抗氧化劑BHT微膠囊化產(chǎn)品超微結(jié)構(gòu)的測定

摘要：用掃描電子顯微鏡（ＳＥＭ）研究抗氧化劑二丁基羥基甲苯（ＢＨＴ）微膠囊化產(chǎn)品的超微結(jié)構(gòu)。觀察了噴霧干燥法不同壁材組成和工藝條件下制作的微膠囊化產(chǎn)品的表面結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，同時(shí)考察了噴霧干燥進(jìn)風(fēng)溫度對微膠囊化產(chǎn)品膜結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，不同壁材組成和工藝條件下制作的微膠囊化產(chǎn)品的超微結(jié)構(gòu)有較大差異，合適的壁材組成和工藝條件有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)噴霧干燥進(jìn)風(fēng)溫度對微膠囊化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)有很大影響，從而也影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。微膠囊化產(chǎn)品超微結(jié)構(gòu)的研究為分析影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素提供了重要依據(jù)。

關(guān)鍵詞：二丁基羥基甲苯（ＢＨＴ）；微膠囊化；超微結(jié)構(gòu)

中圖分類號：ＴＮ１６；ＴＱ２４１文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０12）04－0807-03

微膠囊化技術(shù)從２０世紀(jì)３０年代開始至今，其生產(chǎn)技術(shù)已比較成熟。目前，國內(nèi)外已有很多制造微膠囊化產(chǎn)品的方法的報(bào)道。在食品行業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)用中，噴霧干燥法用得最多。

噴霧干燥法對研制一個(gè)成功的微膠囊化產(chǎn)品是非常關(guān)鍵的。該方法主要包括兩個(gè)部分［１］，即乳化工藝和噴霧干燥工藝。影響乳化工藝效果的主要參數(shù)是均質(zhì)壓力和乳化溫度。對于機(jī)械均質(zhì)乳化，為保證乳化的效果，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)娜榛瘻囟取］^高的乳化溫度能使體系的黏度降低，有利于表面活性分子定向吸附到界面形成乳狀液；但過高的乳化溫度易造成熱敏性物質(zhì)或揮發(fā)性物質(zhì)的損失。均質(zhì)壓力對于乳化過程也很關(guān)鍵，均質(zhì)壓力高有利于形成較小而均勻的液滴。乳狀液越均勻，體系中越不易發(fā)生液滴的聚集，乳狀液的液滴越小，上浮速度就越慢，這對于乳狀液的穩(wěn)定性有利；但過小的液滴表面積大，表面能高，對于乳狀液的穩(wěn)定性反而不利，因此必須選擇合適的均質(zhì)壓力。

噴霧干燥工藝是非常重要的，對于一個(gè)成功的微膠囊化產(chǎn)品來講，即使其壁材的組成是合適的，但沒有合適的噴霧干燥工藝條件，也不可能得到具有高的包埋率和產(chǎn)率的微膠囊化產(chǎn)品。對于噴霧干燥工藝影響產(chǎn)品質(zhì)量的工藝參數(shù)包括進(jìn)料溫度、進(jìn)料濃度、進(jìn)風(fēng)溫度和出風(fēng)溫度等。而這些工藝參數(shù)與所選用的設(shè)備有關(guān)。進(jìn)料的固形物濃度越高，霧化液滴表面固化的速度也越快；但固形物濃度過高，不利于液滴霧化，而且可能會(huì)超出壁材的溶解范圍，使壁材不能發(fā)揮相應(yīng)的包埋心材的作用。另外，當(dāng)固形物濃度太高時(shí)，液滴表面過早結(jié)殼，也不利于水分的去除，進(jìn)料黏度太低時(shí)，液滴內(nèi)部產(chǎn)生渦流，表面固化速度大為下降；同樣，進(jìn)料黏度的高低還會(huì)影響霧化后液滴的大小，霧化液滴越大，脫水后干粉的復(fù)水性也就越好；反之，液滴越小，產(chǎn)品的復(fù)水性變差，易于漂浮聚集于水面。進(jìn)風(fēng)溫度高，有利于生產(chǎn)率的提高；但太高的進(jìn)風(fēng)溫度，液滴內(nèi)部水分容易劇烈蒸發(fā)，使囊壁結(jié)構(gòu)崩潰，產(chǎn)品比表面積增大，心材與外界接觸可能性增加，因此不利于產(chǎn)品的質(zhì)量。進(jìn)風(fēng)溫度太低，不利于水分的降低。進(jìn)風(fēng)溫度高有利于傳質(zhì)，但進(jìn)風(fēng)溫度主要由機(jī)型決定。現(xiàn)在新型的噴霧干燥造粒設(shè)備非常適合微膠囊化的需要。

