發(fā)布時間：2024-02-20 15:51:24
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的化學工程和化學工藝的區(qū)別樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
【文章編號】0450-9889（2017）06C-0078-02
高分子材料是化工產品的一個分支，是目前發(fā)展最快、應用前景最廣且最具生命力的一類化工產品；高分子行業(yè)的迅猛發(fā)展，急需大量復合型人才。而大多數(shù)高校高分子材料專業(yè)的人才培養(yǎng)側重在材料的合成等偏理論方面，對高分子材料加工成型為終極產品的工藝環(huán)節(jié)關注的程度不高。廣西大學化學工程與工藝專業(yè)在化工材料加工工藝方面開設了系統(tǒng)的專業(yè)課程群，為“高分子材料成型與工藝”課程的設置打下了堅實的理論基礎。然而，廣西大學化學工程與工藝專業(yè)沒有開設過高分子物理、高分子化學、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基礎等高分子基礎或專業(yè)基礎課程，且該專業(yè)作為一個覆蓋范圍廣泛的交叉的專業(yè)，開設的專業(yè)課程很多，所有的專業(yè)課程學時都高度壓縮。在高分子材料理論知識缺乏、課程學時數(shù)少、無配套實驗的背景下，本文從教學內容、教學方法、創(chuàng)新能力培養(yǎng)等方面對“高分子材料成型與工藝”課程教學改革進行探索。
一、教材的選用
廣西大學化學化工學院“高分子材料成型與工藝”課程剛開設時，選用的教材是史玉升等編著的《高分子材料成型工藝》，學生通過學習可以掌握高分子材料的制備、性能、成型、評價及應用，全面系統(tǒng)地了解高分子材料成型技術的最新知識。教學過程中，學生反映這本教材的難度太大，因為“高分子材料成型與工藝”是一門專業(yè)技術課程，需在完成化工熱力學、化工原理、物理化學、有機化學、無機化學、分析化學、高分子物理和化學、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基礎等基礎理論課和專業(yè)基礎課程后，對學生進行綜合訓練。
“高分子材料成型與工藝”課程是在大三第一學期開設的專業(yè)課，此時學生已經修完化工熱力學、化工原理、物理化學、有機化學、無機化學、分析化學等基礎理論課，然而基本沒有學過高分子物理、高分子化學、高分子材料、聚合物加工原理、高分子材料基礎等專業(yè)基礎課，高分子材料方面的基礎較差，加上這本教材講述的理論知識較少，所以學起來較吃力。根據(jù)學生的反映，學院及時更換了教材，采用周達飛等主編的《高分子材料成型加工》“九五”重點教材，該教材高度概括了高分子材料的最基礎的知識，對加工成型影響很大的高分子流變學基礎知識進行較全面深入的介紹，全面介紹了高分子材料成型加工最常用的基本工藝，也兼顧了新技術和新方法，難度適中，得到學生好評。
二、教學內容的改革
高分子材料成型技術涉及化學、材料、材料加工、機械等多種學科，“高分子材料成型與工藝”課程是一門專業(yè)技術課程，需要廣泛的理論知識基礎。化學工程與工藝專業(yè)的學生基本無高分子材料理論基礎知識，學習起來的確難度很大。非高分子材料專業(yè)的“高分子材料成型與工藝”課程要以“高分子材料―成型加工―制品性能”這條主線展開教學內容，重點掌握三者的關系，強調成型加工對制品性能的重要性，這是本課程的主題思想，也是高分子材料的工程特征；選用“九五”重?c教材《高分子材料成型加工》，充分利用國內外重要專業(yè)期刊了解行業(yè)最新動態(tài)，不斷更新及補充教學內容，確保教學內容的先進性；在教學內容安排上，以高分子材料成型加工的大工程觀點為著眼點，以寬專業(yè)為目標，概況高分子材料理論基礎和概念（詳細的內容指定參考范圍讓學生利用課外時間自學），從高分子材料的加工原理出發(fā)，著重對成型加工工藝進行討論。從高分子材料的成型加工的共性出發(fā)，對模壓、擠出、注塑及壓延四大成型技術及工藝進行重點講授，然后講授塑料、橡膠及復合材料的成型特點和區(qū)別，對于一些新的成型方法，以及教材中未涉及而在一些科技文獻中見報道的新的成型方法及工藝，教師建立了QQ群這樣的交流平臺，并將高分子領域權威的一些微信公眾號分享到平臺上，經常轉發(fā)高分子材料國際國內的重要進展到平臺，引導學生關注，激發(fā)學生的學習積極性，讓學生以興趣為導向自動組成興趣學習小組的方式進行自學。筆者首先通過課內課外結合強化高分子理論基礎與概念，對成型加工影響最大的流變性在課堂上進行詳細介紹，而其他性能如穩(wěn)定性、電性能、光性能等材料性能則作為課外學習內容，在有限的學時內，節(jié)選核心內容，把高分子材料合成、性能、加工及相互間的影響規(guī)律簡要完整地介紹。比如教材中同一種成型方法按不同的應用體系分成很多小結，而教學過程中每種成型工藝僅以一種材料為代表來講，但不同章節(jié)會選不同的材料體系來進行，比如講橡膠的壓延，那么注塑可能選塑料，而擠出可能選復合材料，這樣來兼顧各類高分子材料的成型。
三、教學方法的改革
教學方法是影響教學目標是否能夠實現(xiàn)、實現(xiàn)的程度和效率的關鍵。非高分子材料專業(yè)的“高分子材料成型與工藝”課程教學存在兩個難點：一是許多內容涉及高分子加工機械、設備結構及操作過程，這要求有實際感性認識和直觀性；二是該課程的理論性和實踐性都很強，如何在教學過程中實現(xiàn)理論與實際的結合，用理論來解釋生產中的實際問題，或以具體實例來說明理論，促使學生真正掌握知識。針對這些問題，“高分子材料成型與工藝”課程在教學過程中對教學方法、教學手段進行了改革。
（一）現(xiàn)代化教學與傳統(tǒng)教學相結合?！案叻肿硬牧铣尚团c工藝”課程中許多內容涉及高分子加工機械、設備結構及操作過程，這要求有實際感性認識和直觀性，同時，該課程的理論性和實踐性都很強。筆者根據(jù)所選用教材，利用PowerPoint加入聲音、圖像、動畫、視頻等各種多媒體信息，并根據(jù)需要設計各種演示效果，將抽象、生澀難懂的知識形象生動地展示給學生，激起學生學習的興趣、吸引他們的注意力，大大加深學生對知識的理解和印象。由于化學化工學院缺乏相應的高分子材料成型教學設備，教學小組聯(lián)系外界資源制作了幾個基本成型工藝的微課，同時廣泛收集案例、動畫演示及成型錄像，不斷補充到授課內容中，讓學生對高分子成型工藝及設備等有更直觀的認識，對課件內容進行更新和完善，豐富課堂內容，加大課堂信息量，使學生獲得對高分子材料成型加工的理性和感性雙重認識，使教學達到事半功倍的效果。
同時，教師也要注意吸取傳統(tǒng)教學中講解的優(yōu)點，將教師的語言、激情和應變能力體現(xiàn)在多媒體教學中，并用眼神、情感、心靈與學生溝通，必要時還要進行板書，讓學生徹底把握一些關鍵問題。
（二）采用“任務驅動”教學法和啟發(fā)式互動式教學。與傳統(tǒng)的以教師為主體的“填鴨式”“灌輸式”教學方式不同，筆者在部分知識點的授課中嘗試采用“任務驅動”教學法，從傳統(tǒng)教學的講授、灌輸和教師主宰課堂，轉變?yōu)榻M織和引導；從單純講解轉變?yōu)榕c學生進行適當?shù)慕涣骱吞接憽９P者在講述“高分子材料配方設計”這一章內容時，并沒有按照書本來進行，而是布置了一道思考題“設計食品袋的配方”，讓學生通過自學課本內容與上網查找相關知識等來完成這一思考題，并在學生完成后讓他們用PPT來展示成果，通過討論的形式與學生探討了配方設計中的一些原則與內容。
啟發(fā)式互動式教學強調先讓學生積極思考，再進行適時啟發(fā)；教師不僅要加強自身專業(yè)素養(yǎng)和知識積累，而且更重要的是建立師生互動的教學過程，并營造良好的課堂教學氛圍，實現(xiàn)教學相長；教師注意自己角色的轉變，良好的學習情境可使學生了解學習任務的必要性和與學習任務相關的學習信息，從而激發(fā)學習意愿和濃厚的學習興趣；在教學過程中，對于重要的知識點，通過案例教學，與學生共同分析和討論，啟發(fā)學生進行思考，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。
關鍵詞：化工企業(yè)；設備運行；可靠性；管理研究
中圖分類號：TU276 文獻標識碼：A
一、化工企業(yè)設備管理的重要性
（一）化工企業(yè)的生產特點
化工產品無處不在，世界各處都有它的身影，比如運輸行業(yè)所需要的各種燃料，服裝行業(yè)生產時用到的各種化纖原料，機械制造行業(yè)需要的各種大量有機材料等等，這些基本上都由化工企業(yè)所生產。化工企業(yè)屬連續(xù)化生產，需具備以下特點：
1 化工行業(yè)是屬于技術密集型的生產企業(yè)。它需要多門學科相結合，進行有效合作，并且需要多種專業(yè)技術人員的聚集；化工行業(yè)的生產工藝是非常復雜的，而且要有高含量的技術要求；像一些石化工業(yè)則需要更多的利用催化、高溫、高壓等技術。
