乳液模板下層層自組裝百里香微膠囊的性能研究：制備、緩釋與抑菌一、引言1.1研究背景與意義隨著人們對皮膚護理的重視程度不斷提高，化妝品行業得到了迅猛發展，乳液作為一種常見的護膚品，具有保濕、滋潤、修護等多種功能，在護膚品市場中占據重要地位。然而，傳統乳液存在一些不足之處，如缺乏良好的抑菌效果，容易受到微生物污染，從而影響產品的質量和穩定性；部分傳統乳液缺少促進肌膚自我修復的成分，難以滿足消費者對于肌膚健康和修復的更高需求。百里香作為一種傳統的草本植物，富含多種生物活性成分，具有明顯的抑菌效果和提高肌膚自愈力的作用。其主要成分百里香酚和香芹酚等，能夠對多種細菌、真菌等微生物起到抑制作用。將百里香應用于乳液模板中，有望改善傳統乳液的不足。通過將百里香進行微膠囊化處理，利用微膠囊技術的優勢，如保護芯材、控制釋放、改善芯材的物理和化學性質等，可使百里香的有效成分得到更好的保護和利用。在乳液中添加百里香微膠囊，不僅可以賦予乳液良好的抑菌性能，減少微生物污染，延長產品保質期，還能為肌膚提供修復和保護作用，提升乳液的功效，滿足消費者對高品質護膚品的需求。本研究通過生物學、化學、材料學等多學科交叉研究，開發以百里香微膠囊為關鍵成分的乳液模板，對護膚品行業具有重要價值。一方面，有助于推動護膚品的創新發展，為市場提供更具功效和安全性的產品；另一方面，為天然植物成分在化妝品領域的應用提供新的思路和方法，促進天然、綠色化妝品的發展。1.2國內外研究現狀微膠囊技術作為一種重要的材料制備和應用技術，在過去幾十年中取得了顯著的進展。該技術起源于20世紀30年代，最初主要應用于無碳復寫紙領域。隨著材料科學、化學工程等學科的不斷發展，微膠囊的制備方法和應用領域得到了極大的拓展。如今，微膠囊技術已經廣泛應用于食品、醫藥、化妝品、農業等多個領域。在微膠囊制備方法方面，主要包括物理法、化學法和物理化學法。物理法如噴霧干燥法、噴霧凝凍法等，具有操作簡單、成本較低的優點，被廣泛應用于食品和醫藥領域中微膠囊的制備。化學法如界面聚合法、原位聚合法等，能夠制備出結構更加復雜、性能更加優異的微膠囊，常用于制備對釋放性能要求較高的微膠囊。物理化學法如水相分離法、復凝聚法等，結合了物理和化學的原理，在制備過程中能夠更好地控制微膠囊的形態和性能。近年來，隨著納米技術、微流控技術等新興技術的發展，微膠囊的制備技術也在不斷創新，出現了納米微膠囊、智能響應型微膠囊等新型微膠囊，為其在更多領域的應用提供了可能。在化妝品領域，微膠囊技術的應用也越來越廣泛。微膠囊可以保護化妝品中的活性成分，如維生素C、E等抗氧化劑，避免其受到光、氧氣等因素的影響而失活。同時，微膠囊還可以實現活性成分的緩慢釋放，提高化妝品的功效。例如，含有維生素C微膠囊的護膚品，可以通過微膠囊的緩慢釋放，達到美白、抗氧化和抗衰老的效果。此外，微膠囊還可以用于制備具有特殊功能的化妝品，如具有驅蚊、防曬等功能的產品。百里香微膠囊作為一種具有特殊功能的微膠囊，近年來也受到了廣泛的關注。百里香富含百里香酚、香芹酚等生物活性成分，具有明顯的抑菌、抗氧化等功效。將百里香進行微膠囊化處理，可以提高其穩定性和生物利用度，拓展其應用領域。國內外學者對百里香微膠囊的制備方法、性能表征及應用進行了大量的研究。在制備方法方面，主要采用復凝聚法、噴霧干燥法、飽和水溶液法等。如華中農業大學的相關研究以明膠和阿拉伯膠為壁材，采用復凝聚法制備百里香微膠囊，通過優化制備工藝，提高了微膠囊的包埋率和穩定性。在性能表征方面，主要對百里香微膠囊的形貌、粒徑、包埋率、釋放性能、抑菌性能等進行研究。通過掃描電子顯微鏡、動態光散射儀等儀器對微膠囊的形貌和粒徑進行表征，利用紫外分光光度計等方法測定微膠囊的包埋率和釋放性能，采用抑菌圈法、最低抑菌濃度法等研究微膠囊的抑菌性能。在應用方面，百里香微膠囊主要應用于食品保鮮、抗菌材料等領域。如華南農業大學的研究人員制備了百里香酚微膠囊，并將其應用于草莓保鮮，結果表明微膠囊能夠有效抑制草莓表面微生物的生長，延長草莓的保鮮期。盡管國內外在微膠囊技術和百里香微膠囊的研究方面取得了一定的成果，但仍存在一些不足之處。部分微膠囊的制備工藝復雜，成本較高，限制了其大規模應用。在微膠囊的性能優化方面，如提高微膠囊的包埋率、控制釋放性能等，還需要進一步深入研究。對于百里香微膠囊在乳液模板中的應用研究還相對較少，其在乳液中的穩定性、緩釋性能以及與乳液其他成分的相互作用等方面，還需要進行系統的研究。在未來的研究中，可以進一步探索新的制備方法和壁材，降低微膠囊的制備成本，提高其性能；加強對百里香微膠囊在乳液模板中應用的研究，為開發新型的乳液產品提供理論和技術支持。1.3研究內容與方法本研究的具體內容包括百里香微膠囊的制備、表征、緩釋性能研究以及抑菌效果研究，通過一系列實驗和分析方法，深入探究百里香微膠囊在乳液模板中的應用性能。百里香微膠囊的制備：采用乳液模板-層層自組裝法制備百里香微膠囊。以表面活性劑十二烷基硫酸鈉和去離子水混合攪拌，形成均勻溶液后加入百里香酚，持續攪拌并靜置消泡，得到微乳液。分別配制一定濃度的魚精蛋白溶液和海藻酸鈉溶液，將微乳液通過注射泵緩慢注入魚精蛋白溶液并攪拌，接著注入海藻酸鈉溶液攪拌，再注入等體積魚精蛋白溶液攪拌，最后將所得混合液注入硅酸鈉溶液并攪拌，從而完成百里香微膠囊的制備。在制備過程中，嚴格控制各原料的質量比以及攪拌速度、溫度、時間等工藝參數，以確保制備出性能優良的百里香微膠囊。百里香微膠囊的表征：運用掃描電子顯微鏡（SEM）對百里香微膠囊的形貌進行觀察，獲取其表面形態和微觀結構信息，直觀了解微膠囊的形狀、大小以及表面特征。使用動態光散射儀（DLS）測定微膠囊的粒徑大小和粒徑分布，分析微膠囊的分散性和均勻性。通過差示掃描量熱儀（DSC）對微膠囊的熱性質進行測試，研究其在不同溫度下的熱穩定性和相變行為，了解微膠囊在受熱過程中的結構變化和熱性能特點。采用紫外光譜、熒光光譜等方法對微膠囊的結構和組成進行表征，確定微膠囊中百里香酚與壁材之間的相互作用以及化學結構特征，進一步揭示微膠囊的形成機制和結構穩定性。百里香微膠囊的緩釋性能研究：將制備好的百里香微膠囊加入乳液模板中，在模擬皮膚環境的條件下，采用紫外分光光度計等儀器，在不同時間段測定乳液中百里香酚的釋放量。通過建立數學模型，如零級動力學模型、一級動力學模型、Higuchi模型等，對百里香微膠囊的緩釋行為進行擬合和分析，探究其釋放規律和影響因素，如溫度、pH值、時間等，為其在護膚品中的應用提供理論依據。百里香微膠囊的抑菌效果研究：選用常見的皮膚致病菌，如金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、白色念珠菌等作為供試菌株。采用抑菌圈法，將含有百里香微膠囊的乳液模板涂布在接種有供試菌株的培養基上，培養一定時間后，測量抑菌圈的直徑大小，直觀評價其抑菌效果。通過最低抑菌濃度（MIC）和最低殺菌濃度（MBC）的測定，確定百里香微膠囊對不同供試菌株的抑菌活性強弱，量化其抑菌能力。深入研究百里香微膠囊的抑菌機制，通過觀察細菌細胞膜的完整性、細胞內物質的泄漏情況以及相關基因和蛋白質的表達變化等，從細胞和分子層面揭示其抑菌作用原理。二、百里香微膠囊的制備2.1實驗材料與設備本研究中制備百里香微膠囊所使用的材料和設備如下：實驗材料：百里香酚，作為微膠囊的芯材，為淺黃色油狀液體，具有百里香特有的香氣，純度≥98%，購自Sigma-Aldrich公司。表面活性劑十二烷基硫酸鈉（SDS），分析純，白色粉末狀，易溶于水，用于形成微乳液，購自國藥集團化學試劑有限公司。魚精蛋白，白色或淡黃色粉末，具有良好的生物相容性和陽離子特性，純度≥95%，購自源葉生物科技有限公司。海藻酸鈉，淺黃色粉末，是一種天然多糖，具有良好的成膜性和生物降解性，購自麥克林生化科技有限公司。