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微胶囊制备技术及其在饲料工业中的应用

出处:海健疫苗 作者: 中国水产养殖网 2016-10-12 10:52:00

微胶囊是指用天然或人工合成的高分子材料制成的具有聚合物壁壳的微型容器或包装物。微胶囊技术就是以成膜材料(常选用热塑性高分子材料)作为壳物质,以固体、液体或气体作为芯物质包覆成核壳形态结构的胶囊。这种壳核结构使微胶囊具有保护性和阻隔性,使受外壳保护的芯物质既不会受到外界环境的影响,同时又具有不会向外界溢出的阻隔性能。
微胶囊的制备技术始于20世纪30年代,在70年代中期得到了迅猛发展。微胶囊由芯材和壁材构成。芯材通常是需要包覆的物质,如有机溶剂、增塑剂、生物材料、食品、农用化学剂、泡涨剂、防锈剂等。壁材通常是由天然或者合成的高分子材料,用作壁材的物质应具有成膜性好和无色的特点。
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微胶囊粒子的大小和形状与其制备工艺有关。微胶囊的形状是多种多样的,一般呈球形,有的呈谷粒或无定形等形状。囊芯可以是一种或多种物质构成。壁材也可以是单层、双层和多层。微胶囊最基本的形态为单核微胶囊和多核微胶囊。还有其他诸如多壁微胶囊、不规则微胶囊、微胶囊簇等。
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一、几种常用的微胶囊化方法

微胶囊化的一般操作步骤:首先将芯材分散于微胶囊化的介质中,再将壁材放入分散体系中;然后通过某一种方法将壁材聚集,分散在芯材周围;最后用物理或化学方法处理,使其达到一定的强度。微胶囊化的方法大致可分为物理法、化学法和物理化学法,下面介绍几种常用的方法。

1.复凝聚法  
该方法的原理是将包被的饲料添加剂分散在2种高分子材料组成的水溶液中,通过调节该溶液的pH值,使2种高分子材料的相反电荷在饲料添加剂周围互相吸引,导致凝聚形成微胶囊,再加入甲醛固化。此方法中常用的壁材是明胶和阿拉伯胶,当pH调到明胶等电点以下时,2种物质会发生电中和而凝聚。

2.复乳法  
该方法的原理是将芯材分散于壁材溶液中,用挥发油或水做连续相,然后分散液滴中的溶媒引起相分离而将芯材包封,形成微胶囊。溶媒可用加热、搅拌、溶剂抽提或冷冻干燥等方法除去。该方法的工艺是将壁材先溶于分散相中,然后将芯材水溶液分散在上述溶液中形成 W/O型乳剂;另外配制一个含有稳定剂和保护剂的水溶液作为包囊溶液,在搅拌的情况下,将此溶液加入到上述乳剂中形成 W/O/W 型复乳;这种复乳很不稳定,当受到加热、减压时,挥发相溶剂被连续相萃取,不断蒸发,在连续相中浓度不断降低,直到壁材溶液干燥成硬膜形成微胶囊。

3.喷雾干燥法  
喷雾干燥法是喷雾法中成本低 且应用广的一种方法。它可将溶液、悬浮液或乳状液一次性转变成颗粒或粉末状固体。该方法的原理是将芯材与壁材溶液混合均匀形成乳化液,并将混合物在雾化器内雾化成小液滴,在喷雾干燥室内与热空气直接接触,使溶解壁材的溶剂瞬间挥发、除去,促进膜的形成与固化。该方法工艺简便、成本低,可连续生产。

4.分子包裹法  
分子包裹法又称包结络合法,是用环糊精做微胶囊壁材,在分子水平上形成微胶囊,是近年来较为先进的方法。
 
二、微胶囊技术在饲料添加剂中的应用

饲料添加剂的作用是补充畜禽必需的营养物质,或促进生长、增强饮食、预防疾病、提高饲料转化率等。采用微胶囊技术可以在很大程度上提高饲料添加剂产品的耐储性、耐加工性,减少使用量,充分发挥添加剂中有效成分的作用,使用方便且效果好。

1.微胶囊用于饲料添加剂的优点:(1)增加产品的稳定性,能有效的缓解其分解、氧化、挥发等变质过程;(2)具有缓释作用,能控制有效成分的释放速度,使之长效化;(3)将同一种产品中2种或2种以上因混合在一起易发生化学反应而失效的添加剂成分用微胶囊隔开,以提高其稳定性;(4)改变物料的状态,如将液态物质制成分散性好、便于运输、储藏及使用的微胶囊固态粉末;(5)掩盖不良气味;(6)可使原来不溶于水的物质如油脂类,在制成微胶囊后能均,匀地分散于水性介质中,从而有效发挥作用。

2.几种常用的饲料添加剂微胶囊制剂:(1)维生素胶囊:维生素最大的特点就是不稳定极易变质或失效。将维生素C制成微胶囊可以克服这个缺点。(2)饲用酶制剂微胶囊:现在研制成功的一种二次启动的饲料用酶,将吸附到载体上的酶制剂再粘合到一种特殊包衣中,生产出更能耐受制粒时高温的颗粒状酶产品,在75℃时,这种酶产品比其他一般酶产品的热稳定性高2倍多。这种特殊包衣的酶制剂,实际上就是微胶囊饲用酶制剂。(3)活菌制剂微胶囊:活菌制剂是一种通过改善肠道菌群平衡而对动物施加有利影响的活的微生物饲料添加剂。可直接饲用的活菌制剂对提高畜禽生产性能具有重要作用。


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