2 化工裝置的介質十分復雜?；て髽I(yè)生產產品時所接觸到的介質都是具有相同的特點，易燃、易爆、有毒有害、腐蝕性強等。
3 設備的種類、規(guī)格復雜多樣。生產工藝的復雜性，再加上生產條件的苛刻性，就需要各種各樣的設備來與之相適應。化工企業(yè)在生產時大都情況下都需要在高溫、高壓及密封系統(tǒng)中方可進行。
4 擁有高素質的化工企業(yè)人員。復雜的生產工藝、設備，只有擁有一批高素質的專業(yè)人員方可實現(xiàn)其安全穩(wěn)定的生產工作。
5 化工企業(yè)的投資量。化工企業(yè)的一些生產設備和基本設施，價格都十分昂貴，因此它的資金投入量是十分巨大的。
（二）化工設備運行可靠性的重要性
復雜的生產工藝直接提高了化工企業(yè)對生產設備的要求，企業(yè)生產運行的基礎就是設備，因此設備運行的可靠性就會影響到生產裝置是否能夠連續(xù)穩(wěn)定運行。設備若存在問題，就會直接性或間接性造成的事故的發(fā)生，給企業(yè)帶來巨大的經濟損失，又或者設備存在著一定的缺陷也會造成裝置停工，無法正常生產，影響到企業(yè)的正常生產流程，企業(yè)所蒙受的經濟損失也是巨大的。
二、設備運行的可靠性
（一）設備運行可靠性的概念
設備運行的可靠性是由兩個部分組成的，即固有可靠性和使用可靠性。固有可靠性的概念是指一個產品經過設計、制造而形成的，狹義可靠性是指它所考慮的中心問題。使用可靠性所要考慮的中心問題就是包括維修性的廣義的可靠性，它指的是產品在運輸、倉庫保管等作用下使固有可靠性所發(fā)揮的程度要能夠得到切實的保證。
（二）設備運行可靠性時需注意的問題
1 設備運行的可靠性與規(guī)定的條件密不可分所謂的規(guī)定的條件就是指設備所處的一個環(huán)境條件、維護保養(yǎng)和使用條件等。
2 設備運行的可靠性與規(guī)定時間密不可分所謂的規(guī)定時間，我們可以根據(jù)現(xiàn)實中的實際情況，它可以是一次性的動作，也可以是短期的或者是長期的。設備工作的時間在一般情況下與可靠性是成負比例關系的。時間這一重要因素在設備的可靠性方面得到了著重的強調，但是卻沒有被包括在產品的技術質量性指標中，因此，設備可靠性和其他技術性能指標的根本區(qū)別就可以是在規(guī)定時間內對其優(yōu)劣進行的評價。
3 設備運行的可靠性與規(guī)定功能密不可分規(guī)定功能是設備應該具有的主要技術性能指標，只有對設備的所有技術性能指標進行綜合性評價，才能對設備的可靠性做出正確的判斷。
三、工企業(yè)維修策略研究
（一）實施維修的重點放在提高設備利用率上我們堅持把設備利用率放到第一位來制定維修策略的維修方式。
1 定期維修。就是按照固定的周期進來進行維修的一種體制。這種維修體制有很大的優(yōu)點，就是提高了利用率，這樣就可以把空閑的時間，人力，物力等很好的利用起來，也提高了維修效率，降低了成本。但也有一個很大的問題，這種方法只能針對一些故障特征隨時間變化的設備，但如果碰上一些復雜成套、故障無時間規(guī)律的設備，這種維修方式就不適合了。
2 視情維修。這種維修體制就是通過設備的狀態(tài)以此檢測出的故障模式來決定的一種維修策略。
3 機會維修。這種維修體制，其實是一種補充體制，建立在視情維修和定期維修的基礎上進行的一種補償維修方式，主要是為了提高費用有效度。我們必須結合生產實際，把握維修時機，如果發(fā)生頻繁，則應首先考慮定期維修，再依次選擇視情維修和事后維修。
4 事后維修。這是一種很笨的維修方法，就是不管遇到什么情況，都等到事后一切的人力、備件、工具上有一定的準備和保障的前提下進行。成本較低，可以當作最后考慮的一種維修策略。
（二）改革維修機構
改革維修機構，首先要做的就是把所有工作人員的積極性提高上來，建立一只具有專業(yè)水準和較高的團隊合作意識的各類專業(yè)維修隊伍。例如專業(yè)性強的有：理化檢測隊伍、機組檢修隊伍、冷換設備清洗檢修隊伍、帶壓密封堵漏隊伍等等。其中在化工系統(tǒng)中還成立設備失效及預防中心、備檢測中心、帶壓密封堵漏中心同位素儀表維修中心等等，為各類化工企業(yè)的設備提供更加具有針對性的專業(yè)化維修服務。各個企業(yè)內部的檢修機構我們也要進行一次改革，特別是那些長期依靠企業(yè)生存的維修機構，更應該轉換思路，把它們從企業(yè)的體制中獨立出來，面向市場，實行獨立經營、獨立核算。增加維修機構的獨立意識和市場競爭意識。
（三）采用先進的維修技術
要提高一個企業(yè)的設備維修的現(xiàn)代化水平，首先就是要提高人員的知識化水平，學習國內外先進的維修技術，在一些化工企業(yè)應用比較廣泛的有氬弧焊、離子焊、電刷鍍、熱噴涂、鑲嵌、粘接等一些比較先進的修復技術；各種先進的機械化、自動化維修機具，諸如各種液壓吊裝、高壓清洗等也都已經在企業(yè)的設備維修中有了較大的應用。這些現(xiàn)代化技術的運用有兩個好處：一是提高了工作效率；二是減輕了勞動強度，保證了維修施工質量。特別是近幾年來發(fā)展起來的加熱爐內襯耐火纖維噴涂及油罐表面刷涂隔熱降溫、防腐涂料等高新技術在化工企業(yè)維修中廣泛得到應用，獲得了節(jié)能的突出效果。
四、設備的維護與技術改造管理
（一）設備的日常維護
制定一套比較完善的設備日常維護的制度標準，要求每班操作工人在生產中做到：每天對設備各部位進行檢查，是否按規(guī)定加注油，是否正確使用設備，如果發(fā)現(xiàn)異常要及時處理，處理的不了的要及時報告給相應的維修部門并且進行登記備案，方便以后維修的查找。
（二）設備的技術改造
設備的技術改造是指應用現(xiàn)代科學技術成就和先進經驗，改變現(xiàn)有設備的結構，裝上或更換新部件、新裝置、新附件，以補償設備的無形磨損和有形磨損。通過技術改造，我們可以提高設備的各項技術性能，并且是一些設備的局部達到一個比較高的水準甚至與一些新設備相當。使用技術改造有很多好處，最明顯的就是它的針對性比較強，經濟性比較好，更主要的是它的現(xiàn)實性大，可以最大限度的發(fā)揮設備的功能。
五、設備的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術的應用
（一）設備的點檢
設備的點檢，主要有兩種方式：日常點檢和定期點檢。我們通常使用的是日常點檢，它是一種由人工操作來進行完成的，最主要的特點就是利用人的感官進行檢查，一次來判斷設備的狀態(tài)。
（二）設備的狀態(tài)監(jiān)測
日前設備狀態(tài)監(jiān)測氛圍兩個步驟，第一是通過人工檢查發(fā)現(xiàn)一些看得見的問題。第二是通過將設備監(jiān)測儀器與計算機結合來進行檢查。計算機在接收了監(jiān)測信號后，可以定時顯示或打印輸出設備的狀態(tài)參數(shù)（如溫度、壓力、振動等）。這樣就可以在很大的程度上保證了設備狀態(tài)監(jiān)測的可靠性。而不會應為一些人為因素造成監(jiān)測的不準確。
（三）設備的在線監(jiān)測
設備的在線監(jiān)測，要做好這一點首先要加大培訓的力度，培養(yǎng)一批具有專業(yè)技術水準的人才隊伍，在此基礎上還要極開發(fā)現(xiàn)有設備在線監(jiān)測軟件和新的狀態(tài)監(jiān)測項目。只有具備以上一些條件才可以在開展設備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷工作上去的良好的效果。
（四）設備診斷基本技術
設備診斷基本技術，主要包括檢測技術、信號處理技術、識別技術、預測技術等。設備壽命周期的長短決定了設備定量測定的各種信息，數(shù)據(jù)的科學分析和預測的準確性。想要設備的使用壽命得到提高，首先一點就是要做到把診斷技術用于設備使用過程當中的各個階段，并且要做好對各種數(shù)據(jù)的收集工作，提高設備各個環(huán)節(jié)的管理工作水平。設備的管理工作我們要常抓不懈，而不能隨著新材料、新技術應用，化工設備的安全性日益提高就放松我們的要求。這樣才可以使我們的使設備在使用過程中達到更加安全、高效的運行。
結語
在許多國家的的國民經濟中化學行業(yè)占有重要地位，它是一個基礎產業(yè)和支柱產業(yè)，化學行業(yè)的發(fā)展直接影響著社會經濟的各個部門。整個世界化工產品年產值已突破了15000億個美元。因此，我們要不斷的對化工企業(yè)的設備進行研究，開發(fā)出不僅可靠性高，而且安全也一樣高的設備，實現(xiàn)化學行業(yè)發(fā)展走可持續(xù)發(fā)展道路對于人類經濟、社會發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。
參考文獻
[1]張亮. 淺談石油化工企業(yè)機械設備運行的可靠性管理[J].世界家苑，2012（08）.
