一种天然植物精油微胶囊及制备方法及应用与流程

本发明属于蚊虫驱避剂领域，具体涉及一种天然植物精油微胶囊及制备方法及应用。
背景技术：
：随着全球温室效应不断的升高和环境恶化，世界卫生组织(who)认为蚊虫对人类健康尤其是幼儿健康将产生进一步的影响，蚊虫是传播多种疾病的重要途径之一，比如疟疾，乙型脑炎，登革热，黄热病，丝虫病等等疾病都是通过蚊虫叮咬而引起的。全球有一半以上的人生活在被蚊虫所传疾病的威胁之中。在日常生活中，常用驱避剂防止蚊虫叮咬。驱避剂是指可自然挥发的某种特殊气味，使昆虫嗅到后产生驱避而不敢接近的化学物质。昆虫驱避剂本身无杀虫作用，但可以在一定时间内，使人、畜免受昆虫叮咬和侵袭，防止虫媒病发生。驱避剂分为化学合成驱避剂和植物源驱避剂。目前使用最广泛的化学驱避剂是避蚊胺[deet，n,n-二乙基-3-甲基苯甲酰胺]、伊默宁[ir3535，3-(n-正丁基乙酰胺基)-丙酸乙酯]、羟哌酯[kbr3023，2-(2-羟乙基)-哌啶-1-碳酸-1-甲基异丙酯，人工合成驱避剂具有高效、有效驱蚊时间长等优点，备受人们的青睐。但是，近年来deet不断被报道对人体有负作用、对环境有害。法国corbel等(2009)研究表明，deet对昆虫和哺乳动物中枢神经系统乙酰胆碱酯酶的活性有抑制作用。deet与氨基甲酸盐类杀虫剂混用时，毒性增强(moss1996)，对人类的安全产生严重威胁。随着人们对健康和生态环境日益关注，尤其是人们使用蚊虫驱避剂，更加要求其对人体安全。人类用植物及提取物驱避有害昆虫的历史已有近千年，因其来源自然对人体安全，至今仍在使用。比如香茅油早在1908年就被推荐作为昆虫驱避剂使用，香茅是美国昆虫驱避制剂中常用的植物成分，市场销售的具有驱虫作用的蜡烛和熏香品都含有香茅油。目前，植物源驱避剂有效成分是植物精油，由萜烯类、醛类、酯类、醇类等化学分子组成，植物精油具有低毒、低残留、与环境兼容性好等特点。但植物精油因分子量小，易挥发，存在有效持续时间短的不足。技术实现要素：本发明提供了一种天然植物精油微胶囊及制备方法和应用，用以解决目前作为驱避剂使用的植物精油易挥发，有效时间短的问题。为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：所述天然植物精油微胶囊，包括囊芯和囊壁，所述囊芯为植物精油复配物，所述植物精油复配物包括香茅精油、柠檬精油、桉叶精油、薄荷精油、香樟精油和荆芥精油。微胶囊是以高分子材料作为囊壁或囊膜，通过物理、化学或物理化学方法将作为囊芯的活性物质(固体、液体或气体)包裹起来，形成一种具有半渗透性囊膜的球形、肾形、谷粒形等特定几何结构的微型胶囊，其大小在几微米至几百微米范围内(直径一般在5～200μm)，壳的厚度为0.2～10μm。这种壳核结构使微胶囊具有保护、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，同时又具有缓慢向外界逸出的特性。植物精油的化学成分极其复杂，不同植物或同一植物不同部位的精油成分也有差异。植物精油的化学成分一般分为萜类化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物和含氮含硫化合物四类。萜类化合物是精油的主要成分，据其基本结构又可分为三类：单萜衍生物，如香叶醇(geraniol)、薄荷醇(menthol)、樟脑(camphor)等；倍半萜衍生物如金合欢烯(farnesene)、吉马酮(germacrone)、广蕾香酮(pogostone)等；二萜衍生物，如紫杉醇(taxol)等。