全 文 ：现代食品科技 Modern Food Science and Technology 2010, Vol.26, No.9
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复凝聚法麻油微胶囊的制备

李存芝，唐书泽，汪勇，张广文，刘柳
（暨南大学食品科学与工程系，广东广州 510632）
摘要：实验以明胶与壳聚糖为壁材,小磨麻油为芯材,用复凝聚法制备明胶-壳聚糖微胶囊。并考察系统浓度、pH 值、乳化速度、
交联时间等因素对微胶囊成囊的影响，确定了较为适宜的反应条件。实验结果表明适宜的成囊条件为：明胶与壳聚糖的比例为 4:1、
乳化速度为 6000 r/min、系统浓度为 1%~2%、复凝聚的 pH 值为 6.0~6.4、交联时间为 60~90 min。
关键词：复凝聚；微胶囊；壳聚糖；明胶；麻油
文章篇号：1673-9078(2010)9-952-955
Preparation of Sesame Oil Microcapsules by Complex Coacervation
LI Cun-zhi, TANG Shu-ze, WANG Yong, ZHANG Guang-wen, LIU Liu
(Department of Food Science & Engineering, Jinan University, Guangzhou 510632, China)
Abstract: Using gelatin and chitosan as wall material and the small grinding sesame oil as the core material, gelatin-chitosan
microcapsules was prepared by complex coacervation. Results showed the best ratio of gelatin to chitosan, emulsion speed, substrate
concentration, pH value the system concentration, and cross-linking time were 4:1, 5000~7000 r/min, 1%~2%, 6.0~6.4 and 60~90 minutes,
respecively.
Key words: complex coacervation; microcapsule; chiosan; gelatin; sesame oil

1930年，美国National Cash Register Co.公司开始研
究微胶囊技术。1954年微胶囊技术用于无碳复写纸实
现了商业化。到20世纪80年代中期，微胶囊技术已经
在食品、医药、农业和化工等方面得到了广泛的应用。
国外尤其是日本，每年申报的有关微胶囊技术的专利
就达上百件。同国外相比，我国还需进一步加大微胶
囊技术的应用开发及基础理论的研究[1]。
研究表明，液态油脂可用蛋白质、淀粉、乳化剂、
抗氧化剂、调味料等各种材质进行微胶囊化从而变成
固态的粉末油脂。与液态油脂相比较，固态粉末油脂
具有散落性、分散性、速溶性和稳定性的优点，便于
运输、贮藏、使用和包装，可广泛地应用于面包、糕
点、汤料、方便面等食品中。几乎所有的油脂中，如
花生油、芝麻油、苏子油、鳗骨油、大蒜油、薄荷素
油等均可转化成固体粉末油脂。此外，微胶囊能显著
提高油脂的稳定性，使其在高温油炸下仍有较满意的
抗氧化效果，能使油脂的使用寿命延长4倍以上[2~3]。
芝麻油具有特殊的香味，有较高的营养价值，因
此深受广大消费者喜爱。芝麻油中的芳香气味组分易
收稿日期：2010-05-14
基金项目：国家自然科学基金（30871751），广东省科技攻关（2005B10401009）
作者简介：李存芝（1969-），女，博士，讲师。研究方向：主要从事食品化
学，食品加工工艺方面的研究
挥发，其不饱和脂肪酸含量较高又使其易于氧化，这
些特点限制了芝麻油的一些用途。因此将芝麻油微胶
囊化制成粉末油脂具有一定的现实意义。实验采用复
凝聚法，通过对包油微胶囊等各种影响因素的研究，