[2]陳仲波.如何提高石油化工企業(yè)設備運行可靠性[J].化學工程與裝備，2011（03）.
微膠囊技術是指以天然或合成的高分子材料作為囊壁，通過化學法、物理法或物理化學法將固體或液體材料包囊成直徑為1-5000µm [1]的微小囊狀物的技術。微膠囊的優(yōu)勢在于形成微膠囊時，囊心被包覆而與外界環(huán)境隔離，它的性質幾乎能毫無影響的被保留下來，微囊的囊膜具有透膜或半透膜的特性，因此其所包含的囊心物質可借壓力、pH值、酶解、溫度或提取等一系列方法完全釋放出來[2—3]。
1.1 微膠囊技術的作用[4—7]
無論物質具有親水性還是具有親油性，大多數(shù)氣體、液體、固體、甚至具有生命活性的細菌、酶等均可以被包囊。廣義地說，微膠囊具有改善和提高物質外觀及其性質的能力。
上述功能使得微膠囊化成為許多工業(yè)領域中的一種有效的商品化方法，具體可主要分為7個方面。
1.1.1 改善物質的物理性質
改變物質的狀態(tài):將液態(tài)物質或氣態(tài)物質微膠囊化后，可得到微細的粉狀物質，在外形及使用上具有固體特征，但其內部仍然是液體或氣體，因而仍具有原來液體或氣體的性質。
改變物質的質量和體積：物質的表觀密度經微膠囊化后可以變小，也可制成含有空氣或空心的微膠囊而使體積增大。
改變物質的性能：通過微膠囊化可以改變物質對所處介質的親和性，常用的方法是將疏水性藥物用親水性壁材微膠囊化，使其變得親水。
1.1.2 控制釋放
在可以人為控制的條件下，微膠囊中活性組分的釋放可以采用立即釋放、延時釋放等各種釋放方式。
緩釋：將一些藥物或活性物質制成微膠囊后，不但方便口服或注射，更重要的是能使藥物緩慢釋放，使藥效持久，從而可減少服用次數(shù)和服用量，減少生理副作用。
1.1.3隔離活性成分
微膠囊化后囊壁可以將囊內外物質隔離，故能阻止活性物質之間發(fā)生化學反應。在醫(yī)藥中，可將藥物與其他敏感物質隔離，如紅霉素遇酸易變質，微膠囊化后可在一定時間內避免與胃液接觸，從而使其保持活性。
1.1.4 改善穩(wěn)定性
易揮發(fā)、易氧化、光敏性和熱敏性的物質經微膠囊化后，可避免直接與光、熱或空氣接觸，抑制其揮發(fā)，氧化，降低光(熱)敏性。有些物質很容易受氧氣、溫度、水分、紫外等各種環(huán)境因素的影響，通過微囊化，使囊心物與外界環(huán)境相隔離。在食品、化妝品和洗滌劑行業(yè)中，經常將香料、香精微膠囊化，以降低其揮發(fā)性，保持長久散發(fā)香氣。
1.1.5降低對健康的危害、減少毒副作用
硫酸亞鐵、阿司匹林等藥物包囊后可以通過控制向消化系統(tǒng)得釋放速度來減輕腸胃副作用。長期服用氨節(jié)青霉素對人體有嚴重的副作用，微膠囊化可彌補這一缺陷；抗癌藥物化療劑一般用甲基乙二醛，但對人體毒性大，微膠囊化后可以迅速從體內排出，降低副作用。對于制藥工業(yè)來說，就可以采用微膠囊技術來制造靶制劑，達到定向釋放的效果。
1.1.6屏蔽味道和氣味
微膠囊化可以用于掩飾某些化合物的令人不愉快地味道?？股鼗前奉愃幬锟辔短?，微膠囊化可掩蓋其苦味。氨基酸有維持機體生長發(fā)育的氨平衡功能，能治療肝病及乙基砷、苯中毒，但其奇特的臭味使人難以接受，微膠囊化后，就可掩蓋其臭味將有色澤和氣味的中草藥液微膠囊化后，可以掩蔽服用時的不良味道。
1.1.7 用于特殊目的的不相容物質的分離
微膠囊化后可以隔離各種成分，阻止活性成分之間的反應。故可以將兩者一起保存。但是當微膠囊破碎以后兩者就能進行反應?？梢赃_到某些特殊的目的。
1.1.8 菌體微膠囊的特點
對于制備菌體微膠囊，最主要的就是防止外界不良條件對菌體的破壞以提高菌體的穩(wěn)定性，提高菌體的保存時間。一些菌體，在環(huán)境中受到不良環(huán)境的影響（紫外線、pH等）其存活率很低。而通過微膠囊技術可以將菌體與不良環(huán)境隔離，達到提高菌體穩(wěn)定性的作用。
例如胃中的pH只有1.8左右，對枯草芽孢桿菌活性具有比較大的破壞。而制成微膠囊可以減少胃酸與菌體的接觸，提高菌體的穩(wěn)定性[8]。
另外通過微膠囊技術將菌體包埋，使得菌體某些不良的氣味難以釋放到外界，而達到容易口服等的效果。
1.2 微膠囊的制備方法
微膠囊制備方法通常根據(jù)其性質、囊壁形成的機制和成囊條件分為物理法、物理化學法、化學法等3大類[9]。在每大類方法中依據(jù)不同的操作工藝又可進一步分成若干種制備方法。各種制備方法都具有各自的特點、適用范圍和適用對象，現(xiàn)將各種微膠囊制備方法歸納如表1所示。
表1 物理法制備微膠囊
方法 工藝特點 優(yōu)缺點 適用范圍
噴霧干燥法 芯材均勻分散于壁材溶液中， 優(yōu)點：處理量大， 適于熱敏性、疏水
經霧化器霧化成小液滴使溶液 適宜工業(yè)化生產 性、親水性及與
壁材的溶劑迅速蒸發(fā)凝固成凝 缺點：包埋率低， 水反應的物質。
固成微膠囊。 設備大，價格高，
耗能大等。
噴霧冷卻法 芯材均勻分散于壁材中，加熱 優(yōu)點：對水溶性風味物 敏感性物質、食品
熔融后迅速降溫凝固成微膠囊。 質具有良好的緩釋 添加劑、油脂等。
和保護作用。
擠壓法 糖類物，然后通過壓力將其擠 優(yōu)點：防止風味物質揮發(fā) 適于熱敏感性芯材
入冷卻介質中，迅速脫水降溫，
形成玻璃態(tài)微膠囊。 缺點：產率低。
包絡接合法 先將芯材與壁材各制成帶相反 優(yōu)點：干燥下產品穩(wěn)定。 油脂等物質。
電荷的氣溶膠微粒，而后使它
們相遇，通過靜電吸引凝結成
微膠囊。 溶劑蒸發(fā)法 芯材、壁材依次分散于有機相 優(yōu)點：操作方便，可以 適于非水溶
中，加熱使溶劑蒸發(fā)，壁材析 大規(guī)模生產。 性聚合物對活
出而成微膠囊。 性物質的包裹
物理化學法的共同特點是改變條件使溶解狀態(tài)的成膜材料從溶液中聚沉出來，并將囊心包覆形成微膠囊。即通過改變溫度、pH值、加入電解質等，使溶解狀態(tài)的成膜材料從溶液中聚沉，并將芯材包覆形成微膠囊。凝聚法又稱相分離法，根據(jù)芯材的水溶性不同可分為水相分離法;依據(jù)凝聚機理的不同又分為單凝聚法和復凝聚法?；瘜W方法和物理化學方法一般通過反應釜即可進行，因此應用較多，見表2。
表2 物理法制備微膠囊
方法 工藝特點 優(yōu)缺點 適用范圍
界面聚合法 將兩種帶有不同活性基團 優(yōu)點：包封率高，能很好的 適于活性物
的單體分別溶解在互不相 保護活性物質。 質。
溶的溶劑中，當一種溶液 缺點：要求被包裹物能耐酸
被溶解在另一種溶液中時， 堿性，不能與單體發(fā)
兩種溶液中的界面會形成 生反應，并對多余單
聚合物膜 。 體要認真對待。
原位聚合法 單體、引發(fā)劑或催化劑以 缺點：要求單體是可溶的， 適于氣態(tài)、液
原位處于介質中，加入單 而聚合物是不可溶的。態(tài)，水溶性和
體的非溶劑使單體沉積在 油溶性的單體
原位顆粒表面上，引發(fā)聚
集形成微膠囊。
銳孔法 聚合物溶解，加入活性物 優(yōu)點：操作簡單，不使用有 適于對紫外光