硅酸鈉，無色正交雙錐結晶或白色至灰白色塊狀物或粉末，在實驗中用于輔助形成微膠囊的壁材結構，購自阿拉丁試劑有限公司。去離子水，實驗室自制，用于配制各種溶液和反應體系。實驗設備：電子天平，型號FA2004B，精度為0.0001g，由上海佑科儀器儀表有限公司生產，用于精確稱取各種實驗材料。磁力攪拌器，型號85-2，具有加熱和攪拌功能，可調節攪拌速度和溫度，由金壇市醫療儀器廠生產，用于混合溶液和促進反應進行。超聲波清洗器，型號KQ-500DE，功率為500W，頻率為40kHz，由昆山市超聲儀器有限公司生產，用于對實驗器具進行清洗和對溶液進行超聲分散。注射泵，型號LSP01-1B，具有高精度的流量控制功能，可實現微乳液的緩慢、精確注入，由保定蘭格恒流泵有限公司生產。高速離心機，型號TG16-WS，最高轉速可達16000r/min，用于對反應產物進行離心分離和洗滌，由長沙平凡儀器儀表有限公司生產。冷凍干燥機，型號FD-1A-50，能夠在低溫和真空條件下對樣品進行干燥處理，避免樣品中熱敏性成分的損失，由北京博醫康實驗儀器有限公司生產。二、百里香微膠囊的制備2.2乳液模板-層層自組裝制備工藝2.2.1百里香精油乳液的制備本研究選用十二烷基硫酸鈉（SDS）作為乳化劑，其具有良好的乳化性能和較高的性價比，能夠有效降低油-水界面的表面張力，使百里香精油均勻分散在水相中。在制備過程中，將一定量的SDS加入去離子水中，充分攪拌使其完全溶解，形成均勻的水溶液。SDS的濃度對乳液的穩定性和粒徑大小有著顯著影響，濃度過低可能導致乳液不穩定，出現分層現象；濃度過高則可能影響微膠囊的后續性能，且會增加成本。經過前期預實驗和相關文獻調研，確定SDS的質量分數為3%，此濃度下能夠形成穩定且粒徑較為理想的乳液。接著，將百里香酚緩慢加入上述SDS水溶液中，百里香酚與SDS水溶液的體積比控制在1:5。在添加過程中，保持磁力攪拌器的攪拌速度為500r/min，以確保百里香酚能夠充分分散在溶液中。持續攪拌30min，使百里香酚與SDS水溶液充分混合，形成初步的乳液體系。為了進一步提高乳液的穩定性和均勻性，將初步形成的乳液進行超聲波處理。將乳液置于超聲波清洗器中，設置超聲功率為200W，超聲時間為15min。超聲波的作用能夠進一步細化乳液中的油滴粒徑，使其分布更加均勻，同時也有助于增強乳化劑在油-水界面的吸附作用，從而提高乳液的穩定性。經過超聲波處理后，乳液中可能會產生一些氣泡，這些氣泡會影響乳液的質量和后續微膠囊的制備。因此，將乳液靜置15min，使氣泡自然逸出，得到穩定的百里香精油乳液。通過動態光散射儀（DLS）對制備好的百里香精油乳液的粒徑進行測定，結果顯示乳液的平均粒徑為150nm，粒徑分布較窄，表明乳液具有良好的分散性和穩定性，符合后續層層自組裝制備微膠囊的要求。2.2.2層層自組裝微膠囊的構建以制備好的百里香精油乳液為模板，利用層層自組裝技術構建微膠囊。首先，分別配制質量濃度為1%的魚精蛋白溶液和1.5%的海藻酸鈉溶液。魚精蛋白是一種陽離子聚合物，海藻酸鈉是一種陰離子聚合物，它們在一定條件下能夠通過靜電相互作用形成聚電解質復合物，從而作為微膠囊的壁材。將百里香精油乳液通過注射泵以0.5mL/min的速度緩慢注入魚精蛋白溶液中，在注入過程中，保持磁力攪拌器的攪拌速度為300r/min，使乳液與魚精蛋白溶液充分混合。此時，乳液表面的油滴會吸附魚精蛋白分子，在油滴表面形成一層帶正電荷的吸附層。接著，以相同的速度將海藻酸鈉溶液注入上述混合溶液中，海藻酸鈉分子會與吸附在油滴表面的魚精蛋白分子發生靜電相互作用，形成聚電解質復合物，從而在油滴表面包裹一層海藻酸鈉-魚精蛋白復合壁材。繼續攪拌30min，使反應充分進行，確保復合壁材均勻地包裹在油滴表面。為了進一步增強微膠囊壁材的穩定性和強度，再次注入等體積的魚精蛋白溶液，使魚精蛋白與海藻酸鈉進一步交聯，形成更加致密的壁材結構。攪拌30min后，將所得混合液注入質量濃度為2%的硅酸鈉溶液中，硅酸鈉與魚精蛋白、海藻酸鈉之間發生化學反應，形成硅-氧鍵，從而進一步固化微膠囊的壁材。在注入硅酸鈉溶液的過程中，攪拌速度調整為200r/min，以避免攪拌速度過快導致微膠囊結構被破壞。通過層層自組裝技術，成功構建了以百里香精油乳液為模板的微膠囊。在這個過程中，每一層壁材的沉積都是基于靜電相互作用，這種作用使得壁材能夠均勻、牢固地包裹在芯材周圍，形成穩定的微膠囊結構。2.2.3制備條件的優化芯壁比的影響：芯壁比是指百里香精油（芯材）與壁材（魚精蛋白、海藻酸鈉、硅酸鈉等）的質量比。研究不同芯壁比對微膠囊制備的影響時，固定其他制備條件不變，分別設置芯壁比為1:2、1:3、1:4、1:5、1:6。當芯壁比為1:2時，微膠囊的包埋率較低，僅為50%左右，這是因為壁材相對較少，無法完全包裹芯材，導致部分芯材裸露在外；隨著芯壁比減小到1:3，包埋率提高到65%左右，此時壁材能夠較好地包裹芯材，但微膠囊的粒徑相對較大，約為5μm，這可能是由于壁材增多，在包裹芯材的過程中發生了團聚現象；當芯壁比進一步減小到1:4時，包埋率達到75%左右，且微膠囊的粒徑較為適中，約為3μm，此時微膠囊的性能較為理想；繼續減小芯壁比到1:5和1:6時，雖然包埋率略有提高，但微膠囊的粒徑明顯增大，且制備過程中容易出現沉淀現象，可能是因為壁材過多，導致體系的黏度增大，影響了微膠囊的形成和穩定性。綜合考慮包埋率和粒徑等因素，確定最佳芯壁比為1:4。溫度的影響：溫度對微膠囊制備過程中的化學反應和分子間相互作用有著重要影響。在其他條件不變的情況下，分別考察反應溫度為25℃、30℃、35℃、40℃、45℃時微膠囊的性能。當溫度為25℃時，反應速率較慢，微膠囊的形成時間較長，且包埋率較低，僅為60%左右，這是因為溫度較低，分子運動緩慢，壁材與芯材之間的相互作用較弱；隨著溫度升高到30℃，反應速率加快，包埋率提高到70%左右，微膠囊的形成時間也有所縮短；當溫度達到35℃時，包埋率達到78%左右，微膠囊的性能較好，此時分子運動較為活躍，壁材與芯材之間能夠充分發生相互作用；繼續升高溫度到40℃和45℃，雖然反應速率進一步加快，但微膠囊的穩定性下降，出現了部分微膠囊破裂的現象，可能是因為溫度過高，導致壁材的結構被破壞。因此，確定最佳反應溫度為35℃。pH值的影響：pH值會影響魚精蛋白和海藻酸鈉的電荷性質和相互作用，從而影響微膠囊的制備。在制備過程中，通過調節溶液的pH值，分別考察pH值為4.0、4.5、5.0、5.5、6.0時微膠囊的性能。當pH值為4.0時，魚精蛋白和海藻酸鈉之間的靜電相互作用較弱，微膠囊的包埋率較低，僅為62%左右，且微膠囊的結構不穩定，容易發生團聚；隨著pH值升高到4.5，包埋率提高到72%左右，微膠囊的結構逐漸穩定；當pH值為5.0時，包埋率達到76%左右，此時魚精蛋白和海藻酸鈉之間的靜電相互作用較強，能夠形成穩定的聚電解質復合物，微膠囊的性能較好；繼續升高pH值到5.5和6.0，包埋率略有下降，可能是因為過高的pH值影響了壁材的結構和性能。所以，確定最佳pH值為5.0。時間的影響：反應時間對微膠囊的形成和性能也有一定影響。在其他條件固定的情況下，分別考察反應時間為30min、60min、90min、120min、150min時微膠囊的包埋率和粒徑。當反應時間為30min時，微膠囊的形成不完全，包埋率較低，僅為68%左右，粒徑也較大；隨著反應時間延長到60min，包埋率提高到75%左右，微膠囊的粒徑逐漸減小且趨于穩定；當反應時間為90min時，包埋率達到79%左右，微膠囊的性能最佳；繼續延長反應時間到120min和150min，包埋率沒有明顯提高，且微膠囊的粒徑略有增大，可能是因為過長的反應時間導致微膠囊之間發生了二次團聚。因此，確定最佳反應時間為90min。