壳聚糖阿拉伯胶豚草提取物微胶囊剂的制备

第

48

卷

第

2

期

2019

年

3

月

吉林林业科技

Vol.48No.2

JOUＲNALOFJILINFOＲESTＲYSCIENCEANDTECHNOLOGYMar．，

2019

DOI：10．16115/j．cnki．issn．1005－7129．2019．02．010

文

章编号

：1005－7129（2019）02－0036－03

+

中图分类号

：S767．3

7

文

献标识码

：A

壳

聚糖

/

阿拉伯胶豚草提取物微胶囊剂的制备

包

11

山

昌林

，

鞠颖

，

锋

2

（1．

吉林省林业技术推广站

，

吉林长春

130022）

吉

林长春

130022；2．

吉林省林业勘察设计研究院

，

摘要

：

本文采用微胶囊化技术

，

以豚草提取物为囊芯材料

，

壳聚糖和阿拉伯胶的聚合物为囊皮材料

，

制作壳聚糖

/

阿

拉伯胶豚草提取物微胶囊剂

，

结果表明

：

制备的壳聚糖

/

阿拉伯胶豚草提取物微胶囊剂表面光滑

、

形状规则

、

大小均

匀

、

排列有序

、

杂质极少

；

豚草提取物易降解流失

，

而壳聚糖

/

阿拉伯胶豚草提取物微胶囊的囊皮材料起到缓慢释放

和保护的作用

，

药效更加持久

、

稳定

。

关键词

：

壳聚糖

；

阿拉伯胶

；

豚草提取物

；

微胶囊

PreparationofChitosan/ArabicGum

AmbrosiaartemisiifoliaExtractMicrocapsules

BAOYing

1

，SHANChanglin

1

，JUFeng

2

（1．JilinProvincialForestryTechnologyPopularizingStation，Changchun130022，China；2．ForestSurveyandDesignIn-

stituteofJilinProvince，Changchun130022，China）

Abstract：Themicroencapsulationtechnologywasused．TheAmbrosiaartemisiifoliaextractwasusedasthecorematerial

andthechitosanandarabicgumpolymerswereusedasthecapsulematerialtopreparechitosan/arabicgumAmbrosiaarte-

misiifoliaextractmicrocapsules．Theresultshowedthatthepreparedchitosan/arabicgumAmbrosiaartemisiifoliaextractmi-

crocapsuleshavesmoothsurface，regularshape，uniformsize，orderlyarrangementandfewimpurities．TheAmbrosiaarte-

misiifoliaextractwaseasilydegradedandlostwhilethecapsulematerialofchitosan/arabicgumAmbrosiaartemisiifoliaex-

tractmicrocapsulesplayedaroleofslowreleaseandprotection，andthedrugismoredurableandstablethantheAmbrosia