質分散其中，將分散液用 溶劑。無需高速攪拌，敏感的物質。
銳孔裝置加到另一液體中 微膠囊機械性好。
膠囊析出。
1.2.1微膠囊芯材
芯材是微膠囊中起主要功能的物質。它可以是單一的固體、液體或氣體，也可以是固一液、液一液、固一固或氣一液混合物。根據(jù)不同的行業(yè)，不同的用途，芯材有不同的選擇。它可以是化工產品、醫(yī)藥用品，也可以是食品添加劑或是食品的天然組份?，F(xiàn)己用作芯材的物質有：膠粘劑、催化劑、除垢劑、增塑劑、穩(wěn)定劑、油墨、涂料、染料、顏料、溶劑、液晶、金屬單體、油脂、香料等。微生物作為一類特殊的活性物質，也開始廣泛用于芯材，發(fā)揮其特有的功效。表3為常用的微膠囊的芯材[10]。
表3 常用的囊芯材料
類別 物質
食品 油、脂肪、調味品、香料
藥物 阿司匹林、維生素、氨基酸
香料 香精、薄荷油、專用組分
農藥 殺蟲劑、除草劑、肥料
色素 燃料顏料、無碳復寫紙的無色染料
生物品 細胞、酵母、酶、血紅蛋白、病毒、纖維素
其他 相變材料、無機粉體、金屬、粘土、纖維素
1.2.2壁材（囊材）
制作微膠囊可用的壁材很多，一般為天然高分子材料或有機合成材料，可以是親水性的或疏水性的高分子材料，也可以是無機化合物。這些材料的最大特點是具有一定的成膜性，且在常溫下比較穩(wěn)定[11]。表4為常用的壁材[12]。
表4 常用的囊材材料
類別 物質 優(yōu)勢
天然高分子材料 明膠、阿拉伯膠、淀粉、果膠 穩(wěn)定性好、成膜性好、生
糊精、海藻酸鈉鹽、糖類 物相容性好、力學性能差
合成高分子材料 羧甲基纖維素、甲基纖維素、
乙基纖維素、聚乙烯、聚苯乙 成膜性好、化學穩(wěn)定性好、
烯、聚醚、聚脲、聚乙二醇、 生物相容性差
聚乙烯醇、聚酰胺、聚丙烯酰
胺、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯 成膜性好、化學穩(wěn)定性好、
無機材料 銅、鎳、銀、呂、硅酸鹽、玻璃、 生物相容性差
陶瓷
天然高分子材料是最常用的囊材與載體材料，因其穩(wěn)定、無毒、成膜性或成球性較好。目前在飼料行業(yè)應用較多的有明膠、海藻酸、氫化植物油等。
(1)明膠：明膠是氨基酸與膚交聯(lián)形成的直鏈聚合物，通常平均相對分子質量在1500-2500之間。可生物降解，幾乎無抗原性，用作微囊的用量為20-100g/L，用作微球的量可達200g/L以上。
(2)海藻酸鹽：系多糖化合物，常用稀堿從褐藻中提取而得。海藻酸鈉可溶于不同溫度的水中，不溶于乙醇、乙醚及其它有機溶劑；不同相對分子質量的粘度有差異?？膳c甲殼素或聚賴氨酸合用作復合材料。因海藻酸鈣不溶于水，故海藻酸鈉可用CaCl2固化成微膠囊。
(3)蛋白類：常用作載體材料的有白蛋白(如人血清白蛋白、小牛血清白蛋白)、玉米蛋白(玉米骯)、雞蛋白、小牛酪蛋白等，可生物降解，無明顯的抗原性，常采用加熱固化或化學交聯(lián)劑(如甲醛、戊二醛或丁二烯)固化，通常用量在300g/L以上。
(4)氫化植物油：以植物來源的油，也包括從魚和其它動物來源的油經過精制、漂白、氫化脫色和除臭噴霧干燥得。在藥劑中起、緩釋作用[13]。半合成高分子多系纖維素衍生物，如梭甲基纖維素、鄰苯二甲酸纖維素等。其特點是毒性小、粘度大、成鹽后溶解度增大；由于易水解，故不宜高溫處理，需臨用時現(xiàn)配?，F(xiàn)在市面上用的較多的是乙基纖維素。
合成高分子材料常用的有兩類，可生物降解和不可生物降解的。近年來，可生物降解并可生物吸收的材料受到普遍的重視并得到廣泛的應用。如聚氨基酸、聚乳酸、聚丙烯酸樹脂等。
在選擇壁材時還要考慮壁材本身的性能，如滲透性、穩(wěn)定性、機械強度、溶解性、可聚合性、電性能、吸濕性及成膜性等，對于生物活性物質的芯材，還要著重考慮壁材的毒性，與芯材的相容性。此外，微膠囊的制備，以天然高分子材料作壁材制備微膠囊的很多，這類壁材具有無毒、成膜性或成球性較好、免疫原性低、生物相容性好、可降解且產物無毒副作用等優(yōu)點，其資源豐富、制備簡單、價格便宜，極具開發(fā)潛力，因此，它是目前最常用的微膠囊制備材料。
1.2.3微生物微膠囊
從20世紀80年代開始就有研究者進行微生物細菌微膠囊的探索，研究較多的細菌有雙歧桿菌、乳酸菌、蘇云金桿菌、白僵菌等。目前，國內外已經有多種微膠囊化技術應用在微生物領域，主要包括:
(1)銳孔一凝固浴法[14]
革蘭氏陰性菌微膠囊制備技術的研究國外利用銳孔一凝固浴法制備，最早主要是海藻酸鈣的單層包埋，逐漸發(fā)展成為多層包埋。
(2)流化床包膜法
將菌體濃縮液或經冷凍干燥后的干菌粉通過擠壓制成球狀干顆粒，在流化床上用腸溶性材料(海藻酸鈉等)噴霧涂膜，產品室溫貯藏時涂膜的比未涂膜的存活率高40倍，在低pH下貯藏時涂膜的存活率也較高。
(3)熔化分散冷凝法
例如將雙歧桿菌菌粉分散于融點高于體溫的硬化油中，攪拌均勻后噴霧，能夠得到一定粒徑，且菌體較穩(wěn)定的微膠囊。
(4)乳化交聯(lián)法
例如將雙歧桿菌凍干粉與殼聚糖溶液混勻，并懸浮于大豆色拉油中(以SPan85為乳化劑)，乳化后加入對苯二甲酞氯交聯(lián)反應，制備了雙歧桿菌微膠囊[15]。
(6)噴霧干燥法
噴霧干燥是食品工業(yè)應用最為悠久、最為廣泛，也是成本極為廉價的一種微膠囊方法。不少研究也嘗試了應用于益生菌的微膠囊化。例如在魏華等[16-17]噴霧干燥微膠囊化保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌的研究中，噴霧干燥的同時形成微膠囊有利于提高菌體在噴霧干燥過程中的性，從而提高活菌存活率，達到78%；而且噴霧干燥的微膠囊產品活菌數(shù)隨保藏時降的速度緩慢，活菌保存期顯著延長。
(7)吸附法
以淀粉和碳酸鈣粉末吸附微囊化的雙歧桿菌在干燥過程中死亡率明顯下降，在室溫條件下保存其存活率比未微囊化的有較大提高[16]。
(8)原位聚合法
袁青梅等[18]以蜜胺樹脂作為囊壁材料，使用原位聚合法對生物農藥阿維菌素進行制備微膠囊制劑.結果表明蜜胺樹脂是較好的生物農藥用微膠囊緩釋劑型的囊壁其制備工藝簡單，具有良好的的外觀形貌、粒徑大小分布、穩(wěn)定性、懸浮性等，包封83.24%， 與未經包囊的阿維菌素相比具有良好的緩釋性能。
(9)雙層包埋法(復凝聚法)
陳健凱等[19]采用雙層包埋法，以牛奶蛋白為內層包埋劑，卡拉膠和刺槐豆膠為包埋劑對嗜酸乳桿菌和干酪乳桿菌進行雙層包埋。乳酸菌在pH=2.1胃酸環(huán)境的存包埋嗜酸乳桿菌為87%，包埋干酪乳桿菌為90%，未包埋乳桿菌不耐強酸，幾乎全部死亡。包埋乳酸菌加入到酸奶中，在儲藏期的第9天，包埋嗜酸乳桿菌存活率為57%，包埋干酪乳桿菌存活率為50%，而是熱鏈球菌存活率為3.2%，保加利亞乳桿菌存1.3%。顯示出包埋后的乳酸菌穩(wěn)定的生物活性。
1.2.4 枯草芽孢桿菌介紹
枯草芽胞桿菌( B a c i l l u s s u b t i l i s )是一種自然界廣泛存在的桿狀，單細胞，無莢膜能運動的革蘭氏陽性菌，芽胞小于或等于細胞寬，橢圓至圓柱狀，中性或近中性，嚴格好氧。在液體培養(yǎng)基中生長時，常形成皺醭。
