曹 侃

(蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院 安徽蕪湖 241003)

添加劑包括飼料添加劑、食品添加劑、混凝土添加劑、機(jī)油添加劑等多種化工類添加劑。添加劑往往可以加強(qiáng)或改善主產(chǎn)品的性狀、作用等，因此是必不可少的產(chǎn)品附加物。

微膠囊技術(shù)是利用囊材即壁材(通常為天然或合成的高分子材料)將囊心物(通常為固體或液體藥物)包裹成直徑為1～5000μm的封閉微小的膠囊。囊材的選擇要求性質(zhì)穩(wěn)定、無毒、無刺激性，具有一定的強(qiáng)度和彈性，要有符合要求的黏度、溶解性和滲透性等等[1-2]。目前市場(chǎng)上常用的囊材有天然高分子材料，如明膠、阿拉伯膠、殼聚糖、淀粉、環(huán)糊精等；半合成高分子材料，如甲基纖維素和羧甲基纖維素鈉等；合成高分子材料，如聚乙二醇和聚乙烯醇等。目前研究報(bào)道的常用的微膠囊制備方法如圖1所示[3-4]。微膠囊技術(shù)作為一種可以改變物質(zhì)形態(tài)、保護(hù)敏感成分、掩蓋不良?xì)馕丁⒏綦x活性物質(zhì)、增加成分穩(wěn)定性、延長(zhǎng)有效成分作用時(shí)間等特點(diǎn)的新技術(shù)，目前在食品、化工、畜牧、醫(yī)藥等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用[5-8]。尤其是在添加劑方面，微膠囊技術(shù)可以幫助添加劑更好地展示其優(yōu)勢(shì)，規(guī)避其缺陷。因此具有良好廣泛的應(yīng)用前景。

為此，利用中國(guó)知識(shí)資源總庫和中國(guó)專利數(shù)據(jù)總庫分別對(duì)添加劑微膠囊的研究文獻(xiàn)和申報(bào)專利情況進(jìn)行了計(jì)量統(tǒng)計(jì)與分析，以期能為微膠囊技術(shù)在添加劑中的進(jìn)一步開發(fā)與應(yīng)用提供一些幫助。

圖1 常用的微膠囊制備方法

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

在中國(guó)知識(shí)資源總庫(CNKI)的高級(jí)檢索頁面，以主題名為“微膠囊 添加劑”或含“微囊 添加劑”，并且關(guān)鍵詞為“微膠囊”或含“微囊”匹配“模糊”檢索方式，選擇發(fā)表時(shí)間為1980.01.01-2018.12.31的區(qū)間，篩選“基礎(chǔ)科學(xué)” “工程科技Ⅰ、Ⅱ”“農(nóng)業(yè)科技”“醫(yī)療衛(wèi)生科技”共5個(gè)子庫內(nèi)的中文文獻(xiàn)，共檢索到 305 篇文獻(xiàn)資料[9]；在中國(guó)專利數(shù)據(jù)總庫的檢索頁面，以“微膠囊 添加劑”或含“微囊 添加劑”為主題名，并且關(guān)鍵詞為“微膠囊”或含“微囊”匹配 “模糊”檢索方式，選擇專利申請(qǐng)日時(shí)間為1988.03.01～2018.11.16的區(qū)間，共檢索到397項(xiàng)專利，其中發(fā)明專利395項(xiàng)，實(shí)用新型2項(xiàng)[9]。結(jié)合中國(guó)知識(shí)資源總庫(CNKI)分析工具“計(jì)量化可視分析”，并加以人工整合統(tǒng)計(jì)，利用Microsoft Excel軟件處理后，得到文中各圖表[9]。

2 文獻(xiàn)情況分析

2.1 發(fā)文時(shí)間

從CNKI收錄的中文文獻(xiàn)年份分析如圖2可知，中國(guó)自1980年開始有微膠囊技術(shù)在添加劑中的應(yīng)用研究，在一開始的15年里發(fā)文量較少，一共只有10篇相關(guān)文獻(xiàn)。在1995年起的10年里，相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)表量較之前有了明顯的增長(zhǎng)，并且開啟了微膠囊制備的具體方法技術(shù)研究，如用糊精、淀粉、阿拉伯膠等作為壁材，采用噴霧干燥、擠壓法等方法制備微膠囊包裹添加劑囊心。從2005年起，有關(guān)微膠囊技術(shù)在添加劑中的應(yīng)用研究文獻(xiàn)量激增，相關(guān)研究更多側(cè)重添加劑微膠囊的制備工藝優(yōu)化以及添加劑微膠囊各方面性能的完善，為獲得實(shí)用性更強(qiáng)、產(chǎn)品功能性更豐富的添加劑微膠囊。