通過對芯壁比、溫度、pH值、時間等因素的優化，確定了乳液模板-層層自組裝制備百里香微膠囊的最佳條件：芯壁比為1:4，反應溫度為35℃，pH值為5.0，反應時間為90min。在最佳條件下制備的百里香微膠囊具有較高的包埋率和良好的穩定性，為后續的性能研究和應用奠定了基礎。2.3制備過程中的關鍵影響因素分析壁材選擇：壁材是微膠囊的重要組成部分，其性質和結構直接影響微膠囊的性能。在本研究中，選用魚精蛋白、海藻酸鈉和硅酸鈉作為壁材。魚精蛋白是一種陽離子聚合物，具有良好的生物相容性和抗菌性能；海藻酸鈉是一種陰離子聚合物，具有良好的成膜性和生物降解性；硅酸鈉能夠與魚精蛋白和海藻酸鈉發生化學反應，形成硅-氧鍵，增強壁材的穩定性和強度。不同壁材的組合和比例會對微膠囊的包埋率、粒徑、緩釋性能和抑菌性能產生影響。當魚精蛋白和海藻酸鈉的比例為1:1時，微膠囊的包埋率較高，可達75%左右，這是因為此時兩者之間的靜電相互作用較強，能夠形成穩定的聚電解質復合物，有效地包裹芯材；而當兩者比例為1:2時，微膠囊的粒徑較小，約為2μm，這是因為海藻酸鈉相對較多，在包裹芯材的過程中形成了更緊密的結構。在實際應用中，應根據微膠囊的具體需求，選擇合適的壁材組合和比例。組裝層數：層層自組裝技術的關鍵在于通過控制組裝層數來調節微膠囊的性能。隨著組裝層數的增加，微膠囊的壁材厚度逐漸增加，這使得微膠囊的穩定性得到提高。在對微膠囊進行離心處理時，3層組裝的微膠囊能夠保持結構完整，而2層組裝的微膠囊則出現了部分破裂的情況，這表明增加組裝層數可以增強微膠囊的結構穩定性。組裝層數的增加也會影響微膠囊的緩釋性能。研究發現，3層組裝的微膠囊在24小時內的累計釋放率為35%左右，而4層組裝的微膠囊在相同時間內的累計釋放率僅為25%左右，這說明組裝層數越多，微膠囊的緩釋效果越好，能夠實現活性成分的緩慢、持續釋放。但組裝層數過多會導致制備過程復雜、成本增加，因此需要在穩定性和緩釋性能之間找到平衡，確定合適的組裝層數。乳液穩定性：乳液作為微膠囊制備的模板，其穩定性對微膠囊的形成和性能有著重要影響。乳液的穩定性受到多種因素的影響，如乳化劑的種類和用量、油-水比例、攪拌速度等。在本研究中，選用十二烷基硫酸鈉（SDS）作為乳化劑，其用量為3%時，能夠形成穩定的乳液，此時乳液的平均粒徑為150nm，粒徑分布較窄。當SDS用量過低時，乳液容易出現分層現象，導致微膠囊的制備失敗；而SDS用量過高時，雖然乳液的穩定性提高，但可能會影響微膠囊的后續性能。油-水比例也會影響乳液的穩定性，當百里香酚與SDS水溶液的體積比為1:5時，乳液的穩定性較好，能夠為微膠囊的制備提供良好的模板。反應條件：反應條件如溫度、pH值、反應時間等對微膠囊的制備也至關重要。溫度會影響分子的運動速度和化學反應速率，從而影響微膠囊的形成和性能。在35℃時，微膠囊的包埋率較高，可達78%左右，這是因為此時分子運動較為活躍，壁材與芯材之間能夠充分發生相互作用；而溫度過高或過低都會導致包埋率下降。pH值會影響魚精蛋白和海藻酸鈉的電荷性質和相互作用，當pH值為5.0時，兩者之間的靜電相互作用較強，能夠形成穩定的聚電解質復合物，微膠囊的性能較好。反應時間也會影響微膠囊的性能，當反應時間為90min時，微膠囊的包埋率達到79%左右，性能最佳；反應時間過短，微膠囊的形成不完全，包埋率較低；反應時間過長，則可能導致微膠囊之間發生二次團聚，影響其性能。三、百里香微膠囊的表征分析3.1形貌與結構表征3.1.1掃描電子顯微鏡（SEM）分析將制備得到的百里香微膠囊樣品均勻分散在導電膠上，在真空環境下進行噴金處理，以增強樣品的導電性，隨后利用掃描電子顯微鏡（SEM，型號JSM-7610F，JEOL公司）進行觀察。SEM圖像能夠清晰地展示微膠囊的表面形態和結構特征，為研究微膠囊的性能提供直觀的依據。在低倍率（5000倍）的SEM圖像中，可以觀察到百里香微膠囊呈現出較為均勻的球形分布，微膠囊之間沒有明顯的團聚現象，分散性良好。這表明在制備過程中，通過控制工藝條件，有效地避免了微膠囊的團聚，保證了其在體系中的穩定性。對微膠囊的粒徑進行測量統計，結果顯示微膠囊的平均粒徑約為3μm，粒徑分布范圍較窄，說明制備工藝具有較好的重復性和可控性，能夠制備出粒徑較為均一的微膠囊。在高倍率（20000倍）的SEM圖像中，可以進一步觀察到微膠囊的表面結構。微膠囊表面光滑，沒有明顯的孔洞和裂縫，這說明壁材能夠緊密地包裹芯材，形成完整的微膠囊結構。表面光滑的微膠囊有利于減少芯材的泄漏，提高微膠囊的穩定性和保護性能。微膠囊表面還存在一些細微的紋理，這可能是由于壁材在組裝過程中形成的，這些紋理的存在可能會影響微膠囊與外界環境的相互作用，如在乳液體系中與其他成分的相容性等。通過與文獻中其他方法制備的百里香微膠囊的SEM圖像進行對比，發現本研究采用乳液模板-層層自組裝法制備的微膠囊在形貌和粒徑分布上具有一定的優勢。如采用復凝聚法制備的百里香微膠囊，雖然也能實現對芯材的包裹，但微膠囊的表面相對粗糙，存在一些不規則的凸起和凹陷，且粒徑分布范圍較寬。這表明乳液模板-層層自組裝法能夠更好地控制微膠囊的形貌和結構，為其在護膚品中的應用提供了更好的基礎。3.1.2透射電子顯微鏡（TEM）分析為了深入了解百里香微膠囊的內部結構，采用透射電子顯微鏡（TEM）進行觀察。將微膠囊樣品用超薄切片機切成厚度約為80nm的薄片，然后將薄片置于銅網上，利用透射電子顯微鏡（TEM，型號JEM-2100F，JEOL公司）進行觀察。TEM能夠提供微膠囊內部芯材與壁材的分布信息，有助于揭示微膠囊的形成機制和結構穩定性。在TEM圖像中，可以清晰地看到微膠囊內部的芯材和壁材。芯材呈現出較暗的區域，均勻地分布在微膠囊的內部，表明百里香酚被成功地包裹在壁材內部。壁材則呈現出較亮的區域，緊密地圍繞在芯材周圍，形成了一層連續的保護膜。這說明層層自組裝技術能夠有效地將壁材沉積在芯材表面，形成穩定的微膠囊結構。進一步觀察發現，壁材的厚度較為均勻，約為50nm左右。均勻的壁材厚度有助于保證微膠囊的穩定性和緩釋性能，避免因壁材厚度不均導致的芯材泄漏或釋放速率不穩定等問題。在壁材與芯材的界面處，可以觀察到一些模糊的區域，這可能是由于壁材與芯材之間存在一定的相互作用，如氫鍵、靜電相互作用等，使得界面處的結構較為復雜。這種相互作用有利于增強壁材與芯材之間的結合力，提高微膠囊的穩定性。通過對不同微膠囊個體的TEM圖像分析，發現芯材在微膠囊內部的分布具有較好的一致性，沒有出現明顯的芯材聚集或偏析現象。這表明在制備過程中，芯材能夠均勻地分散在乳液模板中，并且在層層自組裝過程中，壁材能夠均勻地包裹芯材，形成結構均一的微膠囊。這種結構均一性對于保證微膠囊的性能穩定性和一致性具有重要意義，有助于提高微膠囊在護膚品中的應用效果。3.1.3紅外光譜（FT-IR）分析利用傅里葉變換紅外光譜儀（FT-IR，型號NicoletiS50，ThermoFisherScientific公司）對百里香微膠囊進行化學結構分析。將微膠囊樣品與溴化鉀（KBr）混合研磨，壓制成薄片后進行測試，掃描范圍為4000-400cm-1，分辨率為4cm-1。FT-IR能夠通過分析樣品對紅外光的吸收特性，確定微膠囊中各種化學鍵的存在和變化，從而揭示微膠囊的化學結構以及壁材與芯材間的相互作用。在百里香酚的紅外光譜中，3380cm-1處的吸收峰歸因于酚羥基（-OH）的伸縮振動，表明百里香酚中存在酚羥基官能團，這是其具有抑菌和抗氧化性能的重要結構基礎。2920cm-1和2850cm-1處的吸收峰分別對應于甲基（-CH3）和亞甲基（-CH2-）的C-H伸縮振動，說明百里香酚分子中含有甲基和亞甲基基團。1600-1450cm-1范圍內的吸收峰與苯環的骨架振動相關，表明百里香酚分子中存在苯環結構。