蜂胶水溶工艺开发及理化特性测定

蜂胶理化检验技术及水溶性工艺开发李英华2009-4-27蜂胶•蜂胶是蜜蜂从植物幼芽与树干上采集来的树脂并混入它的上腭腺分泌物和蜂蜡等加工而成的一种具有芳香气味的胶状固体物。•化学组成：由于采集蜂胶的季节、地区、蜜源植物的不同，蜂胶所含的化学成分有所差异。一般情况下含大约55%的树脂和树香，30%左右的蜂蜡，10%左右的芳香挥发油和5%的花粉及夹杂物。•市场上的蜂胶来源大致有两大类：中国华北地区产的杨树型蜂胶，国内特定地区产（山东）的红色蜂胶，巴西产的巴西蜂胶。蜂胶产品蜂胶产品蜜蜂采集的蜂胶蜂胶集胶器蜂胶原胶、粉末及纯蜂胶蜂胶的理化性质•一般呈现黄褐色或棕褐色，有时带青绿色，少数色深近似黑色，常温下呈不透明固体，表面光滑或粗糙，折断面呈砂粒状，切面与大理石的外形相似，具有令人愉快的方向气味，燃烧时发出类似乳香的香味，味微苦，略带辛辣味。•有粘性和可塑性，嚼之粘牙，用手捏能软化，温度低于15℃变硬变脆，36℃时软化，65℃时熔化呈粘稠液体，并可分离出蜂蜡。•比重一般在1.112-1.136之间，以1.127左右为好。蜂胶的理化性质•蜂胶不溶于水，微溶于松节油，部分溶于乙醇，溶于95%的乙醇中呈现透明的栗色，并有颗粒状沉淀。极易溶于乙醚、丙酮和氯仿，也易溶于2%以上浓度的氢氧化钠溶液。蜂胶中的功能性成分•黄酮类化合物：白杨素、杨芽黄素、芹菜素、高良姜素、鼠李素、山奈素、槲皮素、松球素、乔松素等等。•酸类化合物：苯甲酸、咖啡酸、阿魏酸、香豆酸、茴香酸、桂皮酸等。•醇类化合物：桉叶醇、松柏醇、愈创木醇、甜没药醇等等。•萜烯类化合物：a-蒎烯、β-蒎烯、异长叶烯、石竹烯、杜松烯、鲨烯等。•酚醛酯类化合物：丁香酚、异香兰醛、咖啡酸酯等蜂胶的生理活性•广谱抗菌作用：能够抑制多种细菌、真菌和某些病毒、原虫的生长，具有广谱抗生素的作用，但不产生抗药性。•促进机体免疫功能：本身可以增强机体免疫力，也能作为疫苗的免疫佐剂增强抗体的产生，对风湿性关节炎、红斑狼疮等免疫性疾病有较好的疗效。•可以作为组织再生促进剂：用于加快烧伤、烫伤或刀伤的伤口愈合。蜂胶的生理活性•局部麻醉作用：蜂胶中的松球素、咖啡酸酯的混合物具有较强的麻醉效果，比可卡因和普鲁卡因作用要强。•其他作用：降血脂、降血糖，对三高病人有辅助治疗的效果，特别是在降血脂方面有良好的疗效。•蜂胶用于治疗皮肤病，也可用于治疗胃溃疡等疾病。•蜂胶的过敏性：有的人服用或者接触蜂胶会过敏，产生皮肤红肿等现象。蜂胶的主要质量指标及检测—感官指标•外观：表面光滑或粗糙，折断面呈砂粒状、切面与大理石外形相似，眼观无霉迹、无蜂尸、水屑、木屑、泥沙及其他夹杂物。•颜色：蜂胶应呈黄褐色、棕褐色或灰褐色，有的带青绿色彩，个别近于黑色。•气味：蜂胶具有树脂的特殊芳香气味，品尝味微苦涩。•粘性：蜂胶有粘性，嚼之粘牙，若将一小块蜂胶在手中揉搓，可拉出较长的丝。低于15℃变硬变脆，可以粉碎，60-70℃即可熔化成粘稠液体。