掃描電子顯微鏡（ＳＥＭ）用于食品材料和生物材料的研究已有相當(dāng)?shù)臍v史，ＳＥＭ的特點(diǎn)是制備樣品較簡單，無需包埋和超薄切片，但對于微膠囊化產(chǎn)品的超微結(jié)構(gòu)的研究，１９８５年Ｒｏｓｅｎｂｅｒｇ等［２］用ＳＥＭ觀察微膠囊化產(chǎn)品超微結(jié)構(gòu)取得了突破性進(jìn)展，采用特殊的樣品制備方法觀察微膠囊化產(chǎn)品，在微膠囊化產(chǎn)品超微結(jié)構(gòu)的研究中發(fā)揮了重要作用。

對微膠囊化產(chǎn)品的超微結(jié)構(gòu)的研究作了一些探索，通過觀察所得產(chǎn)品的超微結(jié)構(gòu)，從而指導(dǎo)微膠囊化工藝。

１材料與方法

１．１材料

１．１．１原料與試劑二丁基羥基甲苯（ＢＨＴ）標(biāo)品，美國Ｓｉｇｍａ公司；二丁基羥基甲苯（ＢＨＴ），北京食品添加劑廠；微膠囊化產(chǎn)品3、4、8號樣品是經(jīng)不同BHT/壁林阿拉伯膠/麥芽糊精、海藻酸鈉含量、乳化溫度、均質(zhì)壓力、噴霧干燥溫度條件的制備出來的，見參考文獻(xiàn)［3］；阿拉伯膠，天津市泰興試劑廠；麥芽糊精（ＤＥ２９），河南省孟州市鑫源有限責(zé)任公司；海藻酸鈉，天津醫(yī)藥公司；石油醚（６０～９０℃沸程）、無水乙醇均為分析純。

１．１．２主要儀器與設(shè)備ＪＨＧ型高壓均質(zhì)機(jī)，上海儀器廠；Ｌａｂ－S１型噴霧干燥機(jī)，丹麥Ａｎｈｙｄｒｏ公司；Ｐ２００Ⅱ高效液相色譜儀，大連依利特科學(xué)儀器有限公司。

１．２方法

１．２．１微膠囊化產(chǎn)品表面超微結(jié)構(gòu)的測定方法［4］ 基于前期試驗(yàn)研究［3］，選取添加少許微膠囊化產(chǎn)品的粉末于貼了雙面膠的樣品臺上，吹去多余的粉末。噴金２０ ｍｉｎ后用掃描電子顯微鏡（ＳＥＭ）觀察微膠囊化產(chǎn)品的表面結(jié)構(gòu)，加速電壓為２０ ｋＶ。

１．２．２微膠囊化產(chǎn)品內(nèi)部超微結(jié)構(gòu)的測定方法［５］ 添加少許微膠囊化產(chǎn)品的粉末于貼了雙面膠的樣品臺上，吹去多余的粉末。用刀片切割樣品臺上的粉末，立即噴金２０ ｍｉｎ后用ＳＥＭ觀察微膠囊化產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，加速電壓為２０ ｋＶ。

