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1、缓释芳香植物精油产品的开发与应用（一） 立项的背景和意义：缓释技术是指在一个特定的体系内，采取某些措施来减小某种活性制剂的释放速度，从而在某段时间内，体系中的活性制剂可以维持有效浓度。缓释技术是一种新兴的技术，其显著的优越性引起了人们浓厚的兴趣。近年来，缓释技术已广泛应用于医药、农业、石油化工、日用化工等各领域。本项目将着重研究缓释技术在芳香植物精油方面的应用。芳香植物是一种兼有药用植物和香料植物所共有属性的植物类群。芳香植物除了所具有药用价值外，还具有某些香气成分。这种成分往往作为挥发油而被提取，广泛用于医药、食品加工、日用化妆品等许多领域。我国具有非常丰富芳香植物资源，有开发利用价值的芳香
2、植物种类就有400多种之多，由于受到技术的局限性，国内目前还没有大规模对芳香植物进行开发利用，这些植物资源大多用于中草药的开发或作为调味料或精油进行利用，研究内容与工艺过程开发仍沿用比较陈旧的技术，根本谈不上对芳香植物进行有效的综合利用。 目前国内对芳香植物的利用仅仅进行精油的提取加工，芳香植物精油中含有的有机化合物成分多、易挥发、且有些成分化学性质极不稳定，在使用和贮存期间容易挥发、散失香味和香气或容易分解变质。所以，对芳香植物精油的保存、使用就成了芳香植物精油研发开发的重点问题。为使芳香植物精油免受外界环境因素的影响，并控制或延长其释香时间，保证香气成分均一，以期达到人们对香料的使用目的，
3、缓释技术的应用就为芳香植物精油产品的深加工提供了一条有益的途径。芳香植物精油缓释技术，是以微胶囊技术用于芳香植物精油的深加工，以提高芳香植物精油的高附加值及拓宽芳香植物精油的应用领域。芳香植物精油微胶囊化，可以解决芳香植物精油的贮藏、氧化、留香时间等诸多以往无法解决的问题，同时芳香植物微胶囊化后将拓宽芳香植物的应用领域，无论在医药、保健、食品、印染、造纸、日用化工行业中，芳香植物精油微胶囊化将有力地促进这些行业本身的发展，而且芳香植物缓释技术同样也会给这些行业带来新一轮的技术创新，芳香植物缓释技术的发展本身也会促进芳香植物种植业发展，由此将带动芳香植物深加工业的发展。因此，芳香植物精油缓释技术
4、从经济效益和社会效益都将产生积极作用。（二）国内外研究现状和发展趋势：1. 国内外研究现状：缓释技术是21世纪食品、药品、纺织、化妆品等诸多工业领域中重点开发的高新技术之一。缓释技术采用天然或半合成或合成的高分子成膜材料把固体或液体或气体包覆，形成一种微小粒子的技术。（1） 在食品中研究现状： 食品防腐剂是植物精油微胶囊的一大应用，将精油微胶囊化后能大大提高其防腐功效，并且能够延长防腐剂作用时间。华东师范大学谭龙飞等人将肉桂精油和五香粉精油制成微胶囊后，发现微胶囊对蛋糕、馒头具有显著的抑菌防霉效果，相应的保鲜期比空白对照要延长1-3倍。此外，精油微胶囊作为食品抗氧化剂也有潜在的应用。JH An
5、n等人将迷迭香、西兰花、和柑橘的精油，同葵花籽油一起微胶囊化，发现可以有效地抑制葵花籽油的氧化。（2） 纺织品中研究现状：芳香织物是一个有发展前景的领域，传统工艺采用简单吸附或是涂层的方法，留香时间短，水洗后香味损失大，经济价值不高。东华大学的王俊华采用聚氨酯为壁材，制备了以薰衣草精油为芯材的微胶囊芳香整理剂，应用于织物后得到了一种留香时间较长的芳香织物。D Alonso把包含葡萄柚种子精油的微胶囊转移到织物纤维上，制得的材料对两种有害菌株有抑菌作用，而且精油的芳香气味存留了6个月之久。（3） 日用化妆品中研究现状： 上海应用技术学院在研究中发现，精油微胶囊化后，植物精油以微胶囊为载体，自动而
6、均匀地缓释作用于皮肤组织，在有效浓度内保持较长时间，同时起到稳定有效成分、减少特殊添加剂对皮肤的刺激。美国专利报道了一种含有微胶囊化精油的清新剂，它具有缓慢释放气体的性能。微胶囊精油能在口腔的唾液中溶解并释放。该组分与牙齿胶黏剂共同用于假牙上，以适当的速度在口腔中缓慢地长期释放香味，掩饰不良的气味。（4） 皮革中研究现状： 烟台大学的王全杰实验中利用微胶囊化艾蒿精油粉末，添加到皮革产品中后，可以稳定的存在于皮革的空间网状结构中，并且当皮革产品在使用过程中产生机械应变时，能够将艾蒿精油缓慢释放出来，起到持久的高效防腐作用，同时不影响皮革的外观。2.发展前景：缓释技术微胶囊化是新世纪重点研发的高新