蜂胶的主要质量指标及检测—感官指标•凭经验鉴别蜂胶：一般以棕黄色、香气浓、质重、粘性大、无夹杂物、有光泽和油腻感者为佳。蜂胶的主要质量指标及检测—理化指标•比重：1.127左右为好，蜂蜡含量高的比重降低•纯度：溶于95%的乙醇溶液时，应呈透明栗色溶液，蜂蜡、赘脾含量高时在冷乙醇中会发现不溶团块。•蜂胶乙醇提取物含量：特等大于75%，一等70-75%，二等60%-70%，三等50%-60%，等外低于50%。•化学指标：酸值、碘值和过氧化值蜂胶的质量检测—定性实验•蜂胶溶解于95%的乙醇中。•黄酮类化合物颜色反应（1）镁粉-盐酸实验，取蜂胶乙醇溶液1ml于试管中，加盐酸数滴和镁粉少许，呈现红色反应。（2）碱性反应：将蜂胶乙醇溶液滴于滤纸上，氨水上熏蒸1分钟，荧光灯下观察，呈黄色或棕黄色荧光。•酚类化合物的颜色反应：三氯化铁实验：取蜂胶乙醇溶液1毫升，加三氯化铁溶液1滴，呈现蓝紫色反应。•内酯、香豆素类颜色反应：2、4-二硝基苯肼实验：取蜂胶乙醇溶液1毫升，加入2，4-二硝基苯肼3-4滴，显棕黄色反应。蜂胶的质量检测—定性实验•不饱和脂肪酸氧化指标：高锰酸钾溶液褪色时间实验：取蜂胶细粉按1：25的比例溶解于95%的乙醇中，浸泡2小时，然后用水稀释成每毫升含蜂胶干物质0.18mg的溶液，取该溶液2ml，用盐酸酸化，加入0.1N高锰酸钾溶液1滴，记下使高锰酸钾玫瑰红褪色时间。•注意：一滴要用微量滴管控制平行性。蜂胶的质量检测—定量分析•水分含量测定：取洗净的细沙，也可用硅胶粉代替，过40目筛，取2g放于称量瓶中，烘干，准确称重，放入过40目筛的蜂胶粉末1g，再称重，与砂混匀，先于45℃烘3小时，再与105℃烘至恒重，称量，计算水分含量。注意：与一般水分含量测定有何不同？•挥发性物质含量的测定：操作方法同水分含量测定相同，知识烘箱温度提高到300℃，烘至恒重，计算失重百分数，减去水分含量百分数，即为挥发性物质含量。蜂胶的质量检测—定量分析•蜂胶乙醇提取物含量测定：准确称取蜂胶样品3-5g，加入4倍于蜂胶的95%乙醇溶液，研成糊状，放入磨口瓶中冷浸24-36h，然后用滤纸过滤（滤纸必须预先干燥并称重），并于少量95%的酒精溶液洗净磨口瓶，洗液一起过滤。将过滤物连同滤纸在45℃下干燥至恒重，计算得蜂胶中蜂蜡和杂质的含量。•若再测定蜂蜡的含量，可将上述过滤物连同滤纸放入三角瓶中，加入30ml四氯化碳，振摇后在80℃水浴上回流40-60min，蜂蜡溶于四氯化碳，不溶物为杂质。趁热用干燥至恒重的滤纸过滤，滤出物连同滤纸干燥至恒重即为杂质含量，再根据杂质含量求蜂蜡含量微胶囊技术应用—农牧业领域•农药胶囊化：延长药效，降低毒性，减少环境污染。•饲料微胶囊•肥料微胶囊微胶囊技术概念•概念：微胶囊技术是一种用成膜材料把固体或液体包覆使形成微小粒子的技术。得到的微小粒子叫微胶囊。一般粒子的大小范围在微米或毫米之内。•包在微胶囊内部的物质叫囊心，又叫芯材、包容物、内核、封闭物。可以是固体、液体或气体。