微胶囊技术在水产养殖中的应用

微胶囊技术是通过特定的方法和设备将成膜材料包覆固体、液体或气体材料形成微小粒子的技术，具有保护被包覆的物质免受环境条件的影响，屏蔽味道、颜色和气味，降低毒性，改变物质的性质，延长挥发物质储存时间，持续释放物质进入外界，将不可混合的化合物隔离等作用，已在生物医药、化工、食品、农业等领域得到了应用和发展。

一、微胶囊化常用的芯材和壁材

微胶囊的粒径为1-1,μm，直径小于1μm的称为纳米胶囊。包在微胶囊内部的物质称为芯材(也称为囊心、包容物)，微胶囊外部由成膜材料形成的包覆膜称为壁材(也称为囊壁、壳体)。

1、微胶囊饲料常用的芯材

微胶囊饲料的芯材，即饲料的必要成分或需要添加的物质，主要有：①维生素类：维生素A、D3、E、K3等脂溶性维生素；维生素B1、B2、B6、C等水溶性维生素；②饲用酶制剂，如植酸酶、纤维素酶、木聚糖酶、β-葡聚糖酶等；③微生态制剂，如乳酸杆菌、链球菌、芽孢杆菌和酵母等；④饲料添加剂，如尿素、硒、防腐剂(丙酸、丙酸钠、苯甲酸、苯甲酸钠等)、畜禽专用抗生素(杆菌肽锌)等；⑤风味剂；⑥酸味剂；⑦氯化胆碱；⑧硫酸亚铁；⑨水产饲料等。

2、微胶囊饲料中常用的壁材

用于饲料微胶囊的壁材必须安全卫生，无毒副作用，性能稳定，不与芯材物质发生反应，成膜性好，微胶囊化后具有一定的机械强度。微胶囊饲料中常用的壁材有：①天然高分子化合物：明胶、阿拉伯胶、虫胶、糊精、海藻酸盐、卡拉胶、琼脂、淀粉及其衍生物、酪蛋白、大豆蛋白、植物胶等，这些天然高分子化合物无毒、稳定、成膜性好；②半合成高分子化合物：一羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素等。全合成高分子材料与无机材料几乎不用于微胶囊饲料中。这些壁材可单独使用，也可复配使用以提高品质。另外，还需根据芯材的特性、所用微胶囊化方法、最终产品的性能及经济性挑选合适的壁材。

二、常用的微胶囊化方法

依据囊壁形成的机制和成囊条件，微胶囊化方法大致可分为3类，即化学法、物理法和物理化学法。

1、化学法

1）界面聚合法

界面聚合法的原理是将两种活性单体分别溶解在互不相溶的溶剂中，当一种溶液被分散在另一种溶液中时，两种溶液中的单体在界面发生聚合反应而成囊。

2）原位聚合法

单体成分及催化剂全部位于芯材液滴的内部或者外部，发生聚合反应而微胶囊化。

3）锐孔法

锐孔法是因聚合物的固化导致微胶囊囊壁的形成，即先将线性聚合物溶解形成溶液，当其固化时，聚合物迅速沉淀析出形成囊壁。因为大多数固化反应即聚合物的沉淀作用是在瞬间进行并完成的，故有必要使含有芯材的聚合物溶液在加到固化剂中之前预先成型，锐孔法可满足这种要求，这也是该法的由来。