并将实验结果用显微照相记录下来，为各种名贵油品
的微胶囊化提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料和设备
芝麻油，市售；明胶(优级纯，天津化学试剂三厂)；
壳聚糖(脱乙酰度为90%，粘度<100 mPa⋅s，上海伯奥生
物科技有限公司)。
WH-1微型旋锅混合仪（上海沪西分析仪器厂）；
PHS-3C精密pH计（上海雷磁仪器厂）；PH-4数显恒温
水浴锅（江苏金坛市宏华仪器厂）；JRJ-300-I剪切乳化
搅拌机（上海标本模型厂）；spectrumlab53紫外可见分
光光度计（上海棱光技术有限公司）；XP-201显微镜；
尼康coolpix4500数码相机。
1.2 实验方法
1.2.1 复凝聚的原理[1,4]
复凝聚法是指以两种或多种带相反电荷的壁材物
质做包埋物，芯材分散于其中后，通过改变体系的 pH
值、温度或水溶液浓度，使壁材相互作用形成一种复
DOI:10.13982/j.mfst.1673-9078.2010.09.012
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合物，导致溶解度下降而凝聚析出形成微胶囊。
本实验所用的壁材是壳聚糖和明胶。明胶在等电
点时，其氨基酸以中性的偶极离子或以内盐的形式存
在，不受外电场作用；当 pH 值超过等电点时带负电
荷，而当 pH 值低于等电点时则带正电荷。因而只要
通过改变水溶液的 pH 值，就可使明胶成为聚阳离子
或者聚阴离子。
壳聚糖等电点在 8.5~9.1 之间。当体系的 pH 值高
于明胶等电点，而低于壳聚糖的等电点时，明胶会变
成聚阴离子，而壳聚糖会变成聚阳离子，于是在带正
电荷的聚阳离子明胶与带负电荷的聚阴离子壳聚糖之
间发生相互作用，导致凝聚相的形成。
1.2.2 明胶等电点测定[5]
称取9 g明胶于烧杯中，用煮沸后冷却的蒸馏水分
三次洗涤，每次取100 mL洗涤0.5 h。最后使胶液为150
g，保温40 ℃使其膨胀溶解。用移液管移取上述溶液
33.4 mL到烧杯中，加入66.6 mL冷却蒸馏水。混合均匀
后分别取5 mL该溶液，移至6个己编号的试管中。将pH
值分别调至4.1、4.4、5.4、6.0、7.0、9.0。在波长360 nm
和380 nm处比较透光率。
1.2.3 观察稀溶液复凝聚现象[5]
称取约0.3 g己降解壳聚糖溶于7.5 mL的2.5% HAc
溶液，加水稀释至60 mL，得0.5%的壳聚糖溶液。再称
取约0.3 g明胶溶于60 mL水中，得0.5%的明胶溶液。分
别按照壳聚糖/明胶(v/v)为1/3、1/4、1/6、1/7、1/9、1/15
的比例，混合后分别取4 mL，移入6个编号试管中，将
pH值调至6.0，再加水稀释至10 mL。将6个试管置于0℃
冰水浴，20 min后观察其乳白光。
1.2.4 工艺步骤
1.2.4.1 氧化法降解壳聚糖
甲壳素脱乙酰化处理制得的壳聚糖，分子量通常
在50~60万之间。由于分子内氢键作用，只能溶解少量
于稀酸中，限制了壳聚糖的使用。因而，要用氧化法
降解壳聚糖[6]。
将水浴锅温度调到50 ℃，准确称取一定量壳聚糖，
加入到三口烧瓶，用2.5%的HAC溶解，一定转速搅拌
数分钟后加入H2O2溶液，反应4 h。反应结束后，用10%
NaOH溶液调节反应体系pH值至7.0，在搅拌条件下将
中和后的反应液滴加入两倍反应液体积的丙酮中进行
沉析。静置一夜后抽滤、干燥可得降解产物[7]。
1.2.4.2 乳化
称取一定量的明胶、芝麻油、少量乳化剂OP-10(烷
基酚与环氧乙烷缩合物)，加入蒸馏水混合均匀后在
60 ℃下溶解，溶解后在高剪切乳化机中以6000 r/min的
转速进行乳化。
1.2.4.3 复凝聚反应
将恒温水浴温度调至40 ℃后，把乳化得到的乳液
倒入三口烧瓶中，并加入一定量的蒸馏水稀释。然后
在搅拌下往上述乳液中滴加壳聚糖溶液，并用10%
NaOH溶液调节反应液的pH值至6.0~6.4，恒温反应一段
时间。
1.2.4.4 交联
将反应液置于含有一定量食盐的冰水浴中。加入
少量的戊二醛，在搅拌下交联固化约1~1.5 h。反应结