枯草芽胞桿菌其作用的機理主要為消耗腸道內多余的氧，并能產生過氧化氫、細菌素，建立微生態(tài)平衡，促進有益厭氧微生物的繁殖，抑制有害細菌（大腸桿菌、沙門氏桿菌）的生長，從而預防腹瀉、下痢等腸胃道疾病。
菌體在快速繁殖過程中，能產生大量多種維生素、有機酸、氨基酸、蛋白酶（特別是堿性蛋白酶）、糖化酶、脂肪酶、淀粉酶等酶類，能降解植物性飼料中復雜的有機物，從而促進消化吸收，提高飼料利用率，防止動物消化不良，出現(xiàn)“飼料便”等狀況發(fā)生[20]。
由于枯草芽孢桿菌以上作用，其在動物飼料添加劑中的研究和應用，一直都是畜牧、水產養(yǎng)殖業(yè)科研和生產人員關注的焦點。
隨著人們對飼料中添加抗生素作為生長促進劑的弊端認識的加深, 作為飼用抗生素替代品的益生菌制劑受到了眾多關注并獲得了廣泛的應用。由于飼料加工及貯運過程中對菌體的滅活作用, 近年來研究熱點都集中在如何提高益生菌制品的穩(wěn)定性上 [21]。
通過不斷的科學研究發(fā)現(xiàn)，將菌體微膠囊化能夠很大程度的提高菌體的穩(wěn)定性。經過微膠囊化后的枯草芽孢桿菌在外界同樣條件下能夠保持較高的菌體穩(wěn)定性和活性。
2 實驗部分
本實驗所涉及到的主要實驗材料見表5，實驗儀器見表6 實驗儀器
表5 實驗材料
試劑 純度 生產廠家
明膠 化學純 國藥集團化學試劑有限公司
海藻酸鈉 化學純 福建泉州市全港化工廠
殼聚糖 化學純 浙江大學微生物實驗室提供
黃原膠 化學純 浙江大學微生物實驗室提供
吐溫 80 分析純 上?；瘜W試劑有限公司
Span 85 化學純 國藥集團化學試劑有限公司
無水氯化鈣 分析純 中國衢州巨化試劑有限公司
磷酸氫二鉀 分析純 上?；瘜W試劑有限公司
無水硫酸鈉 分析純 上?；瘜W試劑有限公司
甲醛 37-40% 國藥集團化學試劑有限公司
冰乙酸 >99.5% 國藥集團化學試劑有限公司
硫酸錳 >99.0% 天津市博迪化工有限公司
孔雀石綠 中國上海標本模型廠
表6 實驗儀器
儀器 型號 生產廠家
數(shù)顯恒溫水浴鍋 HH-4 上海精風儀器有限公司
恒溫磁力攪拌器 85-2 上海志威電器有限公司
生化培養(yǎng)箱 SPX-250 上海躍進醫(yī)療器械廠
恒溫培養(yǎng)振蕩器 SKY-2100C 上海蘇坤實業(yè)有限公司
電熱鼓風干燥箱 GZX-9023MEB 上海市實驗儀器總廠
電子天平 BS-110S 北京賽多利斯天平有限公司
潔凈工作臺 SB-JC-LB-Z 上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠
生化培養(yǎng)箱 SPX-250B-Z 上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠
立式壓力蒸汽滅菌器 YXQ-LS-SII 上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠
生物顯微鏡 XSD—9 上海光學儀器廠
2.1 菌種
本實驗所使用的菌種——枯草芽孢桿菌，由浙江科技學院微生物實驗室提供——斜面、半固體保藏菌種。
2.2 培養(yǎng)基
斜面培養(yǎng)基：牛肉膏3g；蛋白胨10g；氯化鈉5g；瓊脂20g；水1000ml；pH7.0-7.2。
平板培養(yǎng)基：牛肉膏3g；蛋白胨10g；氯化鈉5g；瓊脂20g；水1000ml；pH7.0-7.2。
液體培養(yǎng)基：牛肉膏3g；蛋白胨10g；氯化鈉5g；水1000ml；pH7.0-7.2。
促芽孢培養(yǎng)基：
：土壤浸出液1000mL；牛肉膏6g；蛋白胨5g；pH7.0-7.2[24]。
：蛋白胨10g；氯化鈉3g；水1000ml；MnSO4 2.0g；pH7.0-7.2。
：牛肉膏12g；氯化鈉5g；水1000ml；MnSO4 0.5g；pH7.0-7.2。
2.3 微膠囊芯材制備
實驗分別制備了枯草芽孢桿菌固體粉末以及枯草芽孢桿菌芽孢固體粉末作為制備微膠囊的芯材。
2.3.1 菌種芯材制備
取保藏備用的試管斜面菌種接種于試管斜面培養(yǎng)基上活化備用，活化后接入平板培養(yǎng)基。為了獲得大量的菌體，將平板上的菌體刮下接種到液體培養(yǎng)基（250ml錐形瓶），在200r/min，37℃條件下?lián)u床培養(yǎng)2d。離心（5000r/min）獲得菌體，并在鼓風干燥箱30℃條件下烘干，制得枯草芽孢桿菌菌體干粉備用。
2.3.2芽孢芯材制備
將活化后的菌株分別接種于促芽孢液體培養(yǎng)基中。在200r/min，37℃條件下?lián)u床培養(yǎng)2d。離心（5000r/min）獲得菌體，并在鼓風干燥箱30℃條件下吹干，制得枯草芽孢桿菌芽孢干粉備用。
2.4 微膠囊的制備方法
為了比較不同方法制備得到的微膠囊的性能，本實驗分別采用銳孔法以及傾注法制備單凝聚微膠囊和復凝聚微膠囊[25]。
2.4.1 單凝聚法制備微膠囊
以明膠作為囊材
稱取一定量的明膠用去離子水泡脹，并于50℃水浴下溶解，將0.1g枯草芽孢桿菌固體粉末加入到明膠水溶液中，攪拌形成乳化分散體系。保持體系溫度為50℃,用10%醋酸溶液調節(jié)體系的pH為3.5-3.8，然后向體系緩緩加入20%濃度的硫酸鈉溶液[26]。
銳孔法：待溶液冷卻到30℃后，吸取溶液并用注射針頭將溶液滴入到10%濃度的5℃的甲醛溶液中。
傾注法：待溶液冷卻到30℃后，吸取溶液并將其噴霧到10%濃度的5℃的甲醛溶液中。
將得到的微膠囊用水洗除去甲醛，即得到成品微膠囊。
以殼聚糖為囊材
吸取1ml的乳化劑吐溫80于含有100ml去離子水的燒杯中，溫度保持在50℃。稱取一定質量的殼聚糖加入上述的燒杯中，用10%的乙酸溶液溶解配置成溶液，加入0.1g枯草芽孢桿菌固體粉末混合均勻[27]。
銳孔法：吸取混合均勻后的混合液，用不同孔徑大小的針頭將其分別滴入Na2SO4、K2HPO4溶液中固化。
傾注法：吸取混合均勻后的混合液，將其分別噴入20%濃度的Na2SO4和20%濃度的K2HPO4溶液中固化。
以海藻酸鈉為囊材
吸取1ml的乳化劑吐溫80于有100ml去離子水的燒杯中，溫度保持在60℃。稱取一定質 量的海藻酸鈉加入上述燒杯中配制成溶液，加入0.1g枯草芽孢桿菌固體粉末混合均勻 [28]。
銳孔法：以CaCl2作為固化劑，吸取混合均勻后的混合液，用不同孔徑大小的針頭將其分別滴入1.5M的CaCl2溶液中固化。
傾注法：吸取混合均勻后的混合液，將其分別噴入CaCl2溶液中固化。
„以黃原膠為囊材
吸取1ml乳化劑吐溫80到燒杯中，加入100ml去離子水，溫度保持在60℃。稱取一定質量的黃原膠加入燒杯中配置成溶液，加入0.1g枯草芽孢桿菌粉末混合均勻。
銳孔法：以CaCl2作為固化劑，吸取混合均勻后的混合液，用不同孔徑大小的針頭將其分別滴入CaCl2溶液中固化。
傾注法：吸取混合均勻后的混合液，將其分別噴入CaCl2溶液中固化。
