微流控技术可控制备海藻酸钠/结冷胶壳层核壳微胶囊及其在疏水性成分包封中的应用

本研究针对食品与医药领域疏水性功能成分包封需求，创新性地采用微流控双乳液模板法，以海藻酸钠(SA)/结冷胶(GG)为壳材，Ca2+交联构建"蛋盒"结构增强凝胶强度，实现了核壳微胶囊的尺寸、形态与机械性能可控调控。研究发现SA/GG比例为4:6时分子协同效应最佳，通过调节外相流速(Qo)和中相流速(Qm)优化乳液生成窗口，为疏油性活性物质包埋提供了新策略。

　　

在食品和医药领域，如何有效包封疏水性功能成分一直是重大技术挑战。传统方法制备的微胶囊存在粒径不均、包封效率低、机械强度差等问题，尤其难以实现活性成分的精准控释。海藻酸钠(SA)虽具有良好生物相容性，但其Ca²⁺交联凝胶结构松散、环境稳定性差；而结冷胶(GG)虽能形成高强度凝胶，但单独使用难以满足微胶囊的加工要求。西南大学研究人员在《Food Hydrocolloids》发表的研究，创新性地将两种多糖复合，通过微流控双乳液模板法(DET)制备核壳微胶囊，为解决这一难题提供了新思路。

研究采用流变学分析、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和质构分析等技术，系统评估了SA/GG-Ca²⁺体系的凝胶行为。通过构建相图确定乳液生成参数，结合微流控装置精准控制流体流速，成功制备了单分散性优异的核壳微胶囊。

材料特性分析
流变测试显示GG在30°C发生明显的溶胶-凝胶转变，SA/GG混合体系（特别是S₄G₆比例）的储能模量(G')比单一组分提高2个数量级，证实Ca²⁺可协同增强"蛋盒"结构(SA)与双螺旋网络(GG)的分子交联。FTIR谱图中1540 cm^-1处特征峰位移表明羧酸根基团与Ca²⁺的配位作用增强。

微流控工艺优化
相图分析发现提高SA含量可降低最小外相流速(Q_o^min)，同时提升最大中相流速(Q_m^max)，这归因于SA减少分子缠结从而降低溶液粘度。当SA:GG=4:6时，系统获得最宽的操作窗口，有利于制备壳厚均匀的W/O/W乳液。

微胶囊性能表征
S₄G₆-Ca²⁺微胶囊的压缩断裂力达12.5 mN，比纯SA微胶囊提高83%。显微观察显示其球形度指数>0.95，壳层厚度可通过调节Q_m/Q_o比值在10-50 μm范围内精确控制。

该研究证实SA/GG-Ca²⁺复合体系能有效平衡加工性能与机械强度，其建立的微流控参数调控模型为功能性微胶囊的工业化生产提供了理论依据。特别值得注意的是，该方法适用于包埋维生素A棕榈酸酯等油溶性活性成分，在营养强化食品和靶向给药系统领域具有广阔应用前景。研究还提示，通过调整多糖比例可适配不同黏度的核心物质，这种"可编程"特性为开发智能释放系统开辟了新途径。