束后于室温下抽滤、洗涤、干燥得到微胶囊产品。
1.2.4.5 壳聚糖微胶囊样品的观测
用玻璃棒蘸取少量微胶囊产物，涂于载玻片上，
用甘油分散后在25*10倍显微镜下观察微胶囊颗粒的
形态、粒径大小及分布、数目及杂质情况，用专业数
码相机照相记录。
2 结果与讨论
2.1 明胶与壳聚糖稀溶液的复凝聚现象
2.1.1 明胶等电点的测定结果
目前生产明胶的工艺主要有热处理、碱处理、酸
处理和酶处理法几种。各种方法所生产的明胶等电点
各不同，一般在 pH 4~9 之间变化。酸法处理得到的
明胶，分子链中含有的自由氨基等碱性基团较多，等
电点在 pH 8.8~9.1 间。而用石灰等碱处理得到的明胶，
分子链中自由的羧基等酸性基团较多，等电点在 pH
4.8~5.1 间。因而，在制备微胶囊前，要先测其等电点。
按照 1.2.2 中的方法进行明胶等电点的测定。
表1 不同pH值下明胶透光率的测定
Table 1 Effect of pH on the light transmittance of glutin
pH 4.08 4.40 5.40 6.00 7.03 9.00
透光率(360 nm) 59.4 57.8 56.3 58.0 60.2 59.0
透光率(380 nm) 67.0 65.7 64.4 66.5 67.6 68.3
从表1可知，在溶液pH值为5.4时，透光率最低，
可知明胶的等电点约在pH 4.40~6.00之间。壳聚糖等电
点在pH 8.5~9.1，当体系的pH值高于明胶等电点，而低
于壳聚糖的等电点时，就会导致凝聚相的形成。
2.1.2 稀溶液复凝聚现象
用溶液的复凝现象来确定微胶囊壁材料中明胶与
壳聚糖的最佳比例，即溶液最易发生复凝聚，最有利
于微胶囊生成的壁材比例。按照1.2.3方法，称取约0.3 g
己降解壳聚糖，溶于7.5 mL的2.5% HAc溶液，加水稀
释至60 mL，得0.5%的壳聚糖溶液。再称取约0.3 g明胶
溶于60 mL水中，得0.5%的明胶溶液。按照明胶/壳聚
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糖不同比例，将pH值调至6.0，观察其产生的乳白光。
实验中明胶与壳聚糖的比例在4/1时产生的乳白光最
强，聚阴离子的明胶和聚阳离子的壳聚糖产生复凝聚。
即囊壁材料明胶与壳聚糖比例在4:1附近，溶液最易发
生复凝聚，最有利于微胶囊的生成。
2.2 微胶囊化各因素的影响
2.2.1 系统浓度的影响
将8 g明胶溶于160 g水中。取经降解后的壳聚糖2 g
溶于40 g水中。分别吸取40 mL明胶溶液及10 mL壳聚
糖溶液于4个烧杯中。并将其分别稀成50 mL、150 mL、
250 mL、350 mL、450 mL溶液。
从表2看出，不加蒸馏水稀释，浓度太高，体系中
大量的带负电荷的明胶分子，与带正电荷的壳聚糖急
剧结合，凝聚在一起成为絮状物甚至块状物，因此几
乎没有生成微胶囊；加入一定量蒸馏水稀释，同时搅
拌均匀，则溶液分散充分，而且颗粒之间有了空隙，
从而有利于微胶囊的形成。如果加入过多蒸馏水，大
大降低了溶液浓度，使得生产率降低，杂质增多。若
有微胶囊生成，但比率太低，加上取试样时有一定主
观性，显微镜下没有观察到微胶囊。实验表明，系统
浓度约在1%-2%之间，如图1(a)，图1(c)成囊率较高，
囊形规整圆滑。
表2 不同浓度系统溶液的成囊现象
Table 2 Effect of substrate concentration on the
microencapsulation
加水量/mL 0 100 200 300 400
系统浓度/% 5.0 1.67 1.0 0.71 0.55
显微镜观察 无囊,出现凝胶 大量囊 有囊 无囊 无囊

(a)

(b)

(c)

(d)
图1 微胶囊的显微照相（25*10）
Fig.1 Micrography of the microcapsule
注：(a)系统浓度为 1%成品图；(b)交联时间 1 h 成品图；
(c)系统浓度 1.6%成品图；(d)交联时间 2 h 成品图。
2.2.2 乳化速度对粒径大小及分布的影响
表3 不同乳化速度下的成囊
