囊的制备方法

摘要

本发明公开了一种薰衣草精油纳米胶囊的制备方法。该方法涉及该纳米胶囊的制备方法，主要包括以下步骤：壁材溶液的配制、芯材溶液的配制、形成纳米胶囊以及溶液的干燥步骤。本发明通过研究并优化壳聚糖的含量、海藻酸钠的含量、薰衣草的含量、乳化剂的含量、pH、混合反应时间、搅拌转速和搅拌时间对纳米胶囊粒径大小及粒径分指数PDI的影响，从而提高薰衣草纳米胶囊的缓释性能。经过纳米粒度仪进行测试，优化制备的薰衣草纳米的粒径分布范围为200～250nm，粒度分布系数为0.1～0.25，在一定的温度和湿度的条件下，缓释实验证明壳聚糖-海藻酸钠的复合壁材对薰衣草有明显的可控释放作用。

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种薰衣草纳米胶囊的制备方法。

背景技术

熏衣草精油(Lavender oil,LO)属于芳香类化合物，它对调节人的神经，缓解 紧张、抑郁、恐慌、压抑和神经衰弱有着良好的作用，此外，还能有效地治疗头 痛、偏头痛和失眠，还包括一些抗菌、消炎和抗氧化等药理作用。这种天然香料 广泛地应用食品、化妆品、香料和医药领域。由于存在明显的热不稳定性和容易 挥发，它的应用受到限制，因而研究一种合适的方式去固定薰衣草精油并提高其 缓释性能，具有广阔的市场前景。

纳米胶囊是尺度为纳米的胶囊。当物质的粒径减小到1000纳米时，尤其是 低于300纳米时，由于其量子效应、物质的局域性和巨大的表面及界面效应，使 物质的很多性能发生质变，呈现出许多既不同于宏观物体，也不同于单个孤立原 子的现象。这种纳米胶囊具有独特的物理化学性质，能实现将活性组分进行有效 地封装，具有提高组分的溶解性，防止活性组分的挥发和氧化，提高易挥发组分 的缓释效果等功能。因此，研究新型的精油纳米胶囊对提高精油产品的附加值和 扩大精油应用范围的一种有效途径。

目前，应用在纳米胶囊的壁材主要有合成的高分子材料和天然的高分子材 料。其中常用的天然高分子材料有蛋白类物质如白蛋白、明胶，和多糖类物质， 如变性淀粉、环糊精、壳聚糖、葡聚糖等。蛋白类高分子由于具有良好的性能作 为壁材广泛地应用在食品、药品和和化妆品等行业中。

壳聚糖是自然界中唯一大量存在的碱性氨基多糖，是甲壳素经过脱乙酰的产 物。随着脱乙酰基度的增加，氨基质子化而使壳聚糖在稀酸溶液中带电基团增多， 聚电解质电荷密度增加，导致其性质、结构和性能上发生明显的变化。壳聚糖近 年来广泛地应用于食品、医药、化妆品、纺织物加香等领域纳米胶囊壁材的制备。

海藻酸钠，分子式为C₆H₇O₆Na)_n，是从海带等褐色海藻中提取的一种胶， 呈白色或淡黄色粉末，无臭、无味，有吸潮性。它是聚糖醛酸的混合物，主要由 α-L-甘露糖醛酸(M单元)与β-D-古罗糖醛酸(G单元)依靠α-1,4-糖苷键连接并 由不同比例的GM、MM和GG片段组成的无支链的、电荷密度较高的线性嵌段 共聚物。它易溶于水，不溶于有机溶剂，具有增稠，悬浮，乳化，稳定，形成凝 胶和薄膜的优良特性，使其在食品、印染、医药、化妆品和其他化工行业有着广 泛的应用。

薰衣草纳米胶囊制备的方法已经有相应的报道，张健等(公开号CN  1904012A)公开了一种薰衣草纳米胶囊的制备方法，该法报道的纳米胶囊是壳聚 糖-三聚磷酸钠为壁材，粒径在200-500nm之间，包结率和负载率低，可能选择 的壁材与薰衣草成组分之间的弱相互作用力偏小，会明显地影响薰衣草纳米胶囊 的缓释效果。

本发明专利针对上述公开专利存在的不足之处，分别以壳聚糖和海藻酸钠这 种复合物为壁材，通过复合壁材与薰衣草中的主要成分之间弱相互作用的协同来 提高薰衣草的缓释效果。本专利以此为依据，该树脂具有包结负载率和包结效率 高，纳米粒径可控，良好的包油能力及缓释效果，能明显地提高薰衣草精油的缓 释能力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种薰衣草纳米胶囊的制备方 法，通过优化不同工艺条件对纳米胶囊的粒径及分散性的影响，目的在于提高薰 衣草精油的缓释效果。