7、技术之一，将之应用到植物精油中制备精油微胶囊，具有很高的应用价值和广阔的发展前景。但目前对于精油微胶囊技术本身而言，还有一些问题需要进一步深入研究。首先，要全面准确表征微胶囊性能，如壁材厚度，植物精油包埋率等技术标准，这是精油微胶囊深入研究和有效应用的重要理论基础。其次，还要继续进行有关微胶囊中精油控制释放机理的研究，找出过程条件，建立数学模型，从而能够有效控制精油在实际应用中的释放速率。此外，要积极开发安全环保、成本低廉的微胶囊壁材，尽可能降低微胶囊的生产成本。最后，将微胶囊技术同其他高新技术，如纳米技术、超临界流体技术等相结合，探索和优化精油微胶囊制备的新技术，研发能够满足市场不同需要的产
8、品，大力开拓精油微胶囊的应用领域。（三）项目主要研究开发内容、技术关键及主要创新点：一）.研究内容：1、寻找不少于3种适用于精油（如玫瑰精油）及复方精油（含玫瑰精油）的包埋材料。2、研究精油微胶囊的包埋制作工艺，以包合物产率、精油包合率、包合物的含油率和稳定性作为指标。3、建立精油（如玫瑰精油）和一个具有功效性的复方精油（含玫瑰精油）的微胶囊制作工艺技术。二)、关键技术1、微胶囊精油包膜原料的确定精油微胶囊化常用的壁材有植物胶类(阿拉伯胶、海藻酸钠、卡拉胶等)、淀粉及其衍生物(各种类型的糊精、低聚糖淀粉衍生物等，具有良好的乳化性、成膜性、质密性，是很好的包埋香精的壁材)，蛋白质类(明胶、酪蛋白
9、大豆蛋白、乳清蛋白等)，多种纤维素衍生物(CM乙基纤维素、甲基纤维素物质等)，蜡(虫蜡、石蜡、蜂蜡等)等。2、 仪器与设备的选定和购置 85-2 型恒温磁力搅拌器，SHZ-D（III）循环水式真空泵， DZF-6050真空干燥箱，NUNICO UV-2102型紫外可见分光光度计，DJ-1 型旋转式粘度计，JMS-50胶体磨，JRJ-300-I 剪切乳化搅拌机，GYB 小型高压均质机，LPG-5 高速离心式喷雾干燥机，DXM1200F 数码显微成像系统，LS 13320型激光粒度仪，TG 209F1等。3、精油微胶囊制备技术1）、乳化包裹喷雾干燥制备精油微胶囊工艺2）、分子包埋法制备精油微胶囊工
10、艺3）、胶体溶液凝聚法制备精油微胶囊工艺4）、物理吸附法制备精油缓释制剂三）、创新点：1、采用缓释技术，通过微胶囊化，保留了植物精油的全组分。2、新型胶囊材料的应用和改良微胶囊化工艺技术，使其能小型工业化。3、应用单方精油的二次包裹技术生产复方精油，改变传统的简单混合。（四）项目预期目标一）、技术指标1）、颗粒结构、颗粒大小与分布、表面和内部形态采用带有刻度的光学显微镜或者扫描电子显微镜。颗粒大小10100微米，表面比较光滑、囊壁相对完整的微胶囊粒子对芯材的保护效果和微胶囊产品的贮存稳定性都较为优秀。2）、产品的流动性：采用休止角来评定。将装满待测粉末的下端平齐的漏斗，放到光滑平面上，提到适当
11、高度，粉末形成的堆与平面的夹角即休止角。300以下流动性好，300-450流动性较好，高于600流动性差。产品的流动性300以下。3）、微胶囊化产率：指产品中芯材（如精油）的含量与制备时初始加入芯材含量之比，反映的是制备过程中芯材的保留率。一般的检测方法有机械破碎法、热熔壁材法、溶剂萃取芯材法。微胶囊化产率50%以上。4)、热稳定性：将微胶囊水溶液在100水浴中加热1h，观察微胶囊的囊形是否保持完整、胶囊之间是否聚结粘连。热稳定性好。5）、芯材的保留率：指的是在一定条件下贮存一定时间后，产品中芯材含量与初始微胶囊中芯材含量之比。保留率应保持在80%以上。6）、微胶囊包埋率：1-（产品表面油含量
12、/产品中的总油含量）*100%。包埋率80%以上。7）、微胶囊缓释性检测：将微胶囊置于一定环境中，多次称量不同时间下的重量，并检测其香气成分。以测定其释放性能。应能至少2年之内微胶囊外观无变化，具有香气。二）、经济指标：公司计划项目结束时实现，年生产玫瑰精油微胶囊产品产量1000kg，实现产值116万元、利润23万元，税金5万元。三）、社会效益1）、本项目原料来源于农业种植，有利于改善了农村的生态环境和居住环境；2)、本项目实施有利于解决当地社会劳动力人员，带动当地经济发展；3)、有利于调整产业结构，提高农产品加工能力和开发深度。 四）、应用或产业化前景随着缓释技术微胶囊化研究的进一步推进，以