2.2 基金來源

從文獻(xiàn)受資助的基金來源看，1980年至今，有多項(xiàng)國(guó)家級(jí)、省級(jí)基金對(duì)于微膠囊技術(shù)在添加劑中的應(yīng)用研究給予支持，其中如表1所示，排名前列的基金來源分別是國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目23項(xiàng)，國(guó)家科技支撐計(jì)劃7項(xiàng)和國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃即863計(jì)劃項(xiàng)目4項(xiàng)，可見，添加劑微膠囊的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究受到了國(guó)家的重視。而且國(guó)家級(jí)項(xiàng)目資助的文獻(xiàn)研究多為2005年后，大多以優(yōu)化添加劑微膠囊的制備工藝和性能，改善其實(shí)際使用效果為主。此外，文獻(xiàn)基金來源還有如北京、上海、湖南、浙江、廣東等省級(jí)基金項(xiàng)目。相信在國(guó)家、各省市的重視支持下，微膠囊技術(shù)在添加劑中應(yīng)用未來的研究會(huì)更加深入而有效。

表1 排名前十二位文獻(xiàn)基金來源

2.3 關(guān)鍵詞

在CNKI計(jì)量化可視分析中，利用“關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)”統(tǒng)計(jì)分析，去除“微膠囊技術(shù)”“微膠囊”等非實(shí)質(zhì)性關(guān)鍵詞，設(shè)定出現(xiàn)頻次大于5次，獲得表2中關(guān)鍵詞。從中可反映出目前研究的熱點(diǎn)主要在添加劑微膠囊制備壁材材料的選用、穩(wěn)定性、控制釋放以及在食品添加劑、飼料添加劑應(yīng)用方面。利用天然高分子材料、采用微膠囊化和噴霧干燥方法制備添加劑微膠囊是目前的主要工藝方法，食品工業(yè)、飼料工業(yè)是目前添加劑微膠囊的主要應(yīng)用領(lǐng)域。而要達(dá)到實(shí)際應(yīng)用效果，如何優(yōu)化制備出的添加劑微膠囊的實(shí)際包埋率、控制釋放效果是目前亟待解決的問題。今后微膠囊的應(yīng)用范圍也將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，比如醫(yī)藥、畜牧等許多應(yīng)用領(lǐng)域都等待著被涉獵。

表2 出現(xiàn)頻次大于5次的關(guān)鍵詞分析

2.4 研究層次

從文獻(xiàn)研究層次如圖3所示，目前發(fā)表的文獻(xiàn)側(cè)重工程技術(shù)研究和基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究，說明微膠囊技術(shù)在添加劑方面的應(yīng)用研究形勢(shì)良好，正朝著解決實(shí)際問題的方向有序發(fā)展。

圖3 文獻(xiàn)研究層次分析

2.5 學(xué)科

文獻(xiàn)學(xué)科分類如圖4所示。目前添加劑微膠囊的研究大多集中在食品領(lǐng)域，但也有文獻(xiàn)報(bào)道了在畜牧、紡織、化工、藥學(xué)等產(chǎn)業(yè)中的研究。如在畜牧方面可以利用添加劑微膠囊解決常用飼料添加劑如維生素、氨基酸和微生態(tài)制劑等在實(shí)際應(yīng)用過程中存在的不易運(yùn)輸和保存、貨架期短等問題；如在紡織中將香味等添加劑制成微膠囊使用；如在藥學(xué)方面將一些抗菌有效成分制成抑菌防腐添加劑使用等等。這些也將是后期研究的可選方向。

圖4 文獻(xiàn)學(xué)科分析

2.6 發(fā)文期刊

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，刊登有關(guān)添加劑微膠囊研究文獻(xiàn)的期刊類型多達(dá)30種，其中刊載量位于前15位的期刊如圖5所示?？梢娔壳疤砑觿┪⒛z囊的研究還主要在食品、飼料等領(lǐng)域，且不少高校科研院所將其作為碩士或博士階段的課題進(jìn)行深入研究。未來還有將添加劑微膠囊用于藥品、紡織等領(lǐng)域的空間。