artemisiifoliaextracts．

Keywords：chitosan；arabicgum；Ambrosiaartemisiifoliaextract；

microcapsule

豚

草

（AmbrosiaartemisiifoliaL．）

，

又名艾叶

破布草

，

菊科豚草属一年生草本植物

，

原产北美

还发现

，

豚草可以作为低毒植物源农药使用

，

符

合环境友好型农药的要求

，

为植物源农药开发

拓宽道路

。

壳聚糖是聚阳离子线性的由甲壳质衍生的

多糖聚合物

，

是地球上第二丰富的生物材料

，

可

很容易从可再生资源中获得

，

如壳贝类和海鲜

加工业的废品

，

可通过脱乙酰化生成甲壳素

。

由于其具有低毒

、

生物相容

、

可生物降解和抗菌

等性质

，

人们将壳聚糖应用在生物技术

、

与环境

相关学科

、

食品

、

家庭和个人护理技术

、

组织工

程

，

伤口护理敷料

、

化学等领域

，

但其机械强度

差

，

酸性水溶液稳定性差

，

极大地限制了壳聚糖

的应用

。

壳聚糖是β

－（1－4）－

连接的

D－

洲

，

现在已成为多国的外来入侵物种

，

由其引发

的过敏反应尤被关注

，

已经成为一个重要的公

共卫生问题

。

研究表明

，

欧洲由于气候变化

，

入

侵的豚草花粉的数量可能会增加

，

引起的过敏

反应也会相应增加

。

目前研究表明

，

为了解决

这一威胁

，

对豚草引发的疾病和致敏的诱发因

素的探索非常有必要

收

稿日期

：2018—12—05

作者简介

：

包颖

（1987—）

，

工程师

，

硕

女

，

吉林白山人

，

士

，

主要从事林业技术推广和科技期刊编辑工作

．

［1］

。

近几年的研究报道

—36—

葡

萄糖胺和

N－

乙酰基

－D－

葡糖胺单体单

元

，

当其胺基团被质子化时

，

壳聚糖变成可以组

装成不同的凝胶状软材料的聚电解质

，

这些包

括薄膜

、

涂层

、

纤维

、

胶体颗粒和肉眼可见的凝

胶和玻璃粉

。

这些材料可以使用多种超分子策

略

，

包括多价壳聚糖离子交联

，

壳聚糖与阴离子

表面活性剂络合或聚合物以及壳聚糖在碱性溶

液中的沉淀

［2，3］

。

一

直以来有大量记载壳聚糖

表现出色生物相容性

、

高生物降解性

、

低致敏

性

、

抗菌和促进伤口愈合功能的报道

。

然而

，

壳

聚糖在中性介质的低溶性限制了其直接应用于

制药和生物医学领域

。

作为复合材料

，

壳聚糖

的各种化学改性或水凝胶特性显著扩展了其功

能特性

［4］

。

阿

拉伯胶

（AG）

是天然化合物之一

，

它是一

种支链

，

复合多糖

，

无论是中性还是微酸性

，

都

是多糖的钙

、

镁和钾盐的混合物

。

使用

AG

可

以追溯到古埃及

，

那时的人们使用它作为粘合

剂和油墨稳定剂

。

目前

，AG

广泛应用于工业

领域

，

如增稠剂

、

稳定剂和乳化剂

，

还用于某些

食品工业产品中

，

如软饮料

。

最近临床试验显

示

AG

对镰状细胞性贫血患者有保护作用

［5］

。

本

文采用近些年广泛应于医药

、

生物

、

化

工

、

材料

、

食品等多个领域的微胶囊化技

术

［6－8］

，

以豚草提取物为囊芯材料

，

壳

聚糖和阿

拉伯胶的聚合物为囊皮材料

，

制作壳聚糖

/

阿拉

伯胶微胶囊剂

，

对制备过程进行详细描述

，

并进

行微胶囊外部形态特征检验

，

豚草提取物微胶

囊缓释试验和豚草提取物微胶囊室内毒力测定

试验

，

尝试并探索更多材料作为囊皮材料进行

植物源农药微胶囊剂的制备提供参考和技术支

持

。

1

试验方法

1．1

豚草提取物制备

豚草采收后将其摊在通风且干燥的环境下

晾晒

，

待干燥后

，

用粉碎机粉碎

。

取一定量干粉

与

80%

乙醇溶液混合后倒入锥形瓶中

，

密封

，

放置超声波仪处理

50min

后进行抽滤处理

，

弃

去滤出粉末

，