⑤以瓊脂作為囊材
配置不同濃度的瓊脂溶液，待冷卻到50℃后加入0.1g菌體粉末/芽孢混勻。分別用銳孔法、傾注法制備微膠囊。
銳孔法：將混合液用不同孔徑大小的針頭滴入到冰水中。
傾注法：吸取混合液，將其噴入冰水中。
2.4.3 復凝聚法制備微膠囊
通過單因子試驗獲得了單凝聚法制備微膠囊的數(shù)據(jù)，通過分析發(fā)現(xiàn)微膠囊的機械性能有待進一步改進，為了提高微膠囊的機械性能和菌體的穩(wěn)定性能，選擇兩種或者兩種以上囊材來制備微膠囊。
殼聚糖與黃原膠組合
配置不同濃度的殼聚糖溶液和黃原膠溶液，等體積混合均勻后加入0.1g枯草芽孢桿菌固體粉末混合均勻，并分別以銳孔法和傾注法制備微膠囊。以Na2SO4作為固定劑。
殼聚糖與海藻酸鈉組合
配置不同濃度的殼聚糖溶液和海藻酸鈉溶液，等體積混合后加入0.1g枯草芽孢桿菌粉末，以CaCl2為固化劑，并分別以銳孔法和傾注法來制備微膠囊。
海藻酸鈉與明膠組合
配置不同濃度的海藻酸鈉和明膠溶液，等體積混合均勻后加入0.1g枯草芽孢桿菌粉末。以CaCl2為固化劑，并分別以銳孔法和傾注法來制備微膠囊。
„明膠與黃原膠、海藻酸鈉組合
配置不同濃度的黃原膠、明膠、海藻酸鈉溶液，將黃原膠與明膠等體積混合后加入等體積的海藻酸鈉。以CaCl2為固化劑，并分別以銳孔法和傾注法來制備微膠囊。
2.5 微膠囊品質檢驗方法
包埋率=〔a-b〕/a×100% 公式（1） [29-30]
式中： a—制備微膠囊前溶液中細菌的濃度
b—微膠囊制備后所測得固定劑中菌體的濃度。
微膠囊直徑測定方法：
傾注法微膠囊粒徑測定方法：在光學顯微鏡下，取微膠囊用顯微測微尺隨機測定20顆微膠囊粒徑，并取其平均值即為粒徑( 單位為µm)。
銳孔法微膠囊粒徑測定方法：用精度為1mm的直尺測量，隨機測取20顆微膠囊的直徑，并取其平均值( 單位為mm)。
活菌數(shù)測定方法：分別測定微膠囊化枯草芽孢桿菌活菌數(shù)和未經微膠囊化的活菌數(shù)。
測定微膠囊化的活菌數(shù)：稱取0.1g微膠囊粉碎，置于10ml生理鹽水中。稀釋一定的倍數(shù)后涂平板測定活菌數(shù)[31]，并做3次平行試驗。
測定未微膠囊化的活菌數(shù)：在平板上取菌，并置于10ml生理鹽水中。稀釋一定的倍數(shù)后涂平板測定活菌數(shù)，并做3次平行試驗取平均值。
3 實驗結果與討論
3.1 芯材的選擇
3.1.1促芽孢培養(yǎng)基的優(yōu)化
為了提高枯草芽孢桿菌在制備微膠囊以及保存過程中的穩(wěn)定性，選擇使用枯草芽孢桿菌芽孢作為微膠囊的芯材。
實驗對三種促芽孢培養(yǎng)基：
：土壤浸出液1000mL；牛肉膏6g；蛋白胨5g；pH7.0-7.2。
：蛋白胨10g；氯化鈉3g；水1000ml；MnSO4 2.0g；pH7.0-7.2。
：牛肉膏12g；氯化鈉5g；水1000ml；MnSO4 0.5g；pH7.0-7.2。
進行了實驗分析。通過實驗觀察以及每6小時一次的芽孢染色發(fā)現(xiàn)促芽孢培養(yǎng)基對促進枯草芽孢桿菌產芽孢沒有明顯的效果；促芽孢培養(yǎng)基在接種24小時候才明顯有菌生長，而且促產芽孢能力也不強；促芽孢培養(yǎng)基能夠非常有效地促進枯草芽孢桿菌產芽孢，詳見表7。
通過表7得到促芽孢培養(yǎng)基：牛肉膏12g；氯化鈉5g；水 1000ml；MnSO4 0.5g；pH7.0-7.2，能夠非常有效地促進枯草芽孢桿菌具體的生長以及促進芽孢的產生。在培養(yǎng)12h后就有75%的菌體產生了芽孢。
表7不同培養(yǎng)基促產芽孢比較（以芽孢率表示）
培養(yǎng)基\培養(yǎng)時間\h 6 12 18 24 30 36
牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基 7% 30% 55% 70%
號促芽孢培養(yǎng)基 15% 50% 60% 70%
號促芽孢培養(yǎng)基 30% 40% 60%
號促芽孢培養(yǎng)基 50% 75% 80% 90% 90%
注：芽孢率——芽孢染色后隨機選取5個視野，計算芽孢數(shù)量和菌體數(shù)量并各取平均值。芽孢數(shù)/（菌體數(shù)+芽孢數(shù)）即為芽孢率。
3.1.2 芯材的選擇
芽孢與菌體相比，芽孢最主要的特點就是抗性強，對高溫、紫外線、干燥、電離輻射和很多有毒的化學物質都有很強的抗性。而實驗也證明了選擇枯草芽孢桿菌芽孢作為枯草芽孢桿菌微膠囊的芯材也提高了菌體在制備、保存等過程中的穩(wěn)定性。
在實驗過程中，分別比較了枯草芽孢桿菌菌體和芽孢在制備過程中對制備操作的影響。通過實驗比較，在制備過程中使用的芯材都是菌體和芽孢的固體粉末，外觀等性質幾乎相同，對制備過程中各個環(huán)節(jié)的影響幾乎沒有明顯的區(qū)別。
通過微膠囊穩(wěn)定性的比較以及制備過程中菌體和芽孢對制備的影響等綜合因素的考慮得出：選擇枯草芽孢桿菌芽孢作為枯草芽孢桿菌微膠囊的芯材有利于提高微膠囊中菌體的穩(wěn)定性，延長保存時間。
3.2 固定劑的選擇
實驗分析了不同濃度的固化劑：甲醛、Na2SO4、K2HPO4、CaCl2對微膠囊機械性能的影響。通過實驗發(fā)現(xiàn)：
以明膠作為囊材時，以10%甲醛作為固化劑最佳。在高于10%濃度情況下固話效果有一定的提高。但是在材料使用、去除微膠囊表面甲醛等因素綜合影響下，選擇10%濃度的甲醛作為固化劑最佳。
以殼聚糖桑為囊材時，以20%的K2HPO4作為固化劑制備得到的微膠囊較均一，以20%的Na2SO4作為固化劑制備得到的微膠囊顆粒，機械性能較差，且不均一。
分別以海藻酸鈉、黃原膠為囊材時，1.5M CaCl2的固話效果最佳。以殼聚糖和黃原膠作為囊時，以20%的K2HPO4作為固化劑的效果最佳，制備得到的微膠囊比較均一。
3.3包埋率的測定
實驗中分別利用銳孔法和傾注法制備微膠囊。通過測定包埋前后菌體的數(shù)量來測定所制得的微膠囊的包埋率。其中分別測定了以黃原膠、瓊脂、殼聚糖等幾種高分子材料為囊材制備得到的微膠囊的包埋率。分別對比了各組傾注法和銳孔法制備 得到微膠囊包埋率的區(qū)別。并以囊材濃度為橫坐標，包埋率為縱坐標作圖分析。
圖1 黃原膠為囊材微膠囊包埋率
由圖1可以得到，黃原膠濃度在0.1-1.5%之間時，隨著囊材濃度的升高微膠囊的包埋率也隨之提高。且銳孔法包埋率高于傾注法得到微膠囊的包埋率。
圖2 瓊脂為囊材微膠囊包埋率
由圖2得到瓊脂濃度為40%時得到的包埋率較20%和30%高，且銳孔法的包埋率高于傾注法制備得到微膠囊的包埋率。
圖3 明膠為囊材微膠囊包埋率
由圖3可以得到銳孔法的包埋率高于傾注法，且在2.0-5.0%濃度之間隨著濃度的提高包埋率隨之提高。
圖4 海藻酸鈉為囊材微膠囊包埋率
由圖4得到以0.5-2.0%濃度海藻酸鈉為囊材制備得到的微膠囊包埋率隨著濃度的升高而升高，且銳孔法包埋率高于傾注法。
圖5 殼聚糖為囊材微膠囊的包埋率