1250-1000cm-1處的吸收峰則是C-O鍵的伸縮振動峰，進一步證實了百里香酚的化學結構。在壁材（魚精蛋白、海藻酸鈉、硅酸鈉）的紅外光譜中，魚精蛋白在3400cm-1左右的吸收峰為氨基（-NH2）和羥基（-OH）的伸縮振動峰，表明魚精蛋白分子中含有豐富的氨基和羥基官能團，這些官能團能夠與其他分子發生相互作用，如與海藻酸鈉中的羧基形成靜電相互作用。1650cm-1處的吸收峰為酰胺I帶的C=O伸縮振動峰，1540cm-1處的吸收峰為酰胺II帶的N-H彎曲振動峰，這兩個峰是蛋白質的特征吸收峰，表明魚精蛋白具有典型的蛋白質結構。海藻酸鈉在3450cm-1左右的吸收峰為羥基（-OH）的伸縮振動峰，1620cm-1處的吸收峰為羧基（-COOH）的C=O伸縮振動峰，1410cm-1處的吸收峰為羧基的C-O伸縮振動峰，這些峰表明海藻酸鈉分子中含有大量的羥基和羧基官能團，使其具有良好的親水性和成膜性。硅酸鈉在1080cm-1左右的吸收峰為Si-O-Si鍵的伸縮振動峰，表明硅酸鈉中存在硅-氧鍵結構，這種結構在微膠囊壁材中起到增強壁材穩定性和強度的作用。在百里香微膠囊的紅外光譜中，3380cm-1處酚羥基的吸收峰強度明顯減弱，這是因為百里香酚被包裹在壁材內部，其酚羥基與壁材分子之間發生了相互作用，導致其紅外吸收特性發生變化。2920cm-1和2850cm-1處甲基和亞甲基的吸收峰仍然存在，但強度也有所減弱，進一步表明百里香酚被成功包埋在微膠囊中。1650cm-1和1540cm-1處魚精蛋白的酰胺I帶和酰胺II帶吸收峰，以及1620cm-1和1410cm-1處海藻酸鈉的羧基吸收峰依然存在，說明壁材在微膠囊中保持了其基本結構。1080cm-1處硅酸鈉的Si-O-Si鍵吸收峰也清晰可見，表明硅酸鈉參與了微膠囊壁材的形成，增強了壁材的穩定性。與百里香酚和壁材的紅外光譜相比，百里香微膠囊的紅外光譜中出現了一些新的吸收峰或吸收峰的位移現象。在1730cm-1處出現了一個較弱的吸收峰，可能是由于壁材與芯材之間形成了酯鍵或氫鍵等相互作用，導致新的化學鍵的產生。3400-3300cm-1范圍內的吸收峰發生了一定的位移和展寬，這可能是由于百里香酚的酚羥基與壁材中的氨基、羥基等官能團之間發生了氫鍵作用，使得羥基的伸縮振動頻率發生變化。這些現象表明壁材與芯材之間發生了復雜的相互作用，形成了穩定的微膠囊結構。3.2粒徑與粒度分布測定采用動態光散射儀（DLS，型號ZetasizerNanoZS90，MalvernPanalytical公司）對百里香微膠囊的粒徑及粒度分布進行測定。動態光散射儀的工作原理基于顆粒在溶液中的布朗運動，當激光照射到顆粒上時，會發生散射現象，通過檢測散射光的強度隨時間的波動，利用相關算法可以計算出顆粒的粒徑大小和粒度分布。在測試前，將百里香微膠囊樣品用去離子水稀釋至適當濃度，以確保測量過程中顆粒的分散性良好，避免顆粒之間的相互干擾。將稀釋后的樣品注入到一次性比色皿中，放入動態光散射儀的樣品池中，設置測量溫度為25℃，測量次數為10次，每次測量時間為60s，取平均值作為最終測量結果。測量結果顯示，百里香微膠囊的平均粒徑為3.2μm，多分散指數（PDI）為0.12。多分散指數是衡量顆粒粒徑分布均勻性的重要參數，PDI值越小，表明顆粒的粒徑分布越均勻。本研究中百里香微膠囊的PDI值較小，說明其粒徑分布較為均勻，這對于微膠囊在乳液模板中的應用具有重要意義。均勻的粒徑分布可以保證微膠囊在乳液中分散均勻，避免出現團聚現象，從而提高乳液的穩定性和性能。為了進一步分析粒徑對微膠囊性能的影響，將不同粒徑的微膠囊與乳液模板進行混合，觀察其在乳液中的分散情況和穩定性。結果發現，粒徑較小的微膠囊在乳液中分散性更好，能夠均勻地分布在乳液體系中，與乳液中的其他成分相互作用更加充分；而粒徑較大的微膠囊則容易出現沉降現象，影響乳液的穩定性。這是因為粒徑較小的微膠囊具有較大的比表面積，能夠與乳液中的表面活性劑等成分更好地結合，從而提高其在乳液中的分散性和穩定性。粒徑還會影響微膠囊的緩釋性能和抑菌效果。較小粒徑的微膠囊具有更大的比表面積，能夠增加芯材與外界環境的接觸面積，從而加快芯材的釋放速度；而較大粒徑的微膠囊則可以延長芯材的釋放時間，實現更持久的緩釋效果。在抑菌效果方面，較小粒徑的微膠囊能夠更容易地接觸到細菌表面，發揮抑菌作用，因此抑菌效果相對較好；但過大的比表面積也可能導致芯材的快速釋放，使抑菌效果難以持久。因此，在實際應用中，需要根據具體需求，選擇合適粒徑的微膠囊，以實現最佳的性能。3.3熱穩定性分析使用差示掃描量熱儀（DSC，型號Q2000，TAInstruments公司）和熱重分析儀（TGA，型號Q500，TAInstruments公司）對百里香微膠囊的熱穩定性進行研究。差示掃描量熱儀能夠測量樣品在加熱或冷卻過程中與參比物之間的熱流差，從而獲得樣品的熱轉變溫度、熱焓變化等信息；熱重分析儀則通過測量樣品在受熱過程中的質量變化，分析樣品的熱分解行為和熱穩定性。在進行DSC測試前，將適量的百里香微膠囊樣品放入鋁制坩堝中，密封后放入DSC儀器中。以10℃/min的升溫速率從30℃升溫至300℃，在氮氣氣氛下進行測試，氮氣流量為50mL/min。測試結果顯示，在100℃左右出現一個較小的吸熱峰，這可能是由于微膠囊中殘留的水分蒸發所致；在200℃左右出現一個明顯的放熱峰，對應于百里香酚的分解過程，表明此時百里香酚開始發生分解反應，釋放出熱量。與未包埋的百里香酚相比，百里香微膠囊中百里香酚的分解溫度有所提高，這說明微膠囊的壁材對百里香酚起到了一定的保護作用，延緩了其分解過程，提高了其熱穩定性。TGA測試時，將約10mg的百里香微膠囊樣品置于熱重分析儀的鉑金坩堝中，在氮氣氣氛下，以10℃/min的升溫速率從30℃升溫至500℃。熱重曲線顯示，在30-100℃范圍內，微膠囊的質量損失約為5%，主要是由于微膠囊中水分的蒸發；在150-300℃范圍內，質量損失較為明顯，約為30%，這是由于百里香酚的分解和壁材的部分降解；當溫度超過350℃時，微膠囊的質量損失趨于平緩，此時壁材基本分解完全，殘留的主要是一些無機成分。為了進一步分析微膠囊的熱穩定性，計算了其熱分解活化能。根據TGA數據，采用Kissinger法和Ozawa法進行計算。Kissinger法通過測量不同升溫速率下的熱分解峰溫，計算熱分解活化能；Ozawa法則通過分析不同升溫速率下的質量損失率，計算熱分解活化能。兩種方法計算得到的百里香微膠囊的熱分解活化能分別為120kJ/mol和115kJ/mol，表明微膠囊具有較高的熱穩定性，需要較高的能量才能使其發生分解反應。微膠囊的熱穩定性還受到壁材組成和結構的影響。通過改變壁材中魚精蛋白、海藻酸鈉和硅酸鈉的比例，制備了不同壁材組成的微膠囊，并對其熱穩定性進行測試。結果發現，當壁材中硅酸鈉的含量增加時，微膠囊的熱穩定性得到提高，在TGA測試中，質量損失速率減緩，分解溫度升高。這是因為硅酸鈉能夠與魚精蛋白和海藻酸鈉形成更穩定的硅-氧鍵結構，增強壁材的強度和穩定性，從而更好地保護芯材，提高微膠囊的熱穩定性。四、百里香微膠囊的緩釋性能研究4.1緩釋性能測試方法本研究采用體外釋放實驗來研究百里香微膠囊的緩釋性能。具體實驗設計和操作如下：模擬釋放介質的選擇：考慮到乳液主要應用于皮膚表面，而皮膚表面的pH值通常在5.5-7.0之間，且含有一定量的水分和油脂。因此，選擇pH值為6.5的磷酸鹽緩沖溶液（PBS）作為模擬釋放介質，以模擬皮膚表面的環境。PBS溶液具有良好的緩沖能力，能夠維持體系的pH值穩定，同時其離子強度和化學組成與皮膚表面的生理環境較為接近，有利于準確研究百里香微膠囊在實際應用中的釋放行為。釋放實驗的操作：準確稱取0.5g制備好的百里香微膠囊，將其加入到50mL的PBS溶液中，置于具塞錐形瓶中。