•微胶囊外部由成膜材料形成的包覆膜称为壁材，又叫外膜、壳体、囊壁、包膜。微胶囊技术的基本原理•微胶囊技术实质上是一种包装技术•效果的好坏与“包装材料”壁材的选择紧密相关，而壁材的组成又决定了微胶囊产品的一些性能如：溶解性、缓释性、流动性等，同时它还对微胶囊化工工艺方法有一定影响，因此壁材的选择是进行微胶囊化首先要解决的问题。微胶囊的基本大小和形状•多为球形，也有豇豆、谷粒及无定型颗粒等形状。•通常粒径大小在2-1000um范围，壁材厚度在0.2-10um不等。囊心在微胶囊总质量中所占的比例也在20-95%之间变化。微胶囊的优点•可以有效减少活性物质对外界环境因素（如光、氧、水）的反应，如维生素E，卵磷脂等。•减少芯材向环境的扩散和蒸发，如香水等。•控制芯材的释放，如缓释药物、空气清新剂等。•掩蔽心材的异味，如功能性食品、药品等。微胶囊制备方法•化学方法•物理方法•物理化学方法化学方法制备微胶囊•利用单体小分子发生聚合反应生成高分子成膜材料并将囊心包覆。•界面聚合•原位聚合•其他高分子化合物反应界面聚合•界面缩聚反应的优点：反应速度快，反应条件温和，单体纯度要求不高，两种反应单体的原料配比要求不严，反应不可逆。•与水不相溶的有机溶剂：二氯甲烷、三氯甲烷、四氯二氟乙烷、四氯化碳、苯、二甲苯、矿物油或环己烷等。溶于水相的有二元胺、二元醇或二元酚等。界面聚合法制备微胶囊工艺•壁材为聚酰胺-6，10包覆形成酶的微胶囊•首先生物酶，少量血红蛋白，1，6-己二胺（水溶性缩聚单体）加入由碳酸钠缓冲溶液形成的pH=9.8的水溶液中，然后将水溶液加入由三氯甲烷和环己烷按1：4的比例组成的有机相中，在含1%斯潘85（失水山梨醇三油酸酯）的乳化分散相中强烈搅拌条件下形成油包水乳液，在连续相有机液中缓缓加入癸二酰氯（油溶性缩聚单体），并且在冰水冷却条件下发生界面缩聚形成聚酰胺6，10膜，包覆形成微胶囊。用过滤法除去有机溶剂，并用非离子表面活性剂吐温20的水溶液洗涤微胶囊。进一步把微胶囊悬浮在50%浓度的吐温20溶液中以除去有机溶剂，再用生理盐水多次洗涤除去吐温20，最后贮存在等渗盐水中待用。原位聚合•特点：单体可溶，聚合物不可溶，聚合物在囊心表面。原料包括气态或液体单体。•为了获得均匀细小的分散相，在水中要加入表面活性剂或亲水性高分子胶体溶液等作乳化分散剂，并配合强烈的机械搅拌。尿素-甲醛原位聚合制备微胶囊•制备尿素-甲醛预聚体：37%浓度的甲醛溶液488.5g与240g尿素混合，加入三乙胺调节pH=8，并加热到70℃，保温下反应1h得到粘稠液体，然后用1000ml水稀释，形成温度的尿素-甲醛预聚体溶液。•油溶性囊心加入到上述预聚体溶液中，并充分搅拌分散成极细微粒状。加入盐酸调节pH在1-5范围，最佳为1.5-3.反应时间控制在1-3h，反应温度60-90℃锐孔-凝固浴法•凡是利用锐孔装置和凝固浴制备微胶囊的方法都可以归为锐孔凝固浴法。•常用的成膜材料有：褐藻酸钠、聚乙烯醇（PVA）、明胶、酪蛋白、琼脂、蜡和硬化油脂。