通過實驗分析得到圖5，由圖5得到當殼聚糖濃度超過3.0%時，溶液粘度較高使用傾注法制備微膠囊時得到的微膠囊形狀、粒徑很不均一。當濃度超過4.0%時由于溶液粘度高而無法使用傾注法制備微膠囊。
通過圖1-圖5可以明顯的看到，在實驗使用的囊材濃度范圍內，單凝聚法制備得到的微膠囊隨著囊材濃度的升高其包埋率可以得到提高。而且銳孔法制備得到的微膠囊包埋率要高于傾注法制備得到的微膠囊。
實驗也分析了復凝聚法制備得到微膠囊的包埋率，實驗最終得到6組較好的實驗結果。為別為:
1.殼聚糖2.0%+黃原膠0.5%；2.殼聚糖2.0%+海藻酸鈉0.5%；3.黃原膠0.5%+海藻酸鈉0.7%+明膠2.0%；4.海藻酸鈉0.5%+明膠4.0%；5.黃原膠0.5%+海藻酸鈉1.0%；6.殼聚糖2.5%+黃原膠0.3%。圖6為相對應各組的包埋率。
圖6 復凝聚法微膠囊的包埋率
由圖6也可以看到銳孔法制備得到的微膠囊包埋率要高于傾注法，其中第2組（2.0%殼聚糖+0.5%海藻酸鈉）和第6組（2.5%殼聚糖+0.3%黃原膠）包埋率最高，分別是76%和78%。
3.4 微膠囊粒徑觀察
傾注法制備得到的微膠囊在光學顯微鏡下隨機測定微膠囊的粒徑，并取20次測得粒徑的平均值作為該微膠囊的粒徑。
銳孔法制備得到的微膠囊使用直尺（精度1mm）來測定粒徑，并取20次測定得到的平均值作為粒徑。
3.4.1單凝聚法制得微膠囊粒徑的測定
3.4.1.1 銳孔法微膠囊粒徑分析
圖7 殼聚糖為囊材銳孔法微膠囊粒徑變化趨勢
由圖7得到1.5%殼聚糖制備得到的微膠囊粒徑在3.8-4.4mm之間波動；2.0%殼聚糖制備得到的微膠囊粒徑在3.6-4.3mm之間波動；2.5%殼聚糖制備得到的微膠囊粒徑在2.8-3.5mm之間波動。并且隨著殼聚糖濃度的升高粒徑有減小的趨勢。
圖8黃原膠為囊材銳孔法微膠囊粒徑分析
由圖8得到濃度為0.3%和0.5%黃原膠制備得到的微膠囊粒徑分別在1.9-2.6mm和1.6-2.3mm之間波動，而且隨著濃度的升高粒徑減小。
圖9海藻酸鈉為囊材銳孔法微膠囊粒徑分析
圖9得到濃度為0.5%和1.0%的海藻酸鈉制備得到的微膠囊粒徑分別在2.1-3.0mm和1.8-2.6mm之間波動。同時隨著濃度的升高粒徑減小。
3.4.1.2 傾注法微膠囊粒徑分析
圖10殼聚糖為囊材傾注法微膠囊粒徑分析
圖10得到1.5%和2.0%濃度殼聚糖制備得到的微膠囊粒徑分別在17-25µm和13-17µm之間波動。
圖11黃原膠為囊材傾注法微膠囊粒徑分析
由圖11得到0.3%和0.5%濃度黃原膠制備得到的微膠囊粒徑在15-25µm和9-21µm波動。0.5%黃原膠制備得到的微膠囊粒徑波動范圍較大。
圖12海藻酸鈉為囊材傾注法微膠囊粒徑分析
由圖12得到0.5%和1.0%海藻酸鈉制備得到的微膠囊粒徑在6-9µm和8-18µm之間波動。而且1.0%海藻酸鈉制備得到的微膠囊粒徑較0.5%海藻酸鈉的大，波動范圍也較大。
圖13明膠為囊材傾注法微膠囊粒徑分析
與圖10-12相比圖13得到的以明膠為囊材得到的微膠囊粒徑較大，濃度為3.0%和4.0%明膠制備得到的微膠囊粒徑在30-48µm和29-41µm之間波動，且波動范圍較大。
通過實驗及分析，由圖7-13得到囊材在一定濃度范圍內隨著濃度的升高粒徑反而減?。ǔ詢A注法制備得到的海藻酸鈉微膠囊）。
3.4.2復凝聚法制得微膠囊粒徑測定
表8 微膠囊粒徑的觀察
材料 濃度%
殼聚糖 2.0 2.5
黃原膠 0.5 0.5 0.3
海藻酸鈉 1.0 0.5
明膠 4.0
銳孔法直徑mm 3.0-4.4 1.5-2.3 3.1-4.2 1.3-2.5
傾注法直徑µm 15-30 10-20 20-30
由圖7-13和表8得到實驗結果：銳孔法和傾注法相比，傾注法能夠制備幾微米到幾十微米大小的微膠囊，而銳孔法制備得到的粒徑較大。但是通過改變銳孔法的滴加裝置，在裝置內部施加高壓等都可以制備粒徑微小的微膠囊。
銳孔法制備得到的微膠囊比傾注法制備得到的微膠囊包埋率要高。其主要原因是銳孔法制備得到的微膠囊粒徑較大，而傾注法制備得到的微膠囊粒徑小。在相同質量的情況下傾注法制備得到的微膠囊表面積總和較大，菌體（芽孢）粘附囊材表面而未被包埋的數(shù)量就會增多，從而造成了傾注法制備得到的微膠囊包埋率較低。
3.5 微膠囊穩(wěn)定性的分析
3.5.1微膠囊穩(wěn)定性
將以殼聚糖、明膠、海藻酸鈉、黃原膠等為囊材制備得到的微膠囊分別通過兩種方法保存。并通過實驗分析微膠囊的穩(wěn)定性。
3.5.1.1 固化劑中保存
將制備得到的微膠囊保存在固化劑中（明膠微膠囊保存在水溶液中），每隔一周觀察一次。實驗發(fā)現(xiàn)以殼聚糖、海藻酸鈉、黃原膠、瓊脂為囊材制備得到的微膠囊在保存三個月之后外觀、機械性能都沒有明顯的變化。而明膠為囊材制備的微膠囊其微膠囊表面以及固定劑中有大量的菌體生長，部分明膠已經被消耗，不適合長期保存。
3.5.1.2 干燥環(huán)境保存
將制備得到的微膠囊至于鼓風干燥箱中，30℃處理24小時，得到干燥的微膠囊，每周觀察一次。
實驗發(fā)現(xiàn)在30℃處理24小時后，微膠囊由于脫水粒徑明顯縮小，只有原來的50-70%左右。通過三個月的觀察發(fā)現(xiàn)各種材料制得的微膠囊在機械性能、外觀上面都沒有明顯的變化。
3.5.2微膠囊化枯草芽孢桿菌的穩(wěn)定性
在實驗過程中各種材料的性質、濃度、制備方法、制備條件都會影響微膠囊的制備。從微膠囊的制備方法，微膠囊的機械性能，微膠囊的穩(wěn)定性等這幾個方面綜合考慮，分別選擇：殼聚糖2.0%；殼聚糖2.5%；殼聚糖2.0%+黃原膠0.5%；這三組為囊材所制備得到的微膠囊來分析經過微膠囊化與沒有經過微膠囊化的枯草芽孢桿菌（芽孢）的穩(wěn)定性，見表9-1 1。（單位：107/g-1）
表9 殼聚糖2.0%，微膠囊化與未膠囊化穩(wěn)定性的比較
條件\處理條件 60°C
起始 3d 7d 10d 15d 20d
微膠囊化（銳孔法）活菌個數(shù)/107個/g-1 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 1.3
微膠囊化（傾注法）活菌個數(shù)/107個/g-1 1.3 1.3 1.1 1.0 1.0 1.0
未微膠囊化活菌個數(shù)/107個/g-1 47 7.8 6.4 6.0 5.9 4.7
表10 殼聚糖2.5%，微膠囊化與未膠囊化穩(wěn)定性的比較
條件\處理條件 60°C
起始 3d 7d 10d 15d 20d
微膠囊化（銳孔）活菌個數(shù)/107個/g-1 2.4 2.3 2.0 2.0 1.8 1.8
微膠囊化（噴霧）活菌個數(shù)/107個/g-1 2.1 2.1 2.0 1.9 1.9 1.7
未微膠囊化活菌個數(shù)/107個/g-1 47 7.8 6.4 6.0 5.9 4.7
表11 殼聚糖2.0%+黃原膠0.5%，微膠囊化與未膠囊化穩(wěn)定性的比較
條件\處理條件 60°C
起始 3d 7d 10d 15d 20d
微膠囊化（銳孔）活菌個數(shù)/107個/g-1 2.3 2.2 2.1 2.0 1.8 1.8