一种薰衣草纳米胶囊的制备方法，包括壁材溶液的配制、芯材溶液的配制、 纳米胶囊溶液的形成、纳米溶液的干燥和纳米胶囊缓释效果的测试。具体包括如 下步骤：

(1)加入壳聚糖和海藻酸钠以及水，使得壳聚糖和海藻酸钠的重量含量均控 制在0.02％-0.12％之间；继续加入醋酸溶液，控制溶液pH在2.5-7之间；快速搅 拌，形成壳聚糖-海藻酸钠溶液；

(2)所述的芯材溶液中，准确称量薰衣草精油和乳化剂的重量均为壳聚糖-海 藻酸钠溶液重量的0.1％-0.6％，将两种进行混合，均匀搅拌，制备成芯材溶液溶 液；

(3)在形成纳米胶囊的步骤中，将步骤(2)制备的芯材溶液滴加至壁材溶液(1) 中，控制搅拌转速在400-1400rpm，对进行搅拌匀质，时间控制为5-60min，反 应时间控制在1-6h，最后得到薰衣草纳米胶囊溶液；

(4)将得到薰衣草纳米胶囊溶液控制20-90℃的温度和真空下进行干燥，最后 薰衣草纳米胶囊；

(5)将所得到的薰衣草纳米胶囊，放置在20-90℃的温度和湿度条件下，测试 薰衣草在纳米胶囊中的残留，从而计算薰衣草在这种纳米胶囊的释放率。

在上述薰衣草纳米胶囊的制备方法中，所述的壳聚糖的分子量范围在5-50 kda。

在上述薰衣草纳米胶囊的制备方法中，所述的乳化剂为吐温系列(T-20、 T-40、T-60、T-80)、司盘系列(S-20、S-40、S-60、S-80)、脂肪醇聚氧乙烯醚系 列(AEO3、AEO7、AEO9)、烷基糖苷系列(APG0810、APG1214、APG0814、 APG0816、APG1216)和聚乙二醇400(PEG400)。

在上述薰衣草纳米胶囊的制备方法中，所述的芯材的重量比控制在1:5-5:1 之间。

在上述薰衣草纳米胶囊的制备方法中，所述的湿度控制30％-90％。

本发明利用天然具有良好生物相容性、生物可降解性和生物黏附性的壳聚糖 为原料，与海藻酸钠形成复合物对薰衣草精油形成纳米胶囊，反应条件温和，制 备工艺简单。本发明通过优化影响纳米胶囊溶液的制备来减少纳米胶囊的粒径和 粒径分布系数PDI，从而提高纳米胶囊的整体性能。经过纳米粒度仪对制备的薰 衣草纳米胶囊进行分析，它们的纳米粒径分布在200～250nm，平均粒径为213 nm，粒度分布系数为0.10～0.25；负载率20％±2％，包结效率90％±2％，明显 地优于先前公开得专利。且控缓释的研究结果表明该薰衣草纳米胶囊具有较高的 缓释效果，在30℃和湿度70％的条件下放置15天，仍保留16.75％的薰衣草组 分。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.壳聚糖-海藻酸钠复合壁材，其与薰衣草主要组分之间的作用力要强于三 聚磷酸钠与薰衣草精油中主要组分之间的作用力。

2.本发明所制备的薰衣草纳米胶囊，这种强的弱相互作用力的存在，明显 地提高薰衣草组分的缓释效果。

3.本发明的薰衣草纳米胶囊的制备方法工艺简单，反应条件温和，且产物性 质稳定，生产成本低，有利于大规模工业化生产应用，因而具有广阔的应用前景。

4.本发明合成的薰衣草纳米胶囊，具有较好的缓释效果等优点，可以用于 纺织品的加香、食品和化妆品等方面的应用。

附图说明

图1为薰衣草/壳聚糖-海藻酸钠纳米胶囊重复性实验；

图2为薰衣草、薰衣草/壳聚糖-海藻酸钠纳米胶囊的释放曲线。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明做进一步的说明，但本发明的保护范围并不局限于 此。

实施例1：

选取分子量范围为25kda的壳聚糖，称量壳聚糖的重量为溶液重量的为 0.06％，称量海藻酸钠的重要分别为0.06％，通过加入醋酸，调节混合溶液的pH 范围在3.7之间；快速搅拌，形成壳聚糖-海藻酸钠溶液。称量薰衣草精油的量， 加入水，控制其浓度为溶液的0.3％时，加入吐温20，控制其浓度为0.3％时，搅 拌混合均匀，配制芯材溶液。将所得的壳聚糖溶液以搅拌转速在800rpm进行匀 质；在搅拌过程中，将制备的芯材溶液滴加至壁材溶液中，对进行搅拌匀质，时 间控制为20min，反应时间控制在4h，最后得到薰衣草纳米胶囊溶液。将制备 的薰衣草纳米胶囊溶液，放置在冻干机，并控制温度在-48℃，真空度在-10pa， 进行干燥48h，最后得到薰衣草纳米胶囊产品。通过纳米粒度仪测定其粒径为 230nm，负载率为20.3％，包结率为91.2％。将得到的薰衣草纳米胶囊，放置在 温湿度控制箱，并控制温度在40℃和湿度为40％的条件下，放置12天，薰衣草 的残留率为15.1％。图1为薰衣草/壳聚糖-海藻酸钠纳米胶囊重复性实验；图2 为薰衣草、薰衣草/壳聚糖-海藻酸钠纳米胶囊的释放曲线。