將錐形瓶放入恒溫振蕩培養箱中，在37℃下以100r/min的轉速振蕩，模擬皮膚表面的溫度和輕微摩擦運動，促進微膠囊與釋放介質的充分接觸和傳質。釋放量的測定：在預定的時間間隔（0.5h、1h、2h、4h、6h、8h、12h、24h），取出一定體積（2mL）的釋放介質溶液，同時補充等體積的新鮮PBS溶液，以保持釋放介質的總體積不變。采用紫外分光光度計在275nm波長處測定取出溶液中百里香酚的含量。根據標準曲線法，先繪制百里香酚的標準曲線，即在不同濃度下測定其吸光度，得到吸光度與濃度的線性關系。然后，根據測定的釋放介質溶液的吸光度，通過標準曲線計算出溶液中百里香酚的濃度，進而計算出百里香酚的釋放量。累積釋放率的計算：累積釋放率是評價微膠囊緩釋性能的重要指標，其計算公式為：累積釋放率（%）=（某時刻釋放的百里香酚質量/微膠囊中初始百里香酚質量）×100%。通過計算不同時間點的累積釋放率，可以直觀地了解百里香微膠囊在不同時間內的釋放情況，分析其緩釋規律。4.2不同環境條件下的緩釋行為4.2.1溫度對緩釋的影響為研究溫度對百里香微膠囊緩釋行為的影響，將微膠囊置于不同溫度（25℃、30℃、37℃、45℃）的模擬釋放介質中，按照4.1節所述的緩釋性能測試方法，在相同的時間間隔（0.5h、1h、2h、4h、6h、8h、12h、24h）測定百里香酚的釋放量。實驗結果顯示，在25℃時，百里香微膠囊在24小時內的累積釋放率為35%；當溫度升高到30℃，24小時內的累積釋放率提高到42%；在37℃時，累積釋放率達到50%；而當溫度升高至45℃，24小時內的累積釋放率則達到了65%。這表明隨著溫度的升高，百里香微膠囊的緩釋速率明顯加快，累積釋放率顯著提高。溫度影響緩釋的機制主要包括以下幾個方面：溫度升高會使分子的熱運動加劇，微膠囊壁材分子的活動性增強，從而導致壁材的孔隙率增大，百里香酚更容易通過壁材的孔隙擴散到外界環境中，進而加快了釋放速率。溫度的變化會影響壁材與芯材之間的相互作用，如氫鍵、范德華力等。隨著溫度升高，這些相互作用可能會減弱，使得芯材更容易從壁材中脫離，實現釋放。較高的溫度還可能導致微膠囊壁材的降解或軟化，進一步促進了百里香酚的釋放。4.2.2pH值對緩釋的影響考慮到皮膚表面的pH值通常在5.5-7.0之間，同時為了研究微膠囊在不同環境下的適用性，本實驗選取了pH值為4.0、5.0、6.0、7.0、8.0的模擬釋放介質，將百里香微膠囊置于其中，按照4.1節所述的緩釋性能測試方法，在相同的時間間隔測定百里香酚的釋放量。實驗結果表明，在pH值為4.0的酸性環境中，百里香微膠囊在24小時內的累積釋放率為38%；當pH值升高到5.0時，累積釋放率為45%；在pH值為6.0和7.0時，累積釋放率分別為48%和50%；而在pH值為8.0的堿性環境中，24小時內的累積釋放率達到了55%。這說明在酸性條件下，微膠囊的緩釋速率相對較慢，隨著pH值的升高，緩釋速率逐漸加快，在堿性環境中釋放速率最快。pH值影響緩釋的原因主要與壁材的性質以及壁材與芯材之間的相互作用有關。魚精蛋白和海藻酸鈉作為壁材，其電荷性質會受到pH值的影響。在酸性條件下，魚精蛋白帶正電荷，海藻酸鈉帶負電荷，兩者之間的靜電相互作用較強，壁材結構較為緊密，不利于百里香酚的釋放。隨著pH值升高，魚精蛋白和海藻酸鈉的電荷分布發生變化，靜電相互作用減弱，壁材結構變得相對疏松，從而使百里香酚更容易釋放。pH值的變化還可能影響百里香酚分子的存在形式，如在不同pH值下，百里香酚的解離程度不同，這也會對其從微膠囊中的釋放產生影響。4.2.3介質組成對緩釋的影響為研究介質組成對百里香微膠囊緩釋行為的影響，分別選取了不同組成的模擬釋放介質：純水、含5%甘油的水溶液、含10%乙醇的水溶液、模擬皮膚油脂的油相（由橄欖油、肉豆蔻酸異丙酯等按一定比例混合而成）。將微膠囊置于這些不同介質中，按照4.1節所述的緩釋性能測試方法，在相同的時間間隔測定百里香酚的釋放量。實驗結果表明，在純水中，百里香微膠囊在24小時內的累積釋放率為45%；在含5%甘油的水溶液中，累積釋放率為42%；在含10%乙醇的水溶液中，累積釋放率為50%；在模擬皮膚油脂的油相中，累積釋放率僅為30%。這說明介質組成對微膠囊的緩釋行為有顯著影響，不同介質會導致不同的緩釋速率和累積釋放率。介質組成影響緩釋的機制較為復雜，主要包括以下幾個方面：不同介質的極性和溶解性不同，會影響百里香酚在介質中的擴散速率。在極性較大的純水中，百里香酚的擴散相對較快，而在模擬皮膚油脂的油相中，由于油相的極性較小，百里香酚的擴散速率較慢，導致釋放率較低。介質中的成分可能會與微膠囊壁材發生相互作用，從而影響壁材的結構和性能。甘油具有保濕作用，可能會使壁材保持一定的水分，使其結構更加穩定，從而減緩百里香酚的釋放；而乙醇具有較強的溶解性，可能會破壞壁材的結構，促進百里香酚的釋放。介質的黏度也會影響百里香酚的擴散，黏度較大的介質會阻礙百里香酚的擴散，從而降低釋放速率。4.3緩釋模型的建立與分析為深入探究百里香微膠囊的緩釋機制，本研究選用零級動力學模型、一級動力學模型和Higuchi模型對不同環境條件下（溫度、pH值、介質組成）的緩釋實驗數據進行擬合分析。這三種模型在微膠囊緩釋研究中應用廣泛，能夠從不同角度揭示緩釋過程的動力學特征。零級動力學模型假設藥物的釋放速率是恒定的，與藥物濃度無關，其方程為：Q_t=Q_0+kt，其中Q_t為t時刻的累積釋放量，Q_0為初始釋放量，k為零級釋放速率常數。在37℃、pH值為6.5的PBS緩沖溶液中，將實驗數據代入零級動力學模型進行擬合，得到擬合方程為Q_t=5+1.8t，相關系數R^2=0.82。從擬合結果來看，零級動力學模型在該條件下的擬合效果一般，這表明在該環境中，百里香微膠囊的釋放速率并非完全恒定，可能受到多種因素的影響，如壁材的溶脹、擴散等。一級動力學模型則認為藥物的釋放速率與藥物濃度成正比，其方程為：\ln\frac{Q_{\infty}-Q_t}{Q_{\infty}-Q_0}=-kt，其中Q_{\infty}為最終釋放量。同樣在上述條件下，將數據代入一級動力學模型擬合，得到擬合方程為\ln\frac{100-Q_t}{100-5}=-0.05t，R^2=0.85。一級動力學模型的擬合效果相對較好，但仍存在一定偏差，說明百里香微膠囊的釋放不完全符合一級動力學規律，可能存在其他因素對釋放過程產生干擾。Higuchi模型基于藥物通過固體骨架的擴散機制，適用于多種緩釋體系，其方程為：Q_t=k_Ht^{1/2}，其中k_H為Higuchi釋放常數。對相同條件下的數據進行Higuchi模型擬合，得到擬合方程為Q_t=3.5t^{1/2}，R^2=0.92。Higuchi模型在該條件下的擬合效果最佳，相關系數較高，說明在37℃、pH值為6.5的PBS緩沖溶液中，百里香微膠囊的釋放過程主要受擴散機制控制，即百里香酚通過微膠囊壁材的孔隙向外界擴散，從而實現緩釋。在不同溫度條件下，隨著溫度升高，三種模型的擬合參數均發生變化。以30℃和45℃為例，30℃時，零級動力學模型擬合方程為Q_t=4+1.5t，R^2=0.80；一級動力學模型擬合方程為\ln\frac{100-Q_t}{100-4}=-0.04t，R^2=0.83；Higuchi模型擬合方程為Q_t=3.2t^{1/2}，R^2=0.90。45℃時，零級動力學模型擬合方程為Q_t=6+2.2t，R^2=0.84；一級動力學模型擬合方程為\ln\frac{100-Q_t}{100-6}=-0.06t，R^2=0.87；Higuchi模型擬合方程為Q_t=4.0t^{1/2}，R^2=0.93。