将上层滤液置于旋转蒸发仪

，

去除

有机溶剂并回收

，

余下油状物质即为豚草提取

物

，

避光低温保存

，

备用

［9－12］

。

1．2

壳

聚糖

/

阿拉伯胶豚草提取物微胶囊制备

首先

，

称取一定量豚草提取物

，

与

80%

乙

醇溶液按

1∶10

混合

，

加入一定量

Tween－80

（20%）

，

置于磁力搅拌器低速

200r·min

－1

搅

拌

，

制

成豚草提取物悬浮液

。

再称取一定量阿

拉伯胶

，

加入去离子水配成低浓度溶液

，

搅拌

。

待整个溶液体系搅拌均匀后将豚草提取物悬浮

液缓慢倒入已制好的阿拉伯胶溶液里

，

边倒边

搅拌

，

形成阿拉伯胶

－

豚草提取物悬浮

液

［9－12］

。

其

次

，

将一定量壳聚糖溶于醋酸溶液

（1%）

，

置于磁力搅拌器进行搅拌

，

搅拌均匀

后

，

将阿拉伯胶

－

豚草提取物悬浮液缓慢倒入

壳聚糖溶液

，

保持固定搅拌速度

400r·min

－1

。

一

段时间后

，

加入去离子水

，

继续反应后加入固

化剂戊二醛

（25%）

并调节

pH

至

8～9

进行

固化

，

制好后进行离心处理

，

转速

3000r·min

－1

，10min

后

取上清液

，

离心管用

丙酮溶液洗涤并抽滤

，

清洗后的微胶囊产物置

于恒温干燥箱内干燥

，

干燥后即为豚草提取物

微胶囊粉末

，

室温保存

［9－12］

。

1．3

微胶囊外部形态特征检验

制

好微胶囊经干燥后

，

将微胶囊粉末进行

喷金处理

，

在扫描电子显微镜下扫描

，

观察其外

部形态特征

。

1．4

豚草提取物微胶囊缓释试验

取一定量豚草提取物和豚草提取物微胶囊

剂

，

将两种样品分别放入透析袋中并分别置于

两个盛有

80%

乙醇的烧杯中

，

封口

，

每天从烧

杯里取适量溶液

，

并同时注入等量

80%

乙醇

，

放入紫外分光光度仪

660nm

波长条件下测其

吸光度

。

连续测定

21d，

计算出每天释放量

，

并

绘制释放曲线

，

做比较分析

［9－12］

。

1．5

豚草提取物微胶囊室内毒力测定试验

为验证所制豚草提取物微胶囊剂的药效和

毒

力

。7、8

月份期间

，

室外采集分月扇舟蛾进

行室内毒力测定

，

将豚草提取物和豚草提取物

微胶囊倍量式稀释并配制成

5

倍

、10

倍

、20

倍

、

40

倍和

80

倍

5

个不同梯度

。

每个梯度设

3

个

重复

，

每个重复

30

头幼虫

，

并设对照组

，

连续观

察

7d，

计算幼虫死亡数

。

最后计算出每组的死

亡率和校正死亡率

，

并做比较分析

［9－12］

。

2

结

果与分析

2．1

微胶囊外部形态

壳聚糖

/

阿拉伯胶

－

豚草提取物微胶囊

—37—

SEM

图

片如图

1

所示

。

图

1

壳

聚糖

/

阿拉伯胶

－

豚草提取物微胶囊

SEM

图片

Fig．1SEMimageofchitosan/arabic

gumAmbrosiaartemisiifoliaextractmicrocapsules

从

图

1

中可以看出

，

微胶囊表面光滑

、

形状

规则

、

大小均匀

、

排列有序

、

杂质极少

。

2．2

豚草提取物微胶囊的缓释试验结果

豚草提取物和壳聚糖

/

阿拉伯胶

－

豚草提

取物微胶囊缓释效果如图

2

所示

。

图

2

豚草提取物和壳聚糖

/

阿拉伯胶

－

豚草提取物微胶囊缓释效果

Fig．2Thesustainedreleaseeffectof

Ambrosiaartemisiifoliaextractandchitosan/arabicgum

Ambrosiaartemisiifoliaextractmicrocapsules

从

图

2

中可以看出

，

豚草提取物的释放速

度较快

，

由于没有外部保护

，

试验期间豚草提取

物样品质量下降迅速

，

同样情况下

，