在精油中，芳香族化合物是数量仅次于萜烯类化合物的第二大类化合物，其中一类为萜源衍生物，如百里草酚(thymol)、孜然芹烯(p-cymene)、α-姜黄烯(α-curcumene)等；另一类为苯丙烷类衍生物，主要含有这类化合物的精油在香料工业上用作辛香型香料，如桂皮中的桂皮醛(cinnamaldehyde)，八角茴香油中的茴香醚(anethole)等。脂肪族化合物主要是一些小分子的化合物，几乎存在于所有的精油中，其含量较少不是其主要成分，如橘子、柠檬、薄荷、桉叶、香茅等精油中的异戊醛(isovaleraldehyde)，沙棘油、桂花精油中的乙酸乙酯(ethylacetate)等。进一步的，所述植物精油复配物各组分的按重量份数计含量如下：进一步的，所述植物精油复配物还包括增效剂：2-4份薰衣草精油和2-4份肉桂精油。本发明通过复配的增效剂进一步延长驱蚊时间和驱蚊效果。进一步的，所述囊壁的材料为明胶-阿拉伯胶复合物、β-环糊精或脲醛树脂。进一步的，所述天然植物精油微胶囊为粒径为1-10μm的粉末，优选粒径1-5μm。本发明还提供了上述天然植物精油微胶囊的制备方法，包括如下步骤:1)囊芯的制备：将精油复配物添加到精油复配溶剂中，然后加入增效剂加热混合均匀，形成油相，将油相与水相混合，搅拌获得囊芯液；2)囊壁的制备：将囊壁的材料在分散相中分散获得囊壁液；3)微胶囊化：将步骤1)获得的囊芯液加入到步骤2)获得的囊壁液中，囊壁材料在囊芯表面附着并包裹固化，获得微胶囊悬浮液；4)后处理：将步骤3)的微胶囊悬浮液抽滤、洗涤、干燥后获得粉末状天然植物精油微胶囊。进一步的，步骤1)中，所述精油复配溶剂选自聚乙二醇或植物油，优选大豆油，所述水相选自乙醇或二氯甲烷。进一步的，步骤1)中，所述水相和油相的体积比为1:1。本发明还提供了上述天然植物精油微胶囊在驱蚊剂中应用。进一步的，所述驱蚊剂的剂型为固体、液体或膏状。将微胶囊制备成多种剂型属于现有技术，可参考现有技术获得。微胶囊技术是高分子材料构建的、尺寸在微米量级的空心泡囊，具有降低挥发性的优点，本发明的技术方案使复配的植物精油实现了微胶囊化，使精油缓慢释放，延长了使用时间的同时不影响驱蚊效果，实现了植物精油利用率的大幅提高。在正常使用情况下可以持续释放6个月，并有效驱赶3米范围内的蚊虫，气味芬芳自然，具有清神醒脑作用。附图说明图1是实施例1制备的天然植物精油微胶囊的电镜照片；图2是实施例2制备的天然植物精油微胶囊的电镜照片；图3是实施例3制备的天然植物精油微胶囊的电镜照片。具体实施方式为了便于理解，下面结合实施例阐述所述天然植物精油微胶囊及制备方法及应用，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。本发明所用的试剂均为市售商品。实施例1β-环糊精制备天然植物精油微胶囊1)囊芯的制备：将精油复配物包括如表1所示重量份比的组分，据此称量；表1各组分重量配比序号原料名称重量份数(份)1柠檬精油152香茅精油103薄荷精油154荆芥精油105香樟精油86桉叶精油27薰衣草精油48肉桂精油29大豆油45先将前六组份分散在大豆油中，然后加入增效剂薰衣草精油和肉桂精油，缓慢加热至50-70℃，至透明澄清，按一定比例，将配制的精油复配物投入到烧杯中，边搅拌边加入，搅拌均匀后，让其自然冷却，得到增效复配物即油相；按5ml油相与5ml乙醇混合配置获得囊芯液；2)囊壁的制备称取5gβ-环糊精，加蒸馏水200ml搅拌均匀，60℃水浴加热使其完全溶解，然后加入2ml吐温80和2ml司班80作为乳化剂，高速搅拌，获得囊壁液；3)微胶囊化在30-100rad/s的搅拌速度下边搅拌囊壁液，边缓慢加入步骤1)的囊芯液，加完后继续搅拌2h，获得微胶囊悬浮液；4)后处理将步骤3)的微胶囊悬浮液置于4℃冷却12-24小时，然后在4℃下抽滤，滤饼在60℃条件下真空干燥12小时，得到如图1所示粉末状天然植物精油微胶囊，粒径约为5μm。