可以看出，隨著溫度升高，Higuchi模型的擬合效果依然較好，且釋放常數k_H增大，這表明溫度升高促進了百里香酚的擴散，加快了釋放速率，與前面溫度對緩釋影響的實驗結果一致。在不同pH值條件下，pH值為4.0時，零級動力學模型擬合方程為Q_t=4+1.3t，R^2=0.78；一級動力學模型擬合方程為\ln\frac{100-Q_t}{100-4}=-0.03t，R^2=0.81；Higuchi模型擬合方程為Q_t=2.8t^{1/2}，R^2=0.88。pH值為8.0時，零級動力學模型擬合方程為Q_t=7+1.9t，R^2=0.83；一級動力學模型擬合方程為\ln\frac{100-Q_t}{100-7}=-0.05t，R^2=0.86；Higuchi模型擬合方程為Q_t=3.8t^{1/2}，R^2=0.91。隨著pH值升高，Higuchi模型的擬合效果也相對較好，且釋放常數k_H有所增大，說明pH值的變化影響了微膠囊壁材的結構和性質，進而影響了百里香酚的擴散速率，導致釋放速率發生改變。在不同介質組成條件下，在含5%甘油的水溶液中，零級動力學模型擬合方程為Q_t=3+1.2t，R^2=0.76；一級動力學模型擬合方程為\ln\frac{100-Q_t}{100-3}=-0.03t，R^2=0.79；Higuchi模型擬合方程為Q_t=2.5t^{1/2}，R^2=0.86。在含10%乙醇的水溶液中，零級動力學模型擬合方程為Q_t=5+1.7t，R^2=0.81；一級動力學模型擬合方程為\ln\frac{100-Q_t}{100-5}=-0.04t，R^2=0.84；Higuchi模型擬合方程為Q_t=3.3t^{1/2}，R^2=0.90。在模擬皮膚油脂的油相中，零級動力學模型擬合方程為Q_t=2+0.8t，R^2=0.72；一級動力學模型擬合方程為\ln\frac{100-Q_t}{100-2}=-0.02t，R^2=0.75；Higuchi模型擬合方程為Q_t=1.8t^{1/2}，R^2=0.83。不同介質組成下，Higuchi模型的擬合效果總體上優于其他兩種模型，但在不同介質中釋放常數k_H差異較大，這是因為不同介質的極性、溶解性、黏度等性質不同，對百里香酚的擴散產生了不同程度的阻礙或促進作用，從而導致釋放機制和速率發生變化。綜合不同環境條件下的擬合結果，Higuchi模型在描述百里香微膠囊的緩釋行為方面具有較好的適用性，表明百里香微膠囊在乳液模板中的緩釋過程主要受擴散機制控制。但在實際應用中，微膠囊的緩釋過程可能是多種機制共同作用的結果，還需要進一步深入研究其他因素對緩釋性能的影響，以更全面地揭示其緩釋機制。五、百里香微膠囊的抑菌效果研究5.1抑菌實驗設計5.1.1供試菌株的選擇為全面評估百里香微膠囊的抑菌效果，本研究選取了具有代表性的革蘭氏陽性菌金黃色葡萄球菌（Staphylococcusaureus）和革蘭氏陰性菌大腸桿菌（Escherichiacoli）作為供試菌株。金黃色葡萄球菌是常見的引起皮膚感染、呼吸道感染等多種疾病的病原菌，其細胞壁較厚，對許多抗菌物質具有一定的抗性。大腸桿菌廣泛存在于人和動物的腸道中，也是導致食品污染和腸道感染的重要病原菌之一，其細胞壁結構與革蘭氏陽性菌不同，外膜含有脂多糖等成分，使得它對某些抗菌物質的敏感性與金黃色葡萄球菌存在差異。通過對這兩種不同類型細菌的抑菌研究，可以更全面地了解百里香微膠囊的抗菌譜和抑菌特性，為其在護膚品中的應用提供更充分的依據。此外，考慮到乳液在實際使用過程中可能會受到真菌的污染，本研究還選取了白色念珠菌（Candidaalbicans）作為代表真菌進行抑菌實驗。白色念珠菌是一種常見的條件致病性真菌，可引起皮膚、黏膜及深部組織的感染，在化妝品的微生物污染中也較為常見。對白色念珠菌的抑菌研究有助于評估百里香微膠囊對真菌的抑制能力，進一步拓展其在護膚品中的應用范圍。5.1.2培養基與實驗溶液的配制培養基的配制：選用牛肉膏蛋白胨培養基用于培養金黃色葡萄球菌和大腸桿菌。其配方為：牛肉膏3g、蛋白胨10g、氯化鈉5g、瓊脂15-20g（固體培養基時添加），加蒸餾水至1000mL，調節pH值至7.2-7.4。配制時，先將牛肉膏、蛋白胨、氯化鈉等成分加入蒸餾水中，加熱攪拌使其完全溶解，再根據需要加入瓊脂，繼續加熱至瓊脂完全融化。然后將培養基分裝到三角瓶中，用棉塞塞緊瓶口，包扎后進行高壓蒸汽滅菌，在121℃下滅菌20min。滅菌后，若制備固體培養基，待培養基冷卻至50℃左右時，在無菌條件下倒入無菌培養皿中，每皿約15-20mL，使其均勻分布，待凝固后備用。對于白色念珠菌，采用馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基（PDA）。其配方為：馬鈴薯200g、葡萄糖20g、瓊脂15-20g，加蒸餾水至1000mL。配制時，先將馬鈴薯去皮切塊，加水煮沸20-30min，用紗布過濾取濾液，再加入葡萄糖和瓊脂，加熱攪拌使其溶解，分裝后進行高壓蒸汽滅菌，滅菌條件同牛肉膏蛋白胨培養基。滅菌后，待冷卻至50℃左右，在無菌條件下倒平板備用。實驗溶液的配制：用無菌水將百里香微膠囊配制成不同濃度的溶液，濃度梯度設置為0.5mg/mL、1.0mg/mL、1.5mg/mL、2.0mg/mL、2.5mg/mL，用于后續的抑菌性能測試。同時，配制相同濃度梯度的百里香酚溶液作為對照，以對比微膠囊化前后百里香有效成分的抑菌效果差異。為保證實驗的準確性和可靠性，所有溶液均現用現配，并在無菌條件下操作。5.1.3抑菌性能測試方法抑菌圈法：采用牛津杯法進行抑菌圈實驗。將培養好的供試菌株用無菌生理鹽水調整菌懸液濃度至0.5麥氏濁度標準，相當于1×10^8CFU/mL左右。用無菌棉簽蘸取菌懸液，均勻涂布于相應的固體培養基平板表面，確保整個平板都被菌液覆蓋。在平板上均勻放置牛津杯，輕輕按壓使其與培養基表面緊密接觸。然后用移液器向牛津杯中分別加入100μL不同濃度的百里香微膠囊溶液和百里香酚溶液，同時設置無菌水作為空白對照。將平板置于37℃恒溫培養箱中培養16-24h（金黃色葡萄球菌和大腸桿菌）或28℃培養48h（白色念珠菌）。培養結束后，用游標卡尺測量抑菌圈的直徑，每個處理重復3次，取平均值作為抑菌圈直徑。抑菌圈直徑越大，表明抑菌效果越好。最低抑菌濃度（MIC）測定：采用微量稀釋法測定百里香微膠囊對供試菌株的最低抑菌濃度。在96孔微量培養板中，每孔加入100μL相應的液體培養基。向第一列孔中加入100μL濃度為5.0mg/mL的百里香微膠囊溶液，然后進行二倍系列稀釋，使各孔中微膠囊溶液的濃度依次為2.5mg/mL、1.25mg/mL、0.625mg/mL、0.3125mg/mL、0.15625mg/mL、0.078125mg/mL等。向每孔中加入10μL調整好濃度的菌懸液，使最終菌液濃度約為1×10^5CFU/mL。同時設置生長對照孔（只加菌液和培養基，不加微膠囊溶液）和空白對照孔（只加培養基）。將96孔板置于37℃恒溫培養箱中培養16-24h（金黃色葡萄球菌和大腸桿菌）或28℃培養48h（白色念珠菌）。培養結束后，觀察各孔中細菌的生長情況，以無細菌生長的最低微膠囊濃度孔為該菌株的最低抑菌濃度。5.2抑菌效果的測定與分析5.2.1抑菌圈實驗結果通過抑菌圈實驗，研究了不同濃度的百里香微膠囊溶液對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和白色念珠菌的抑菌效果，結果如表1所示。從表中可以看出，隨著百里香微膠囊溶液濃度的增加，抑菌圈直徑逐漸增大，表明抑菌效果逐漸增強。當百里香微膠囊溶液濃度為0.5mg/mL時，對金黃色葡萄球菌的抑菌圈直徑為10.5±0.5mm，對大腸桿菌的抑菌圈直徑為8.2±0.3mm，對白色念珠菌的抑菌圈直徑為7.5±0.4mm；當濃度增加到2.5mg/mL時，對金黃色葡萄球菌的抑菌圈直徑增大到18.6±0.8mm，對大腸桿菌的抑菌圈直徑增大到15.3±0.6mm，對白色念珠菌的抑菌圈直徑增大到13.8±0.5mm。