形成对比的

是

，

所制备的壳聚糖

/

阿拉伯胶

－

豚草提取物微

胶囊由于外部有囊皮聚合物的保护作用

，

能够

达到逐渐释放的效果

，

速度缓慢

，

所以壳聚糖

/

阿拉伯胶

－

豚草提取物微胶囊在试验结束后药

效依然很稳定

，

失重约

39%，

而豚草提取物失

重高达

76%。

由此可以看出

，

豚草提取物作为

植物源农药

，

暴露在外界环境中极易降解流失

，

植物源农药符合环境友好型要求

，

但生物活性

易流失

，

易受光照

、

温度等条件影响形成不稳定

因素

，

而壳聚糖

/

阿拉伯胶

－

豚草提取物微胶囊

的囊皮材料可以起到缓慢释放和保护作用

，

对

于植物源农药来讲

，

是一种保护机制

，

药效更加

长久

，

免受外界环境干扰而失活

。

2．3

豚草提取物微胶囊室内毒力测定试验结果

从豚草提取物和壳聚糖

/

阿拉伯胶

－

豚草

提取物微胶囊室内毒力测定结果可以分析出

，

与豚草提取物相比

，

每个稀释倍数的壳聚糖

/

阿

拉伯胶

－

豚草提取物微胶囊的累积死亡率和校

—38—

正死亡率都较高

。

试验起始阶段

，

豚草提取物

由于无外部保护材料

，

喷洒后立即释放药效

，

这

时效果很明显

，

但之后长时间接触外界环境造

成死亡率明显下降

，

而壳聚糖

/

阿拉伯胶

－

豚草

提取物微胶囊能够保持稳定状态

，

直至试验结

束

。

豚草提取物直接暴露在环境中

，

活性物质

快速分解导致杀虫效果下降

，

直至活性物质挥

发尽

。

壳聚糖

/

阿拉伯胶

－

豚草提取物微胶囊

由于有囊皮材料的保护

，

喷洒后囊芯物质开始

渗透并缓慢释放

，

囊皮材料能够作为抵挡外界

环境影响的防御机制

，

屏蔽对其导致的不利影

响

，

微胶囊剂的作用效果是一个缓慢而逐渐释

放的过程

，

能够长久而持续地产生作用

，

杀虫效

果好

［9－12］

。

3

结

论与讨论

本文采用微胶囊化技术

，

以豚草提取物为

囊芯材料

，

壳聚糖和阿拉伯胶的聚合物为囊皮

材料

，

制作壳聚糖

/

阿拉伯胶

－

豚草提取物微胶

囊剂

，

制备的壳聚糖

/

阿拉伯胶

－

豚草提取物微

胶囊表面光滑

、

形状规则

、

大小均匀

、

排列有序

、

杂质极少

，

豚草提取物的释放速度较快

，

试验期

间样品的质量不断下降

，

而形成对比的是壳聚

糖

/

阿拉伯胶

－

豚草提取物微胶囊释放速度缓

慢

，

试验结束后失重约

39%，

而豚草提取物失

重高达

76%。

壳聚糖

/

阿拉伯胶

－

豚草提取物

微胶囊较豚草提取物药效更持久

、

稳定

。

与单凝聚法相比

，

此试验采用的复凝聚法

在制备囊皮

、

微胶囊过程中更稳定

，

所选材料

依靠反应过程中正负离子结合而产生凝聚

，

在

此过程中

，

试验制备条件很重要

，

要保证两种材

料在适合的电离情况下相互结合而进行复合凝

聚反应

，

虽然单凝聚法制备简便

、

易于掌握和操

作

，

使用材料简单

、

易获取

，

制备时间也比较短

，

但稳定性能逊于复凝聚法

［13］

。

缓

释试验条件和试验过程还需进一步探

究

，

较为严谨成熟的缓释试验结果应近似直线

，

而本试验豚草提取物和壳聚糖

/

阿拉伯胶

－

豚

草提取物微胶囊缓释试验都不是直线形式

，

在

今后试验中

，

寻找影响缓释试验的因素是研究

方向

，

缓释试验对于微胶囊制备具有重要意义

，

正是因为微胶囊剂具备缓释性

，

所以能够延长

药效和作用时间

，

对农药尤其是植物源农药起

到保护作用

，

微胶囊剂缓释性

（

下转第

42

页

）

不直接杀伤天敌

，

又能扩穴蓄水保墒

，

简单实

正常完成个体发育

。

2．2

育

林

用

，

值得推广

。

2．5

化学防治

有计划地对林相不整齐

、

树势生长较弱的

由于落叶松毛虫

3～4

龄幼虫在树下枯枝

地块进行改造

，

结合

“

伐针补阔

、

伐针补灌

”