•锐孔装置：以美国3M公司生产的装置为代表，适合包覆水、化肥、香料以及生物材料等。还有西南研究院、dunlop公司生产的装置。锐孔-凝固浴法微胶囊制备技术•60份质量含10%的聚乙烯醇（或5%的明胶）、40份液体石蜡组成的油-水体系中加入总体积1%的硬脂酸钙作为乳化分散剂，经过30min搅拌分散，形成稳定的水包油的乳液，然后使聚乙烯醇交联形成微球。然后超速离心破乳，倒去析出的液状石蜡，乙醚、乙醇洗涤微胶囊，并进行真空干燥，得到微胶囊浸泡在酶的水溶液中，干燥器中干燥。物理化学方法制备微胶囊•水相分离法（复合凝聚法和简单凝聚法）•油相分离法•干燥浴法•融化分散冷凝法•粉末床法物理化学方法制备微胶囊•特点：改变条件使溶解状态的成膜材料从溶液中聚沉出来，并将囊心包覆形成微胶囊。•凝聚相分离技术：利用改变温度，或在溶液中加入无机盐电解质、成膜材料的非溶剂，或创造条件诱发两种成膜材料间相互结合等方法，使壁材溶液产生相分离，形成两个新相，一个是含壁材浓度很高的聚合物丰富相（又称包囊材料相，凝聚胶体相），另一个是含壁材浓度很高的聚合物缺乏相（又称微型包囊介质相，稀释胶体相）。明胶-阿拉伯树胶凝聚法•需要满足的条件：•在配制的胶体溶液中，明胶、阿拉伯树胶的浓度不能过高，两种物质的浓度均在3%以下时，得到的凝胶产量较高。•溶液的pH值在4.5以下时（一般在4.0-4.5之间）。不同制法的明胶等电点在4.8-9之间，而pH值在4.0-4.5之间即可保证明胶在溶液中为带正电荷的粒子，如果使用等电点在8-9范围酸解明胶，则其粒子带有显著数量的正电荷（离等电点越远，粒子所带净电荷越多），而阿拉伯树胶在这种pH值下仍为带负电粒子。因此，保持合适的pH值是保证带正、负电荷的高分子电解质发生凝聚的必要条件。明胶-阿拉伯树胶凝聚法•反应体系温度要高于明胶水溶液凝胶点35℃左右。而通常的明胶溶液的凝胶点在0-5℃，保持在35-40℃为宜。如前所述，当体系温度过低时，明胶有单独形成凝胶析出的可能，为保证复合凝聚相的产生，反应体系温度通常保持在40℃左右。•反应体系中的无机盐含量要低于临界值。存在于体系中的无机盐起盐效应作用，使产生相分离受到影响。但通常混合体系中盐含量较低，不会影响凝聚相产生•通常做法是：配制的溶液先满足其中两个条件，然后改变第三个条件使其得满足而引发相分离产生凝聚明胶-阿拉伯树胶凝聚法•根据改变的第三个条件不同，可把明胶-阿拉伯树胶的复合凝聚法分为三种不同的操作，即调节pH值法、稀释法和调节温度法。•调节pH值法•稀释法•调节温度法调节pH值法•调节pH值法：把4%以下浓度的明胶水溶液与同浓度的阿拉伯树胶水溶液以1：1质量比例混合，并保持溶液温度在40℃，pH为7，此时得到一种均匀的单相溶胶。把油性囊心在搅拌条件下加入，得到一个把囊心分散成所需颗粒大小的水包油分散体系。在保持温度40℃的条件下，搅拌并滴加10%浓度的醋酸溶液直至混合体系的pH值为4.0，此时溶胶粘