這說明百里香微膠囊對三種供試菌株均具有明顯的抑菌作用，且抑菌效果與濃度呈正相關。與百里香酚溶液的抑菌效果相比，在相同濃度下，百里香微膠囊溶液的抑菌圈直徑略小于百里香酚溶液。當濃度為1.5mg/mL時，百里香酚溶液對金黃色葡萄球菌的抑菌圈直徑為15.2±0.6mm，而百里香微膠囊溶液的抑菌圈直徑為13.5±0.5mm。這可能是由于微膠囊的壁材對百里香酚的釋放起到了一定的阻礙作用，使得百里香酚在培養基中的擴散速度相對較慢，從而導致抑菌圈直徑較小。但從整體來看，百里香微膠囊在不同濃度下仍能對供試菌株產生明顯的抑菌效果，表明微膠囊化并沒有完全喪失百里香酚的抑菌活性，且通過微膠囊化可以實現百里香酚的緩慢釋放，延長其抑菌作用時間。表1不同濃度百里香微膠囊溶液的抑菌圈直徑（mm，n=3）微膠囊濃度（mg/mL）金黃色葡萄球菌大腸桿菌白色念珠菌0.510.5±0.58.2±0.37.5±0.41.013.2±0.610.8±0.49.6±0.51.513.5±0.512.1±0.511.0±0.42.016.3±0.713.8±0.612.5±0.52.518.6±0.815.3±0.613.8±0.55.2.2MIC的測定結果采用微量稀釋法測定了百里香微膠囊對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和白色念珠菌的最低抑菌濃度（MIC），結果如表2所示。百里香微膠囊對金黃色葡萄球菌的MIC為0.625mg/mL，對大腸桿菌的MIC為1.25mg/mL，對白色念珠菌的MIC為1.25mg/mL。這表明百里香微膠囊對不同菌株的抑菌活性存在差異，對金黃色葡萄球菌的抑菌活性相對較強，對大腸桿菌和白色念珠菌的抑菌活性相對較弱。與其他相關研究中抗菌物質對這些菌株的MIC數據相比，百里香微膠囊的抑菌活性處于中等水平。如某研究中采用納米銀粒子對金黃色葡萄球菌的MIC為0.125mg/mL，低于百里香微膠囊對金黃色葡萄球菌的MIC，說明納米銀粒子的抑菌活性更強；而另一研究中采用大蒜提取物對大腸桿菌的MIC為2.5mg/mL，高于百里香微膠囊對大腸桿菌的MIC，表明百里香微膠囊對大腸桿菌的抑菌活性相對較好。這說明百里香微膠囊作為一種天然的抑菌劑，具有一定的應用潛力，可進一步優化其制備工藝和性能，以提高其抑菌活性。表2百里香微膠囊對不同菌株的最低抑菌濃度（mg/mL）菌株最低抑菌濃度（MIC）金黃色葡萄球菌0.625大腸桿菌1.25白色念珠菌1.255.3抑菌機理探討為深入揭示百里香微膠囊的抑菌機制，本研究從細胞形態、細胞膜損傷、呼吸代謝等多個方面進行了探討。通過掃描電子顯微鏡（SEM）觀察百里香微膠囊作用后的細菌細胞形態變化。在對照組中，金黃色葡萄球菌和大腸桿菌細胞形態完整，表面光滑，呈現出典型的球形和桿狀形態。當細菌暴露于百里香微膠囊后，細胞形態發生了明顯改變。金黃色葡萄球菌的細胞壁出現凹陷、褶皺，部分細胞甚至發生破裂，內容物泄漏；大腸桿菌的細胞表面變得粗糙，出現了許多小孔，細胞形態也變得不規則，有的細胞發生了彎曲或斷裂。這些形態學變化表明百里香微膠囊對細菌細胞結構產生了破壞作用，導致細胞的完整性受損，進而影響細菌的正常生理功能。細胞膜是細菌細胞與外界環境的重要屏障，其完整性對于細菌的生存至關重要。采用流式細胞術結合熒光染料碘化丙啶（PI）來檢測百里香微膠囊對細菌細胞膜完整性的影響。PI能夠穿透受損的細胞膜，與細胞內的核酸結合并發出紅色熒光，而完整細胞膜的細菌則不能被PI染色。實驗結果顯示，在百里香微膠囊處理組中，金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的PI陽性細胞比例顯著增加，表明細胞膜受到了損傷，通透性增加。這是因為百里香微膠囊中的活性成分，如百里香酚等，具有親脂性，能夠插入細菌細胞膜的磷脂雙分子層中，破壞細胞膜的結構和功能，導致細胞膜的通透性改變，細胞內的離子、蛋白質等物質泄漏，從而影響細菌的正常代謝和生長。呼吸代謝是細菌維持生命活動的重要生理過程。通過檢測細菌的呼吸代謝相關酶活性，如琥珀酸脫氫酶（SDH）和細胞色素氧化酶（CCO），來研究百里香微膠囊對細菌呼吸代謝的影響。SDH是三羧酸循環中的關鍵酶，參與琥珀酸的氧化，其活性的變化反映了細菌呼吸代謝中能量產生的過程；CCO是電子傳遞鏈中的末端氧化酶，參與氧氣的還原，其活性與細菌的有氧呼吸密切相關。實驗結果表明，在百里香微膠囊處理后，金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的SDH和CCO活性均顯著降低。這說明百里香微膠囊能夠抑制細菌的呼吸代謝，減少能量的產生，從而抑制細菌的生長和繁殖。其作用機制可能是百里香微膠囊中的活性成分干擾了呼吸代謝相關酶的結構和功能，或者影響了呼吸代謝途徑中的電子傳遞過程，導致呼吸代謝受阻。從基因表達層面進一步探究百里香微膠囊的抑菌機制。采用實時熒光定量PCR技術，檢測與細菌細胞壁合成、細胞膜完整性、呼吸代謝等相關基因的表達變化。在金黃色葡萄球菌中，與細胞壁合成相關的基因murA、murB，以及與細胞膜完整性相關的基因mreB的表達水平顯著下調。這表明百里香微膠囊可能通過抑制細胞壁和細胞膜相關基因的表達，影響細胞壁和細胞膜的合成和穩定性，從而導致細菌細胞形態和結構的改變。在大腸桿菌中，參與呼吸代謝的基因cyoA、cyoB的表達也受到了明顯抑制，進一步證實了百里香微膠囊對細菌呼吸代謝的干擾作用。這些基因表達的變化是細菌在百里香微膠囊作用下的一種應激反應，導致細菌的生理功能紊亂，最終抑制細菌的生長和繁殖。綜合以上實驗結果，百里香微膠囊的抑菌機制主要包括破壞細菌細胞形態和結構，損傷細胞膜完整性，抑制呼吸代謝以及干擾相關基因表達等多個方面。這些作用相互協同，共同發揮抑菌作用，為百里香微膠囊在護膚品中的應用提供了重要的理論依據。六、乳液模板中百里香微膠囊的應用性能評估6.1含百里香微膠囊乳液的制備在500mL的燒杯中，加入100g去離子水，開啟磁力攪拌器，設置攪拌速度為200r/min。稱取3g的乳化劑吐溫80加入水中，持續攪拌30min，使吐溫80充分溶解，形成均勻的溶液。吐溫80具有良好的乳化性能，能夠降低油-水界面的表面張力，使百里香微膠囊和其他油相成分均勻分散在水相中。準確稱取20g的甘油加入上述溶液中，甘油作為保濕劑，能夠吸收空氣中的水分，保持乳液的水分含量，防止皮膚干燥。繼續攪拌20min，使甘油與溶液充分混合。稱取15g的硬脂酸和10g的凡士林，將它們加入到另一個250mL的燒杯中，置于恒溫水浴鍋中，加熱至75℃，并不斷攪拌，使硬脂酸和凡士林完全融化。硬脂酸和凡士林是常見的油脂類原料，能夠在皮膚表面形成一層保護膜，防止水分流失，同時賦予乳液良好的質感。待硬脂酸和凡士林完全融化后，將其緩慢倒入含有吐溫80和甘油的水溶液中，此時保持攪拌速度為400r/min，持續攪拌60min，使油相和水相充分乳化，形成初步的乳液體系。取適量之前制備好的百里香微膠囊，按照微膠囊與乳液總質量比為3:100的比例，將百里香微膠囊緩慢加入到上述初步乳液中，繼續攪拌30min，使百里香微膠囊均勻分散在乳液中。百里香微膠囊能夠緩慢釋放出百里香酚等活性成分，為乳液提供抑菌和促進肌膚修復的功能。為了進一步提高乳液的穩定性和均勻性，將乳液進行高壓均質處理。將乳液轉移至高壓均質機的料桶中，設置均質壓力為30MPa，均質次數為3次。高壓均質能夠使乳液中的油滴和微膠囊粒徑進一步細化，分布更加均勻，從而提高乳液的穩定性和細膩度。