微膠囊化（噴霧）活菌個數(shù)/107個/g-1 1.9 1.8 1.7 1.7 1.7 1.6
未微膠囊化活菌個數(shù)/107個/g-1 47 7.8 6.4 6.0 5.9 4.4
通過表9-11可以發(fā)現(xiàn)經過微膠囊化得枯草芽孢桿菌在保存20天后活性仍然很高，存活率分別為76.5%、76.9%、75.0%、80.9%、78.3%、84.2%，平均存活率在75%以上。而未經微膠囊化得枯草芽孢桿菌在保存7天后只存活了13.6%，20天后存活率只有9.36%。
通過以上實驗說明枯草芽孢桿菌經過微膠囊化處理后穩(wěn)定性有了非常大的提高。
3.6 乳化劑的影響
在以殼聚糖、海藻酸鈉、黃原膠為囊材制備微膠囊時，研究了乳化劑span 85對制備的影響。實驗得到用銳孔法和傾注法制備微膠囊時，添加span 85后使溶液的粘度降低可制得較高濃度囊材的微膠囊。且制得的微膠囊粒徑較小，形狀較穩(wěn)定。
3.7 微膠囊產品圖片展示
實驗制備了大量的微膠囊，對其進行了機械性能、包埋率、微膠囊穩(wěn)定性以及菌體穩(wěn)定性等多因子的分析。
3.7.1銳孔法制備得到的微膠囊
圖14 殼聚糖2.0% 微膠囊 圖15 殼聚糖2.5%微膠囊
圖14是利用2.0%殼聚糖為囊材制備得到的微膠囊，平均粒徑為4.0mm，圖15是利用2.5%殼聚糖為囊材制備得到的微膠囊，平均粒徑為3.4mm。
由圖15可以得到以2.5%殼聚糖為囊材制備得到的微膠囊粒徑較一致，微膠囊的顏色較均一。而圖14所示微膠囊粒徑在3.6-4.3mm之間浮動，顏色不夠均一。
圖16 海藻酸鈉0.5% 微膠囊 圖17 黃原膠0.5%微膠囊
圖16、圖17分別是以0.5%海藻酸鈉和0.5%黃原膠為囊材制備得到的微膠囊。以0.5%黃原膠為囊材制備得到的微膠囊顏色均一，但是粒徑不夠均一。以0.5%海藻酸鈉為囊材制備得到的微膠囊粒徑均一性較好。
圖18 2.0%殼聚糖+0.5%黃原膠微膠囊
圖18是以2.0%殼聚糖和0.5%黃原膠為囊材用復凝聚法制備得到的微膠囊。所得微膠囊顏色均一，粒徑在3.0mm到4.4mm之間。
3.7.2傾注法制備得到的微膠囊
圖19 4.0%明膠微膠囊 圖20 1.0%海藻酸鈉微膠囊
圖19是以4.0%明膠為囊材制備得到的微膠囊。所制備得到的微膠囊機械能較差，顏色不均一，微膠囊的形狀不規(guī)則。圖20是以1.0%海藻酸鈉為囊材制備得到的微膠囊，粒徑在8-18µm之間。部分微膠囊顆粒聚集成團。
圖21 1.5%殼聚糖 圖22 2.0%殼聚糖
圖21、圖22分別是以1.5%和2.0%殼聚糖為囊材制備得到的微膠囊。其中2.0%殼聚糖為囊材制備得到的微膠囊顏色較均一。以1.5%殼聚糖為囊材制備得到的微膠囊大部分聚集成團。
圖23 0.3%黃原膠微膠囊
圖23是以0.3%黃原膠為囊材制備得到的微膠囊，所得微膠囊顏色均一且都都單個存在。
注：圖20- 23皆為光學顯微鏡放大400倍條件下拍攝，其他為常規(guī)拍攝。
4 總結與展望
本文研究了采用銳孔法和傾注法制備微膠囊——枯草芽孢桿菌微膠囊。分別利用明膠、殼聚糖、海藻酸鈉、黃原膠、瓊脂等制備單凝聚以及復凝聚微膠囊。并從微膠囊的制備方法、包埋率、機械性能、微膠囊穩(wěn)定性以及菌體穩(wěn)定性等幾個方面進行了研究分析。并優(yōu)化促芽孢培養(yǎng)基，促進枯草芽孢桿菌產芽孢，利用抗逆性能更好的芽孢最為微膠囊的芯材，以提高微膠囊的菌體穩(wěn)定性。通過實驗分析得到以下結論：
1、通過枯草芽孢桿菌在幾種培養(yǎng)基中的生長情況，以及利用孔雀石綠對枯草芽孢桿菌進行芽孢染色觀察得到培養(yǎng)基：牛肉膏12g；氯化鈉5g；水1000ml；MnSO4 0.5g；pH7.0-7.2，既能夠使枯草芽孢桿菌迅速生長又能促進枯草芽孢桿菌產芽孢。在12小時就有75%的菌體產了芽孢。
2、分別利用枯草芽孢桿菌菌體和芽孢作為微膠囊的芯材來制備微膠囊，實驗得到選擇枯草芽孢桿菌芽孢作為制備微膠囊的芯材有利于提高微膠囊中菌體的穩(wěn)定性，延長保存時間。
3、實驗分別利用了銳孔法和傾注法制備枯草芽孢桿菌微膠囊，在現(xiàn)有的條件以及技術情況下，利用銳孔法制備得到的微膠囊粒徑較大（1.5-5.0mm）而利用傾注法制備得到的微膠囊的粒徑在3.0-45µm之間。在包埋率上面銳孔法制備得到的微膠囊比傾注法制備得到的微膠囊包埋率要高。
4、通過實驗分析微膠囊的機械性能、包埋率、穩(wěn)定性以及菌體穩(wěn)定性等性能，得到：2.0%殼聚糖2.5%殼聚糖2.0%殼聚糖+0.5%黃原膠，這三組的綜合性能最佳。
5、實驗分析經過微膠囊化的枯草芽孢桿菌（芽孢）和未經微膠囊化的枯草芽孢桿菌的穩(wěn)定性，得到經過微膠囊化的菌體在保存20天后菌體平均存活率在75%以上，而未經微膠囊化的菌體在相同條件下保存20天后存活率只有9.36%
目前實驗室制備微膠囊主要材料為殼聚糖，但是殼聚糖價格昂貴。為了未來的大規(guī)模生產工業(yè)化生產，使用價廉易得的囊材如明膠、瓊脂等來制備微膠囊將是今后主要探討的。而因為利用兩種或者兩種以上的囊材使用復凝聚法制備微膠囊將能很大程度上提高微膠囊的機械性能以及菌體穩(wěn)定性，也是下一步重點研究方向[32]。
目前流化床發(fā)、多孔分離法 都是工業(yè)化制備高性能微膠囊的方法[33]。隨著生物材料和化工等技術的發(fā)展，以及微膠囊獨特的性能和優(yōu)點，微膠囊技術將會逐漸步入人們的日常生活。
同時，我們注意到，微膠囊在不同條件下的穩(wěn)定性也是影響其性能與應用的重要因素，提高微膠囊的普適性，是擴大其應用范圍的關鍵因素之一。在提高微膠囊的普適性的同時，我們也注意到，微膠囊以其獨特的性質能適應一些特殊的環(huán)境，所以開發(fā)針對特殊環(huán)境的專用微膠囊應該也是今后工作重點之 一。
致謝
在浙江科技學院的四年馬上就要劃上一個句號。在這里感謝浙江科技學院的每一位教職工為學校建設的付出，以至于向我們提供了那么一個良好的學習、實踐的平臺。
本論文是在我的導師——徐暉老師的悉心指導下完成的，徐暉老師在我畢業(yè)設計的過程中多次親臨指導，并且也多次組織同學交流匯報自己的課題，讓大家互相交流、互相學習。同時魏婄蓮老師也對我實驗過程中存在的問題進行了多次的指導，在此一并表示感謝。同時非常感謝浙江科技學院生化學院微生物實驗室為我提供了良好的實驗環(huán)境，感謝生化學院的老師對我的悉心指導。也非常感謝在微生物實驗室里面的每一位同學，你們無論在生活還是學習上，都會向我伸出溫軟的熱情之手，實驗的結果也離不開他們的幫助和配合。
在這里還要感謝丁香園論壇、小木蟲論壇中各位資深會員在我課題設計過程中，在論文寫作中給我的意見以及建議。在我畢業(yè)設計的過程中你們的意見和建議給我?guī)砗芎艽蟮膸椭?/p>
同樣沒有任何語言能夠表達我對父母的感激之情，感謝你們對我傾注的無私的愛。祝你們健健康康。
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