圖5 發(fā)文期刊分析

2.7 被引情況

從CNKI統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，被引次數(shù)大于40次的文獻(xiàn)如表3所示，其中鮑魯生的食品工業(yè)中應(yīng)用的微膠囊技術(shù)被引146次；被引次數(shù)10次之上的文獻(xiàn)有74篇。但文獻(xiàn)研究的質(zhì)量還是有差異的，2017年以后發(fā)表的文獻(xiàn)中有55篇文獻(xiàn)被引次數(shù)為0。由此可見，后期還應(yīng)更加扎實(shí)地推進(jìn)微膠囊技術(shù)在添加劑方面的應(yīng)用研究，使其真正為實(shí)際應(yīng)用和改良產(chǎn)品服務(wù)。

表3 被引超40次的文獻(xiàn)

2.8 研究機(jī)構(gòu)

目前，研究添加劑微膠囊的機(jī)構(gòu)有40家。表4為發(fā)文數(shù)在5篇以上的機(jī)構(gòu)，所有機(jī)構(gòu)中除了湖北安琪酵母股份有限公司、蘇州香料廠、杭州高成添加劑廠外，均為高等院?；蚩蒲性核?。今后，還應(yīng)繼續(xù)多利用高等院校、科研院所的雄厚科研實(shí)力為添加劑微膠囊的研究提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。同時(shí)也應(yīng)多與相關(guān)企業(yè)合作研發(fā)，將這種與產(chǎn)品息息相關(guān)的技術(shù)發(fā)揮出更有效的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

表4 發(fā)文機(jī)構(gòu)

3 專利

3.1 申請(qǐng)時(shí)間

從圖6專利申請(qǐng)年份分析中可知，中國(guó)自1988年起有了微膠囊在添加劑中應(yīng)用的專利申請(qǐng)，但在此后的20年里，專利申請(qǐng)數(shù)一直較少。到了2008年，專利申請(qǐng)量開始逐步增長(zhǎng)，特別是2012年開始，專利申請(qǐng)數(shù)突增，其中2016年全年的專利申請(qǐng)數(shù)高達(dá)55項(xiàng)。這一發(fā)展趨勢(shì)與文獻(xiàn)發(fā)表的趨勢(shì)吻合，說明有關(guān)添加劑微膠囊的研究一直是以實(shí)際應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)的，都是為解決實(shí)際問題服務(wù)的。另外從專利類型來看，在396項(xiàng)專利中有394項(xiàng)為發(fā)明專利，發(fā)明專利如此之高的占比率說明此項(xiàng)研究較高的含金量。

圖6 專利申請(qǐng)年份分析

3.2 學(xué)科

專利學(xué)科分析如圖7所示，排名前3位的是輕工業(yè)手工業(yè)、畜牧與動(dòng)物醫(yī)學(xué)、有機(jī)化工，三大學(xué)科共有此方面的專利220項(xiàng)，占比55.56%，其中大多是用于食品添加劑和畜牧飼料添加劑類的產(chǎn)品。排在第4位的是藥學(xué)學(xué)科，有39項(xiàng)專利，主要是利用微膠囊的緩釋、掩蔽等特點(diǎn)改良藥物的作用效果。此外，還有專利是用于化工、植物保護(hù)、石油工業(yè)等方面，這些都為添加劑微膠囊應(yīng)用于更廣闊的領(lǐng)域提供了思路。

圖7 專利學(xué)科分析

4 結(jié)語

微膠囊技術(shù)在30多年的研究發(fā)展中已形成較為成熟的制備思路和方法，其中以物理法中的噴霧干燥法、化學(xué)法中的分子包囊法和物理化學(xué)法中的相分離法、擠壓法為主。但在制備各類產(chǎn)品的添加劑微膠囊時(shí)，有關(guān)囊材的材料選擇、針對(duì)包埋率、控制釋放等指標(biāo)的工藝優(yōu)化等方面還有很多工作可做。目前添加劑微膠囊主要應(yīng)用在食品、畜牧等領(lǐng)域，為食品、飼料中的功能性成分更穩(wěn)定、更豐富服務(wù)，未來此技術(shù)也將滲透到像藥品、紡織、石油等產(chǎn)業(yè)，為提升這些產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品的使用價(jià)值做出貢獻(xiàn)。