2、物理法

1）喷雾干燥法

将芯材分散于囊壁材料的稀溶液中，形成悬浮液或乳浊液，用泵将此分散液送到含有喷雾干燥的雾化器中，分散液则被雾化成小液滴，液滴中所含溶剂迅速蒸发而使壁材析出成囊。

2）空气悬浮法

即应用流化床的强气流将芯材微粒(滴)悬浮于空气中，通过喷嘴将调成适当黏度的壁材溶液喷涂于微粒(滴)表面。提高气流温度使壁材溶液中的溶剂挥发，则壁材析出而成囊。

3）真空蒸发沉积法

该法是以固体颗粒作为芯材，壁材的蒸气凝结于芯材的表面而实现胶囊化。

4）静电结合法

即先将芯材与壁材各制成带相反电荷的气溶胶微粒，而后使它们相遇通过静电吸引凝结成囊。

5）溶剂蒸发法

即将芯材、壁材依次分散于有机相中，然后加到与壁材不相溶的溶液中，加热使溶剂蒸发，壁材析出而成囊。

6）包结络合物法

该法是利用β-环糊精内部疏水外部亲水的结构特点，将疏水性芯材通过形成包结络合物而形成分子水平上的微胶囊。

7）挤压法

这是一种在低温条件下生产微胶囊的技术，其原理是将混悬在一种液化的碳水化合物介质中的芯材与壁材混合物经过膜孔，用压力将其挤进壁材的凝固浴，壁材析出并硬化成囊。

3、物理化学法

1）水相分离法

即由胶体间电荷的中和以及亲水胶粒周围水相溶剂层的消失而成囊的方法。水相体系中的相分离法可分为复凝聚法、单凝聚法、盐凝聚法和调节pH值聚合物沉淀法。复凝聚法，即指在壁材分散相中含有两种以上的亲水胶体，通过调节介质pH值等，使带异性电荷的两种胶体之间因电荷中和而溶解度降低，引起相分离而产生凝聚；单凝聚法是以一种高分子材料为胶囊囊壁材料，将囊芯物分散到囊壁材料中，然后加入凝聚剂，由于水与凝聚剂结合，致使囊壁材料的溶解度降低而凝聚出来，形成微胶囊；盐凝聚法是指把一种电解质加到聚合物的水溶液中，因引起相分离而微胶囊化；调节pH聚合物沉积法是利用在碱性或酸性条件下，某些聚合物变得不溶解的性质来实现微胶囊化的。

2）油相分离法

其原理是向作为囊壁材料的聚合物有机溶剂中，加入一种对该聚合物为非溶媒的液体，引发相分离形成微胶囊。

3）干燥浴法(复相乳化法)

该法的基本原理是将芯材分散到壁材的溶剂中，形成的混合物以微滴状态分散到介质中，随后除去连续的介质而实现胶囊化。

4）熔化分散冷凝法

即当壁材(蜡状物质)受热时，将芯材分散在液态蜡中，并形成微粒(滴)。当体系冷却时，蜡状物质就围绕着芯材形成囊壁，从而产生了微胶囊。

三、微胶囊化技术在水产养殖中的应用

目前为止，微胶囊化技术在水产养殖中利用主要有微胶囊化饵料、微胶囊化氨基酸、微胶囊化维生素、微胶囊化微生态制剂及微胶囊化疫苗等。

1、微胶囊化饵料

与传统饲料相比，鱼虾微胶囊饲料具有较为明显的优势，可全面均衡地提供各阶段苗种生长和变态必需的营养素，可部分替代轮虫和卤虫无节幼体等鲜活饵料，摆脱了水产动物苗种生产完全依赖于天然饵料的被动局面，同时也可避免因使用天然生物饵料对水体造成的负面影响；通过添加营养性免疫增强物质可显著提高机体的免疫力、抗逆能力和成活率；具有良好的物理性能，包括水中稳定性、悬浮性、扩散能力和适合的粒径；良好的诱食性和适口性，使微胶囊饲料的诱食性强，消化吸收利用率高，饵料系数低，可大幅提高苗种的摄食成功率和生长率。适宜工作条件为恒流泵流速70rpm，喷雾干燥机工作入口温度℃左右，出口温度80℃左右，压缩空气压强为1MPa左右，喷头雾化器转速20,rpm左右(苗玉涛和王安利，)。喷雾干燥制备明胶为壁材的微胶囊饲料在脂类包埋率、氮保留率方面均优于明胶和麦芽糊精复合物为壁材的微胶囊，喷雾干燥法制备的微胶囊饲料粒径大部分小于μm，包膜维生素C的保留率为20.51%(谢中国等，)。

以明胶为壁材，采用乳化喷雾干燥法制备微胶囊水产开口料的最佳制备工艺为芯壁材比为5∶1，固形物含量为15%，进料速度为17.75mL/min，终产品平均粒径为15.65μm，在水中浸泡3h后粒径减小率仅为5.23%，具有良好的耐浸泡性，能够满足水产育苗场的需求(黄志强等，)。易美华等()利用下杂鱼制取的改性液化鱼蛋白与明胶、麦芽糊精可作为对虾微胶囊饵料的壁材，其配比以水解鱼蛋白∶明胶∶麦芽糊精为75∶1.5∶3.5最佳；乳化液的乳化温度为70℃，均质压力为40MPa，喷雾干燥进风温度为℃；利用鱼液化蛋白制取的对虾饵料营养丰富，主要营养成分粗蛋白52.5%、粗脂肪5.3%、钙3.06%，蛋白消化率达91.5%。

2、微胶囊化氨基酸

氨基酸是水产动物生长和代谢最重要的营养素之一，饵料中是否需要添加氨基酸，怎样添加，添加效果如何，一直是人们







































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