表1 为DMol3计算的壳聚糖-海藻酸钠单元与薰衣草精油主要组分的键长、键角和包结能

表2 为DMol3计算的壳聚糖-三聚磷酸钠单元与薰衣草精油主要组分的键长、键角和包结能

实施例2：

选取分子量范围为50kda的壳聚糖，称量壳聚糖的重量为溶液重量的为 0.12％，称量海藻酸钠的重要分别为0.10％，通过加入醋酸，调节混合溶液的pH 范围在5.7之间；快速搅拌，形成壳聚糖-海藻酸钠溶液。称量薰衣草精油的量， 加入水，控制其浓度为溶液的0.5％时，加入吐温20，控制其浓度为0.2％时，搅 拌混合均匀，配制芯材溶液。将所得的壳聚糖溶液以搅拌转速在1200rpm进行 匀质；在搅拌过程中，将制备的芯材溶液滴加至壁材溶液中，对进行搅拌匀质， 时间控制为60min，反应时间控制在6h，最后得到薰衣草纳米胶囊溶液。将制 备的薰衣草纳米胶囊溶液，放置在冻干机，并控制温度在-50℃，真空度在-1.3pa， 进行干燥48h，最后得到薰衣草纳米胶囊产品。通过纳米粒度仪测定其粒径为248 nm，负载率为18.3％，包结率为90.5％。将得到的薰衣草纳米胶囊，放置在温湿 度控制箱，并控制温度在70℃和湿度为50％的条件下，放置5天，薰衣草的残 留率为7.1％。

实施例3：

选取分子量范围为15kda的壳聚糖，称量壳聚糖的重量为溶液重量的为 0.08％，称量海藻酸钠的重要分别为0.02％，通过加入醋酸，调节混合溶液的pH 范围在2.7之间；快速搅拌，形成壳聚糖-海藻酸钠溶液。称量薰衣草精油的量， 加入水，控制其浓度为溶液的0.3％时，加入吐温80，控制其浓度为0.4％时，搅 拌混合均匀，配制芯材溶液。将所得的壳聚糖溶液以搅拌转速在700rpm进行匀 质；在搅拌过程中，将制备的芯材溶液滴加至壁材溶液中，对进行搅拌匀质，时 间控制为35min，反应时间控制在3h，最后得到薰衣草纳米胶囊溶液。将制备 的薰衣草纳米胶囊溶液，放置在冻干机，并控制温度在-44℃，真空度在-4.5pa， 进行干燥48h，最后得到薰衣草纳米胶囊产品。通过纳米粒度仪测定其粒径为223 nm，负载率为19.5％，包结率为91.5％。将得到的薰衣草纳米胶囊，放置在温湿 度控制箱，并控制温度在90℃和湿度为80％的条件下，放置0.5天，薰衣草的残 留率为3.1％。

实施例4：

选取分子量范围为5kda的壳聚糖，称量壳聚糖的重量为溶液重量的为 0.02％，称量海藻酸钠的重要分别为0.04％，通过加入醋酸，调节混合溶液的pH 范围在6.7之间；快速搅拌，形成壳聚糖-海藻酸钠溶液。称量薰衣草精油的量， 加入水，控制其浓度为溶液的0.4％时，加入司盘80，控制其浓度为0.3％时，搅 拌混合均匀，配制芯材溶液。将所得的壳聚糖溶液以搅拌转速在450rpm进行匀 质；在搅拌过程中，将制备的芯材溶液滴加至壁材溶液中，对进行搅拌匀质，时 间控制为55min，反应时间控制在5h，最后得到薰衣草纳米胶囊溶液。将制备 的薰衣草纳米胶囊溶液，放置在冻干机，并控制温度在-48℃，真空度在-7.5pa， 进行干燥48h，最后得到薰衣草纳米胶囊产品。通过纳米粒度仪测定其粒径为213 nm，负载率为18.1％，包结率为90.2％。将得到的薰衣草纳米胶囊，放置在温湿 度控制箱，并控制温度在30℃和湿度为70％的条件下，放置15天，薰衣草的残 留率为16.75％。