等

落叶层中越冬后自身抵抗能力较弱

，

越冬后自

措施

，

改变纯林结构

，

使针叶纯林成为混交林或

身抵抗能力较弱

，

可以根据这一特点在其上树

针阔乔灌混交的片林

。

要选择抗虫树种

。

此

前或

9

月中旬下树前

，

在距地面

1～1．5m

处树

外

，

在秋季要深翻垦复

，

在造林时适度密植

，

疏

干部分

，

用除虫菊酯类药剂制成毒绳

、

毒笔

、

毒

林补密

，

合理抚育修枝

，

保持树木正常用的枝叶

胶等进行捆

、

涂

、

划

，

也可以在树干上缠塑料布

，

量

。

［4］

2．3

生物防治

通过这种办法来毒杀上

、

下树幼虫

。

落

叶松毛虫虫害一般在每年

5

月中下旬或

根据松毛虫天敌在不同时期的种类特点加

［3］

8

月下旬爆发

，

对此

，

可以根据受害情况和虫口

以保护和利用

。

一

是对于林龄比较大而且

虫口密度相对比较低的林分

，

可以在林中挂置

密度对受害严重的林地进行高效生物药剂喷

鸟箱招引益鸟来扑杀松毛虫

，

如招引大山雀

、

喜

雾

，

防治效果较好

。

对于虫口密度大

，

郁闭好

，

鹊等

。

二是在松毛虫产卵旺盛期

，

分阶段在林

不适合喷雾作业的林地

，

可以用杀虫烟剂防治

间释放赤眼蜂

，

要确保蜂卵相遇

。

放蜂必须选

害虫幼虫

。

择在晴天且无风天气

，

最好在

9：00

左右将蜂卡

参

考文献

固定在树背阴处

。

2．4

物理防治

［1］

张孝羲

，

程遐年

，

耿济国

．

害虫测报原理和方

6

月下旬松毛虫蛹期间进行人工摘茧

。

在

M］．

北京

：

农业出版社

，1979．

法

［

［2］

刘铉基

，

李克政

，

田金权

，

等

．

森林病虫害预测与决

松毛虫成虫羽化繁盛时期

，

设置黑光灯或频振

M］．

哈尔滨

：

东北林业大学出版社

，1992．

策

［

式杀虫灯

，

时间在

20：00—22：00。

［3］J］．

中国西部李政林

．

浅谈落叶松毛虫的综合治理

［

利用落叶松毛虫幼虫在树下枯枝落叶层中

2007，21（5）

：16－17．

科技

，

越冬的习性

，

对其越冬场所进行人为破坏

，

使其

［4］

谢

敏

．

森林病虫害无公害防治技术创新与应

无法适应而死亡

，

达到消灭越冬幼虫以减少种

M］．

哈尔滨

，2009．

用

［

东北林业大学出版社

，

群数量的目的

。

另外

，

还可以利用人工将树下

（

本

期专家编审

：

王志明

）

枯枝落叶层进行搂动翻搅

，

这样做的优点是既

櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓

［5］HammadFT，SalamSA，NemmarA，etal．The

（

上

接第

38

页

）

能应作为研究重点

。

EffectofArabicGumonＲenalFunctioninＲeversibleU-

由于实验室条件有限

，

加上该年无重大病

nilateralUretericObstruction［J］．Biomolecules，2019，

虫灾害

，

本试验只选取室内毒力测定方法来分

9（1）．

析并观察豚草提取物和壳聚糖

/

阿拉伯胶

－

豚

［6］NavolokinNA，GermanSV，BucharskayaAB，et

草提取物微胶囊的效果

，

更完善的方法是设置

al．SystemicAdministrationofPolyelectrolyteMicrocap-

室外大田试验

，

这种方法能够更全方位地测定

sules：WhereDoTheyAccumulateandWhen？InVivo

药效

，

实践性更强

，

在现实应用中也更有说服

andExVivoStudy［J］．Nanomaterials（Basel），2018，

8（10）．

力

，

未来在改善试验条件的基础上

，

尝试在大田

［7］LiX，FengY，TingS，etal．Correlatingemulsion

进行药效试验

，

可以将室内毒力测定结果与大

propertiestomicroencapsulationefficacyandnutrientsre-

田试验进行对比

，

找出差异

，

并提高试验结果的

tentioninmixedproteinssystem［J］．FoodＲesInt，2019，

科学性

。

参

考文献

［1］AgnewM，BanicI，LakeIＲ，etal．ModifiableＲisk

FactorsforCommonＲagweed（Ambrosiaartemisiifolia）

AllergyandDiseaseinChildren：ACase－ControlStudy

［J］．IntJEnvironＲesPublicHealth，2018，15（7）．

［2］WorthenAJ，IrvingKS，LapitskyY，Supramolecular

StrategyEffectsonChitosanBeadStabilityinAcidic

Media：AComparativeStudy［J］．Gels，2019，5（1）．

［3］XuQ，JiY，SunQ，etal．FabricationofCellulose

Nanocrystal/ChitosanHydrogelforControlledDrugＲe-

2019，9（2）．

lease［J］．Nanomaterials（Basel）

，

［4］ZhaoC，QazviniNT，SadatiM，etal．ApH－Trig-

gered，Self－Assembled，andBioprintableHybridHydro-

gelScaffoldforMesenchymalStemCellBasedBoneTissue

Engineering［J］．ACSApplMaterInterfaces，2019．

115：44－53．

［8］ZhaoH，FeiX，CaoL，etal．TheFabricationofFra-

granceMicrocapsulesandTheirSustainedandBrokenＲe-

leaseBehavior［J］．Materials（Basel），2019，12（3）．

［9］

包颖

．

豚草提取物脲醛树脂微胶囊主要影响因子的

J］．

吉林林业科技

，2015，44（6）

：34－38．

研究

［

［10］

包颖

．

复凝聚法制备豚草提取物微胶囊剂的研

D］．

哈尔滨

：

东北林业大学

，2013．

究

［

［11］

包颖

，

张国财

．

单凝聚法制备豚草提取物微胶囊剂

．

北京林业大学学报

，2013，35（4）

：101－

的研究

［J］

105．

［12］

包颖

，

赵杨

，

张欣倩

．

豚草提取物脲醛树脂微胶囊

J］．

吉林林业科技

，2015，44（5）

：39－43．

制备与表征

［

J］．

吉

［13］

包颖

．

豚草提取物微胶囊剂的制备与表征

［

2019，48（1）

：29－33．

林林业科技

，

（

本

期专家编审

：

陈建军

）

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