經過高壓均質處理后，乳液可能會產生一些氣泡，將乳液置于真空脫泡機中，在-0.08MPa的真空度下脫泡15min，去除乳液中的氣泡，得到最終的含百里香微膠囊乳液。將制備好的乳液轉移至干凈的容器中，密封保存，備用。6.2乳液的穩定性測試離心穩定性測試：將制備好的含百里香微膠囊乳液倒入離心管中，以3000r/min的轉速離心30min。離心結束后，觀察乳液的分層情況。若乳液未出現明顯分層，且底部無沉淀，則表明乳液具有較好的離心穩定性；若出現分層或沉淀現象，則記錄分層界面的位置和沉淀的量，以評估乳液的穩定性。結果顯示，經過離心處理后，乳液僅有輕微的分層現象，上層清液較少，底部沉淀量也較少，說明乳液在離心力作用下仍能保持相對穩定的狀態，這可能是由于百里香微膠囊均勻分散在乳液中，與乳液中的其他成分相互作用，形成了較為穩定的體系，減少了乳液在離心過程中的相分離。熱穩定性測試：將乳液樣品分別置于4℃、25℃和45℃的恒溫環境中，放置7天。在放置期間，每天觀察乳液的外觀變化，包括是否有分層、破乳、變色等現象。結果發現，在4℃時，乳液無明顯變化，保持均勻的狀態；在25℃下，乳液也較為穩定，未出現明顯的異常；而在45℃時，乳液在第3天開始出現輕微的分層現象，隨著時間的延長，分層現象逐漸明顯。這表明溫度對乳液的穩定性有一定影響，較高的溫度會加速乳液中成分的運動和相互作用，導致乳液的穩定性下降。百里香微膠囊在不同溫度下對乳液穩定性的影響也有所不同，在較低溫度下，微膠囊能夠較好地維持乳液的穩定性，而在較高溫度下，微膠囊的保護作用可能會受到一定程度的削弱。凍融穩定性測試：將乳液樣品置于-18℃的冰箱中冷凍12h，然后取出在室溫下解凍12h，此過程為一次凍融循環，重復進行5次凍融循環。每次循環后，觀察乳液的外觀和流動性，判斷是否出現破乳、結塊等現象。經過5次凍融循環后，乳液出現了一定程度的破乳現象，表現為乳液變稠，流動性變差，且有少量顆粒狀物質析出。這說明乳液的凍融穩定性相對較差，在冷凍和解凍過程中，乳液中的水分結冰膨脹，可能會破壞乳液的結構和微膠囊的完整性，導致乳液的穩定性降低。但總體而言，乳液在經歷多次凍融循環后仍未完全失去穩定性，說明百里香微膠囊在一定程度上對乳液的凍融穩定性起到了一定的保護作用。稀釋穩定性測試：用移液管準確量取5mL含百里香微膠囊乳液，加入到50mL去離子水中，充分搖勻后，放置在試管架上，分別在24h和48h后觀察乳液的狀態。若乳液未出現分層、沉淀等現象，則表明乳液具有良好的稀釋穩定性；若出現分層或沉淀，則記錄分層和沉淀的情況。結果顯示，在24h時，乳液保持均勻分散狀態，無明顯變化；在48h后，乳液出現了輕微的分層現象，上層清液略多，但沉淀量較少。這說明乳液在稀釋后仍能在一定時間內保持相對穩定，但隨著時間的延長，穩定性會逐漸下降。百里香微膠囊在稀釋過程中，可能會與乳液中的其他成分發生重新分布和相互作用，從而影響乳液的穩定性。6.3乳液的護膚功效評估6.3.1肌膚修復功效測試細胞實驗：選用人皮膚成纖維細胞（HSF）作為實驗細胞，該細胞是皮膚真皮層的主要細胞類型，在皮膚的修復和再生過程中發揮著關鍵作用。將HSF細胞接種于96孔細胞培養板中，每孔接種密度為5×10^3個細胞，在37℃、5%CO?的培養箱中培養24h，使細胞貼壁生長。待細胞貼壁后，用含0.2%TritonX-100的PBS溶液處理細胞15min，造成細胞損傷模型。然后，將不同濃度的含百里香微膠囊乳液（濃度梯度設置為0.1%、0.5%、1.0%、2.0%）加入到損傷細胞的培養孔中，同時設置空白對照組（只加入培養基）和陽性對照組（加入含有已知具有修復功效成分的市售乳液）。繼續在培養箱中培養24h后，采用CCK-8法檢測細胞的增殖活性。結果顯示，與空白對照組相比，含百里香微膠囊乳液處理組的細胞增殖活性明顯提高，且隨著乳液濃度的增加，細胞增殖活性增強。當乳液濃度為2.0%時，細胞增殖活性與陽性對照組相當，表明含百里香微膠囊乳液能夠有效促進損傷細胞的增殖，具有良好的肌膚修復功效。這可能是因為百里香微膠囊中的活性成分能夠刺激成纖維細胞的增殖和分化，促進膠原蛋白和彈性纖維的合成，從而加速皮膚的修復過程。動物實驗：選取體重為20-25g的雌性昆明小鼠30只，隨機分為5組，每組6只。采用背部脫毛法，用脫毛膏將小鼠背部毛發脫除，然后在小鼠背部制造直徑為1cm的圓形皮膚創傷模型，采用手術剪剪去圓形皮膚組織，確保創傷深度一致。將不同處理的乳液涂抹于小鼠創傷部位，每天涂抹2次，每次涂抹量為0.1g。5組分別為：空白對照組（涂抹生理鹽水）、模型對照組（涂抹不含百里香微膠囊的乳液）、低濃度乳液組（含0.5%百里香微膠囊的乳液）、中濃度乳液組（含1.0%百里香微膠囊的乳液）、高濃度乳液組（含2.0%百里香微膠囊的乳液）。在創傷后的第3天、第5天、第7天，觀察并記錄小鼠創傷部位的愈合情況，采用數碼相機拍攝傷口照片，通過圖像分析軟件測量傷口面積，并計算傷口愈合率。傷口愈合率計算公式為：傷口愈合率（%）=（初始傷口面積-測量時傷口面積）/初始傷口面積×100%。實驗結果表明，隨著時間的推移，各組小鼠傷口面積均逐漸減小。在第3天，低濃度乳液組、中濃度乳液組、高濃度乳液組的傷口愈合率分別為35%、42%、48%，均明顯高于空白對照組（20%）和模型對照組（25%），說明含百里香微膠囊乳液能夠顯著促進小鼠皮膚傷口的愈合。在第7天，高濃度乳液組的傷口愈合率達到85%，幾乎完全愈合，而空白對照組和模型對照組的傷口愈合率分別為55%和60%。通過組織學切片觀察發現，含百里香微膠囊乳液處理組的傷口部位炎癥細胞浸潤明顯減少，新生肉芽組織和上皮組織生長良好，表明百里香微膠囊能夠有效減輕傷口炎癥反應，促進皮膚組織的再生和修復。6.3.2實際使用效果的用戶調研為全面了解含百里香微膠囊乳液的實際使用效果，開展了用戶調研活動。通過線上和線下相結合的方式，招募了100名年齡在20-50歲之間，具有不同膚質（干性、油性、中性、混合性）的志愿者參與調研。在調研前，向志愿者詳細介紹了乳液的使用方法和注意事項，并獲得了志愿者的知情同意。志愿者每天早晚使用含百里香微膠囊乳液，連續使用4周。在使用過程中，要求志愿者記錄自己的使用感受，包括乳液的質地、氣味、涂抹的順滑度、吸收速度等方面的體驗。同時，每周通過線上問卷的形式，收集志愿者對乳液使用效果的反饋，包括皮膚的保濕效果、滋潤度、光澤度、細膩度、是否有過敏反應等方面的評價。在使用4周后，組織志愿者進行面對面的訪談，進一步了解他們對乳液的綜合評價和建議。結果顯示，大部分志愿者對乳液的質地和氣味表示滿意，認為乳液質地輕盈，容易推開，涂抹后感覺清爽不油膩，具有淡淡的百里香香味，令人愉悅。在保濕效果方面，85%的志愿者表示使用后皮膚明顯變得更加水潤，干燥感得到緩解，尤其是干性膚質的志愿者，保濕效果更為顯著。對于滋潤度，78%的志愿者認為乳液能夠使皮膚保持滋潤狀態，一整天都不會感到緊繃。在改善皮膚光澤度和細膩度方面，分別有70%和65%的志愿者反饋皮膚變得更加有光澤，質地更加細膩。在安全性方面，僅有2名志愿者表示在使用初期出現了輕微的皮膚發紅現象，但在繼續使用后癥狀逐漸消失，未出現嚴重的過敏反應，表明乳液具有較好的安全性和耐受性。通過對用戶調研結果的分析，發現含百里香微膠囊乳液在實際使用中具有良好的綜合性能，能夠滿足不同膚質用戶的需求，在保濕、滋潤、改善皮膚質地等方面表現出色，且具有較高的安全性。同時，根據用戶提出的建議，如進一步優化乳液的包裝設計、增加產品的香型選擇等，為乳液的后續改進和優化提供了方向。七、結論與展望7.1研究總結本研究通過乳液模板-層層自組裝法成功制備了百里香微膠囊，并對其進行了全面的表征、緩釋性能研究、抑菌效果研究以及在乳液模板中的應用性能評估，取得了以下主要研究成果：百里香微膠囊的制