精油又称挥发油,为一类小分子香气化合物,一般都难溶于极性较大的溶剂,在常温下可以自行挥发。植物精油已广泛应用于医药、化工、美容等行业,但精油大多因其成分具有不稳定、易挥发、易氧化、易变质等性质,在储存、运输过程中存在易变质,且在实际应用过程中,存在香气品质较差、留香时间较短等问题。
二氧化硅作为一种常用的无机载体材料,密度低、机械稳定性高、无毒害、具有良好的生物相容性、价廉、资源丰富,在结构及性能方面具有显著优势。其中,介孔二氧化硅微球被普遍应用于体内药物缓释方面,近几年逐渐被尝试用于精油缓释方面。
利用中空介孔二氧化硅壁材的包裹作用保护香味物质,制备的柠檬精油纳米胶囊的装载量高达85.8%,室温6天,柠檬精油的释放率仅为7.9%。
还可以制备以二氧化硅为外壁的中空介孔结构茉莉花精油微胶囊,并对丝织物进行功能整理。测试结果表明,茉莉花精油微胶囊能够均匀分布于丝织物表面,经自然暴露、水洗与摩擦后,织物依然具有较高的精油保有量,保持较好的缓释性。
采用硬模板法,以聚苯乙烯纳米球为模板,正硅酸四乙酯(TEOS)为硅烷前躯体,CTAB为致孔剂,可以制备一种空心介孔二氧化硅纳米粒子,通过后期负载柠檬香精,制备芳香纳米胶囊,用于棉织物的芳香整理。使用紫外-可见分光光度计测量其香精负载率为85.8%。使用该方法所制备的二氧化硅纳米粒子,通过调节模板粒径大小及致孔剂用量,可实现对二氧化硅香精胶囊形貌及孔径大小的调控。
采用一步法,以TEOS和甲基三甲氧基硅烷为双硅烷前躯体,对薰衣草精油进行包覆,通过调节不同反应参数,可以制备粒径范围为255—459nm的有机改性二氧化硅薰衣草纳米微胶囊。
采用两步法,将牛至精油负载于介孔纳米二氧化硅孔隙中能防止精油降解或挥发,延长其抗菌时间,再使用海藻酸钠作为成膜材料,制备抑菌复合膜。研究表明,与纯海藻酸钠膜对照,复合膜可延长双孢蘑菇的保鲜期。
将花椒精油负载于制备的介孔二氧化硅上,与纯花椒精油对照,介孔二氧化硅可延长花椒精油的释放时间(花椒精油10min释放率62.5%,而介孔二氧化硅负载花椒精油60min释放率56.9%),提高了花椒精油的抗菌持久性,具有更好的抗菌性能。
制备辣椒素功能化介孔二氧化硅缓释型抑菌材料后将其应用于椰子水中,实验表现出较好的抑制效果。另外,引入玉米醇溶蛋白作为酶响应型门控材料修饰此复合材料,材料的抑菌性能得到了提高,且控释性能良好。
按照介孔二氧化硅的合成条件,并吸附姜精油制备成复合物,可以探究复合物在不同温度下的缓释性质。结果表明,介孔二氧化硅平均粒径约500nm,具有高度有序的六边形孔道和六方相结构,姜精油以物理方式吸附于介孔二氧化硅,且负载量约为40%;二氧化硅使姜精油具有缓释特性以达到长效作用,且对三甲胺、异戊酸、氨气清除效果优于单一的介孔二氧化硅和姜精油,清除率分别为98.9%、82.59%、43.17%;除味机理为结合介孔材料的吸附作用和姜精油的挥发性成分与异味气体分子发生化学反应的作用,材料可显著改善青条鱼贮藏中外观、气味等方面的品质劣变,具有一定的保鲜作用。
二氧化硅富有可活化的Si-OH基团,易于氨基、羧基或巯基等进行修饰改性的表面特性,可对其进行智能化改造,以适应不同载体分子智能化控释的需求。将介孔二氧化硅氨基化处理后,采用聚丙烯酸接枝技术对其化学改性,之后通过化学和物理改性引入松香酸钠得到松香酸化介孔硅载体,并对茶树精油进行物理负载,以此改善精油的各种性能。结果表明,聚丙烯和松香酸钠改性均明显提高了茶树精油的长效缓释抑菌性能。
本文系2023年大学生创新创业训练计划项目“一种光响应薰衣草精油功能珠宝产品的研究开发”(项目编号:S202313123050)研究成果