２微膠囊化產(chǎn)品超微結(jié)構(gòu)

２．１微膠囊化產(chǎn)品的表面結(jié)構(gòu)

圖１和圖２是采用噴霧干燥法生產(chǎn)的ＢＨＴ微膠囊化產(chǎn)品４號樣品的表面結(jié)構(gòu)。該產(chǎn)品顆粒圓整，表面光滑，無裂紋和凹陷，說明該產(chǎn)品應(yīng)具有較高的包埋率和保存期限，從而證實(shí)了優(yōu)化的配方和工藝的合理性。

圖３是以噴霧干燥法生產(chǎn)的ＢＨＴ微膠囊化產(chǎn)品３號樣品的表面結(jié)構(gòu)，該產(chǎn)品顆粒較圓整，表面較光滑，基本無裂紋和凹陷，說明該產(chǎn)品也應(yīng)具有較高的包埋率和保存期限。但同圖２相比，其顆粒圓整度及表面光滑程度稍差。這說明處理間存在顯著差異。

圖４和圖５是以噴霧干燥法生產(chǎn)的ＢＨＴ微膠囊化產(chǎn)品８號樣品的表面結(jié)構(gòu)，該產(chǎn)品顆粒不完整，表面有很多凹陷和裂紋，導(dǎo)致產(chǎn)品的包埋率和保存期限都很差。

２．２微膠囊化產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖６是以噴霧干燥法生產(chǎn)的ＢＨＴ微膠囊化產(chǎn)品４號樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，該產(chǎn)品顆粒內(nèi)部是一個(gè)大空穴，它占據(jù)了整個(gè)粒子的大部分空間，空穴的周圍具有一定厚度的環(huán)形壁，ＢＨＴ均勻的分散于壁材中，形成一個(gè)非常致密的壁結(jié)構(gòu)，因此具有較好的包埋率。

２．３噴霧干燥進(jìn)風(fēng)溫度對微膠囊化產(chǎn)品膜結(jié)構(gòu)的影響

噴霧干燥的進(jìn)風(fēng)溫度是影響膜結(jié)構(gòu)的重要因素，進(jìn)風(fēng)溫度太高或太低都會(huì)對膜的表面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良影響。如圖７所示，當(dāng)進(jìn)風(fēng)溫度為２２０ ℃，膜表面極不規(guī)則，有大量的裂痕，而且有一部分的ＢＨＴ在粒子表面。由于粒子表面存在大量的ＢＨＴ，粒子間相互粘結(jié)，使產(chǎn)品的流動(dòng)性很差。原因是在噴霧干燥過程中，當(dāng)乳狀液的粒子和熱風(fēng)接觸時(shí)，由于熱風(fēng)的溫度很高，粒子內(nèi)部的水分蒸發(fā)過快，使得粒子內(nèi)部產(chǎn)生氣球現(xiàn)象［５，６］，從而使粒子表面產(chǎn)生很多裂紋。圖８所示的樣品是在進(jìn)風(fēng)溫度為１８０ ℃的條件下制成的。由于熱風(fēng)溫度低，蒸發(fā)能力不夠，致使膜的致密性和強(qiáng)度很差。從形成的微膠囊膜的結(jié)構(gòu)來看，存在著適宜的噴霧干燥進(jìn)風(fēng)溫度。

３結(jié)論

用掃描電子顯微鏡（ＳＥＭ）研究微膠囊化產(chǎn)品的超微結(jié)構(gòu)可以得到不同壁材組成和工藝條件對產(chǎn)品質(zhì)量影響的直接依據(jù)。根據(jù)微膠囊超微結(jié)構(gòu)可以指導(dǎo)不同的壁材組成和工藝條件對微膠囊化產(chǎn)品品質(zhì)的影響，這對指導(dǎo)微膠囊化工藝具有非常重要的意義。

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