13、及人们对植物精油重视程度的不断加深，植物精油微胶囊由于其高效、环保、可控等优点，会有更加广阔的应用空间，发展前景一片光明。五）、知识产权情况本项目为本公司委托上海交大芳香植物研发中心开发，知识产权归本公司所有，并签有相关协议加以明确。（五）项目实施方案、技术路线、组织方式与课题分解。芯材（如玫瑰精油、薰衣草精油、甜橙精油等）包材（如 -环糊精、海藻酸钠明胶、阿拉伯胶、壳聚糖）1.技术路线： 饱和水溶液法或复凝聚法 精油微胶囊 微胶囊外观检测 工艺衡量标准（如：颗粒结构与分布） （如：微胶囊化产率 微胶囊化效率、微胶囊含油率） 精油微胶囊稳定性检测 （如：自然储藏实验和加速分解实验）2. 组织方
14、式：本项目由产学研合作开发方式进行，项目执行过程实行课题负责制，由课题主持人组织实施小组，全面负责研究计划的制定与实施，保证经费的合理使用。项目承担单位负责项目资金筹措，原材料准备，试验方案制定，产品试生产，产品的测试及产品标准的制定等工作。项目参与（技术依托）单位委派专业技术人员参与项目研究开发，并担任主要专题组负责人，共同完成开发本项目。本项目共设三专题：专题1：缓释胶囊材料的筛选。专题2：缓释微胶囊的制作。专题3：缓释微胶囊的测定。（六）计划进度安排2014.1.1-2014.3.31 预备实验，熟练实验操作。2014.4.1-2013.8.31 确定包埋材料2014.9.1-2014.
15、12.31 微胶囊的包埋工艺流程2015.1.1-2015.3.31 对微胶囊进行指标测定2015.4.1-2015.5.31 完成精油(如玫瑰精油)和复方精油（含玫瑰精油）的微胶囊的工艺技术。（七）现有工作基础和条件2012-2014年，通过对玫瑰引种与栽培，已建成玫瑰种植园1500亩；公司目前已建成玫瑰加工车间1000平方，实验室100平方，引进加工设备10台套，实验设备若干。目前公司技术力量团队较强，其中本科以上专业技术人员8名，分别从事芳香植物栽培，食品、保健品、化妆品的研发工作，专业技术人员占总工人数的比例在50%以上，还分别与浙江大学，上海交通大学芳香植物研发中心签定合作协议，共同
16、参与开展芳香植物产品的开发与研制工作。并与上海交通大学农业与生物学院芳香植物研发中心实验室共用实验仪器、试剂等。二、经费预算市级科技计划项目经费概算表项目名称：缓释芳香植物精油产品的开发与应用 金额单位： 万元 序号概算科目名称合计市财政拨款经费归口部门配套经费自筹经费（1）（2）（3）（4）（5）1一、经费支出（合计）1001009021、设备费3（1）购置设备费12124（2）试制设备费5（3）设备租赁费62、材料费1721073、测试化验加工费102684、燃料动力费50595、差旅费33106、会议费 22117、合作、协作研究与交流费30624128、出版/文献/信息传播/知识产权事
17、务费22139、人员劳务费13101410、专家咨询费331511、管理费221612、其他开支111二、经费来源（合计）100109021、申请市财政经费101032、归口部门配套拨款43、自筹经费90905（1）单位自有货币资金806（2）其他资金10市财政科技经费拨付进度申请第1年金 额5比例（）50%注：支出概算按照经费开支范围确定的支出科目和不同经费来源编列，同一支出科目一般不同时在财政拨款经费和自筹经费中概算。原辅材料费：用于购买实验材料的费用；测试化验加工费：用于实验产品的加工、生产和性能检测等；燃料动力费：用于实验，加工，生产，检测的电力，蒸汽等能源的消耗开支；差旅费：用于项目组成员国内调研交流的出差费用；会议费：参与国内相关会议，组织项目现场会、项目验收鉴定会；出版等费：用于论文发表的版面费及检索费；人员劳务费：用工实验、加工、生产和检测等人工费用；专家咨询费：用于培训、生产指导等专家讲课、咨询开支；协作研究费：用于技术合作单位所承担任务的研究费用；管理费：约按项目总经费的5计算；其他费用：设备租金、资料发放、误工补贴等未纳入预算的开支。