实施例2脲醛树脂制备天然植物精油微胶囊1)囊芯的制备：将精油复配物包括如表2所示重量份比的组分，据此称量；表2各组分重量配比序号原料名称重量份数(份)1柠檬精油122香茅精油123薄荷精油124荆芥精油125香樟精油56桉叶精油47薰衣草精油28肉桂精油49大豆油36先将前六组份分散在大豆油中，然后加入增效剂薰衣草精油和肉桂精油，缓慢加热至50-70℃，至透明澄清，按一定比例，将配制的精油复配物投入到烧杯中，边搅拌边加入，搅拌均匀后，让其自然冷却，得到增效复配物即油相；按5ml油相与5ml二氯甲烷混合配置获得囊芯液；2)囊壁的制备称取10ml脲醛树脂加入到50ml水中，加入2ml吐温80和2ml司班80作为乳化剂，在高剪切速率下进行乳化，获得囊壁液；3)微胶囊化在500-1000r/min转速下，将步骤1)的囊芯液缓慢加入到步骤2)的囊壁液中，边加入边搅拌，持续搅拌20分钟，获得均匀稳定的乳液体系，待转速降至100r/min后缓慢加入盐酸溶液调节ph值至2.0，升温至65℃固化反应1小时，终点时用氢氧化钠水溶液调节ph值至7.0，获得微胶囊悬浮液；4)后处理将步骤3)的微胶囊悬浮液抽滤，洗涤并干燥，得到如图2所示粉末状天然植物精油微胶囊，如图2所示，粒径约3μm。实施例3明胶-阿拉伯树胶制备天然植物精油微胶囊1)囊芯的制备：将精油复配物包括如表3所示重量份比的组分，据此称量；表3各组分重量配比序号原料名称重量份数(份)1柠檬精油142香茅精油113薄荷精油134荆芥精油115香樟精油76桉叶精油37薰衣草精油38肉桂精油39大豆油40先将前六组份分散在大豆油中，然后加入增效剂薰衣草精油和肉桂精油，缓慢加热至50-70℃，至透明澄清，按一定比例，将配制的精油复配物投入到烧杯中，边搅拌边加入，搅拌均匀后，让其自然冷却，得到增效复配物即油相；按5ml油相与5ml二氯甲烷混合配置获得囊芯液；2)囊壁及微胶囊化在40℃水浴中，量取2ml步骤1)的囊芯液缓慢加入到40ml明胶水溶液中，所述明胶水溶液浓度为1.5％，边加入边搅拌，然后在高速乳化剪切机9000-12000rpm下搅拌10分钟，然后分别依次逐滴加入40ml的阿拉伯树胶水溶液和40ml蒸馏水，所述阿拉伯树胶水溶液的浓度为1.5％，滴加完毕后搅拌10分钟，降温至10℃，加入氢氧化钠水溶液调ph值至8-9，氢氧化钠水溶液的浓度为10％，然后加入1ml戊二醛水溶液固化，所述戊二醛水溶液的浓度为25％，获得微胶囊悬浮液；3)后处理将步骤2)的微胶囊悬浮液抽滤，洗涤并干燥，得到如图3所示粉末状天然植物精油微胶囊，粒径约1μm。对比例1与实施例1的区别在于，仅将按植物精油复配物的各组分组成加以混合，未进行微胶囊化。对比例2与实施例1的区别在于，各组分重量配比如表4所示：表4各组分重量配比序号原料名称重量份数(份)1柠檬精油252香茅精油303薄荷精油04荆芥精油05香樟精油06桉叶精油07薰衣草精油08肉桂精油09大豆油45实施例5效果实验将实验用小白鼠、蚊子和测试样品置于培育笼中，再用聚乙烯袋将培育笼包裹起来，测试样品分别为实施例1-3，对比例1-2的驱蚊剂，其中蚊子的种类包括：致倦库蚊、大劣按蚊、达氏按蚊、埃及伊蚊和淡色库蚊，蚊子总数为20只，观察驱蚊范围，每半个月加入置换一批蚊子，实验数据如表5所示：表5驱蚊实验结果当前第1页12