[科普中国]-水相分离法

水相分离法有复凝聚法和单凝聚法，前者是由两种带相反电荷的胶体彼此中和而引起的相分离，后者是由非电解质引起的相分离。由于水相分离法微胶囊化是在水溶液中进行的，因此芯材必须是非水溶性的固体粉末或疏水性液体，而油相分离法中芯材、壁材的性质正好相反，即芯材亲水，壁材疏水1。

复合凝聚法复合凝聚法2是使用两种带有相反电荷的水溶性高分子物质为成膜材料，两种胶体溶液混合时，由于电荷互相中和而从溶胶状态转变为凝胶状态，即产生了相分离，分离出的两相分别为凝聚胶体相和稀释胶体相，凝聚胶体相即成为微胶囊的囊壁。明胶一阿拉伯树胶凝聚法(G—A法)是最典型例子，明胶是水溶性蛋白质，有酸制和碱制两种组成，酸制明胶的等电点在7～9，碱制明胶的等电点在4．7～5．3，复合凝聚法一般使用碱制明胶。在阿拉伯树胶分子中仅含有羧基，因此其水溶液仅带有负电荷，不受pH值的影响。在稀的明胶与阿拉伯树胶的水溶液中，当pH值高于明胶的等电点，明胶和阿拉伯树胶均为聚阴离子，彼此不发生反应；若pH值低于明胶等电点，明胶变成聚阳离子，会与聚阴离子的阿拉伯树胶发生相互作用，结果导致凝聚相的形成。

一定浓度的明胶水溶液体系在改变环境条件会发生溶胶、凝胶之间的状态转换。当溶液浓度高于1%，温度为0～5℃时，体系呈高黏度的凝胶，温度高于35℃时，体系为低黏度的溶胶；当溶液中浓度低于1%时，即使较大程度改变条件也未见到凝胶化作用。正是这些特性使明胶成为微胶囊的良好壁材。

以明胶一阿拉伯树胶混合胶体溶液制备复合凝聚相必须满足以下四个条件。

①在配制的胶体溶液中，明胶、阿拉伯树胶的浓度不能过高。当两种物质的浓度均在3%以下时，得到的凝胶产率较高。

②适当的pH值是保证带正、负电荷的高分子电解质发生凝聚的必要条件。溶液的pH值在4．5以下可以保证不同制法的明胶在溶液中为带正电荷的粒子，而阿拉伯树胶在这种pH值下仍为带负电粒子。因此，一般凝聚使用的pH值为4．0～4．5。

③反应体系温度要高于明胶水溶液胶凝点，而明胶溶液的胶凝区间在0～5℃，为保证复合凝聚相的产生，反应体系温度通常保持在40℃左右。

④反应体系中的无机盐含量要低于盐析效应临界值。但通常混合体系中盐含量较低，不会影响凝聚相的产生，主要因素是前三个条件。

制备凝聚相的一般方法是：配制溶液时将三个因素中的两个设定在适宜范围，第三个因素为不适宜条件，在与囊芯形成均匀分散的两相后改变第三个因素，使其达到适宜而引发相凝聚。根据改变的第三个条件不同，可把明胶一阿拉伯树胶复合凝聚法分为三种不同的操作，即稀释法、调节pH值法和调节温度法。

单凝聚法单凝聚法与复合凝聚法的差异在于：单凝聚法的水相中只含有一种可凝聚的高分子材料，这种高分子可能是高分子电解质，也可能是高分子非电解质。单凝聚的方法是向高分子溶液中投入凝聚剂，破坏高分子与水的结合，使高分子在水中失去稳定，发生浓缩而聚沉。能使水溶性高分子发生凝聚的作用有盐析作用、等电点沉淀、凝聚剂非水化等。由于使用单凝聚体系时控制微胶囊颗粒大小较为困难，因此应用不如复合凝聚法普遍。

应用凝聚剂作为单凝聚法微胶囊的壁材有明胶、果胶、琼脂、甲基纤维素、聚乙烯醇、纤维蛋白等，而一些亲水有机溶剂有破坏水溶性高分子在水中溶解的作用，因此把这些有机溶剂称为水溶性高分子的非溶剂，不同的壁材有不同的非溶剂。如果把既不溶于水也不溶于非溶剂(乙醇)的某种油性囊芯加到明胶水溶液中，在搅拌使其很好乳化分散后滴加乙醇(非溶剂)，就会使明胶凝聚并对囊芯包覆。

应用盐析作用当向亲水胶体溶液中加人无机盐时，亲水胶体和无机盐之间便发生争夺水化的竞争，由于无机盐的亲水能力更大，胶体大分子便发生凝聚，形成相分离。蛋白质的盐析作用是可逆的，因为盐析不能使蛋白质变性，因此加水后蛋白质又可溶解，如要使蛋白壁膜硬化，就必须进行固化处理。聚乙烯醇溶液中加入无机盐或硼砂后会发生凝聚相分离，形成的膜坚韧耐磨、有弹性，形成微胶囊后再加甲醛的盐酸溶液、对甲苯磺酸、异氰酸盐都可使聚乙烯醇发生缩醛化反应而固化成不溶性壁膜。甲基纤维素的盐析条件与明胶、聚乙烯醇等不同，升高温度至60℃以上有利于其凝聚相的产生。

由于盐析方法需要使用大量的无机盐。存形成的微胶囊壁膜中不可避免地会混入盐类，而且用该方法制备的微胶囊粒径较难控制，微胶囊颗粒间有互相黏结的倾向，因此盐析法的使用受到一定限制。

等电点沉淀法该方法的原理已非常清楚，高分子电解质在等电点由溶胶状态转变成凝胶而析出。在实际使用过程中往往与调节pH值、加无机盐及改变温度结合起来，使溶胶凝聚更为完善。此外，使用亲水性更强的高分子，引发壁材脱水浓缩而凝聚的方法也可用于制备微胶囊，例如在甲基纤维素溶液中加入比它更亲水的葡聚糖、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮浓溶液时，都会引起甲基纤维素凝聚。