Table 3 Effect of the emulsification rate on the
microencapsulation
囊的规格 小 中 大
3000 r/min显微镜读数/μm 2.8 4 12
5000 r/min显微镜读数/μm 2 4 6
6000 r/min显微镜读数/μm 1 2.5 3.8
7000 r/min显微镜读数/μm 0.2 2 3.2
在四种不同的乳化速率下乳化制备微胶囊。所得
微胶囊的粒径大小和分布在显微镜中观察(取可观察到
的最小、中等、最大的胶囊作测量)。表3在3000 r/min
组中，微胶囊粒径分布分散，出现较大粒径；6000 r/min
组中，粒径相对集中；7000 r/min组中，粒径比较集中，
但较细。从中可看出乳化速率影响粒径的大小和分布，
乳化速率为3000 r/min时，由于转速小造成乳化不均匀，
导致芯材粒径分布不均，从而使胶囊粒径大小分布不
均；而当乳化速度达到5000 r/min以上时，乳化使芯材
粒径过小，且均匀，从而使胶囊均匀粒径小。实验中
乳化速度取6000 r/min，获得的微胶囊粒径较为均匀。
2.2.3 交联时间的影响
保持其它条件不变，交联时，每隔0.5 h用玻璃棒
从冰水浴中取出一部分反应物，放于玻璃片中，置显
微镜下观察。
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表4 交联时间对成囊的影响
Table 4 Effect of cross-linking time on the microencapsultaion
交联时间/min 10 30 60 80 120 150
成囊现象 无囊 无囊 有囊出现 大量囊 少量囊 少量不规则囊
从表4中，我们可得出加入戊二醛进行交联反应需
要时间。时间太短，交联反应来不及发生，显微镜下
没有微胶囊颗粒；达到一定时间后，交联基本己经完
成，图1(b)为交联时间60 min图片。如果再继续交联，
则会形成较大的团块，不利于微胶囊的产生，如图1(d)
所示。实验中交联时间应为60~90 min左右。
2.2.4 pH值对复凝聚的影响
改变复凝聚反应的pH值，其它条件相同。观察不
同pH值时微胶囊化现象。
表5 pH值的改变对成囊的影响
Table 5 Effect of pH on the microencapsulation
pH值 5.0 5.5 6.0 6.2 6.4 7.5
成囊现象 无囊，凝胶 无囊，凝胶 不规则囊 大量囊 不规则囊 无囊，凝胶
从表5可见，pH对微胶囊成囊有很大影响。复凝聚
的必要条件是：有关的两种聚合物离子的电荷相反，
且混合物中离子数量在电学上恰好相等。改变pH值，
就改变了明胶和壳聚糖的离子数，影响复凝聚的实现。
由前面结论可知，本实验用明胶等电点为4.4~6.0左右。
pH值为5.0时，低于明胶等电点，明胶带正电荷，不能
和壳聚糖发生复凝聚反应，所以也没有微胶囊形成。
pH值为6.0~6.4时，壳聚糖分子所带的正电荷量和明胶
带的负电荷量基本相等，复凝聚反应完全，生成微胶
囊的量最多，且在pH6.2囊形规整圆滑。pH值大于6.4
时，体系电荷值失衡，所以形成微胶囊的量减少。可
见pH在整个实验中起着关键作用。
3 结论
本实验采用复凝聚法，以明胶及壳聚糖为壁材，
小磨麻油为芯材，制备微胶囊。实验结果表明适宜的
成囊条件为：明胶壳聚糖的比例应在 4:1；乳化速度
在 6000 r/min；系统浓度应大于 1%而小于 2%；复凝
的 pH 值在 6.0~6.4 之间；交联时间应大于 1 h，而小
于 90 min。形成的微胶囊粒径在 0.2~4 μm 之间，较为
均匀。
微胶囊通常是指直径在 1~1000 μm 的颗粒，直径
<1 μm 的颗粒称为纳米胶囊，直径>1000 μm 的颗粒称
为大胶囊。实验中发现乳化速度在 7000 r/min，可以
获得 0.2 μm 的纳米级颗粒。纳米级微胶囊由于其巨大
的表面等具有的独特性质,使它的应用领域更为广泛，
生产纳米级油脂胶囊也是微胶囊技术的一个发展方
向。
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