基于文献计量分析的添加剂微胶囊研究现状*

曹 侃

(芜湖职业技术学院 安徽芜湖 241003)

添加剂包括饲料添加剂、食品添加剂、混凝土添加剂、机油添加剂等多种化工类添加剂。添加剂往往可以加强或改善主产品的性状、作用等，因此是必不可少的产品附加物。

微胶囊技术是利用囊材即壁材(通常为天然或合成的高分子材料)将囊心物(通常为固体或液体药物)包裹成直径为1～5000μm的封闭微小的胶囊。囊材的选择要求性质稳定、无毒、无刺激性，具有一定的强度和弹性，要有符合要求的黏度、溶解性和渗透性等等[1-2]。目前市场上常用的囊材有天然高分子材料，如明胶、阿拉伯胶、壳聚糖、淀粉、环糊精等；半合成高分子材料，如甲基纤维素和羧甲基纤维素钠等；合成高分子材料，如聚乙二醇和聚乙烯醇等。目前研究报道的常用的微胶囊制备方法如图1所示[3-4]。微胶囊技术作为一种可以改变物质形态、保护敏感成分、掩盖不良气味、隔离活性物质、增加成分稳定性、延长有效成分作用时间等特点的新技术，目前在食品、化工、畜牧、医药等领域广泛应用[5-8]。尤其是在添加剂方面，微胶囊技术可以帮助添加剂更好地展示其优势，规避其缺陷。因此具有良好广泛的应用前景。

为此，利用中国知识资源总库和中国专利数据总库分别对添加剂微胶囊的研究文献和申报专利情况进行了计量统计与分析，以期能为微胶囊技术在添加剂中的进一步开发与应用提供一些帮助。

图1 常用的微胶囊制备方法

1 数据来源与研究方法

在中国知识资源总库(CNKI)的高级检索页面，以主题名为“微胶囊 添加剂”或含“微囊 添加剂”，并且关键词为“微胶囊”或含“微囊”匹配“模糊”检索方式，选择发表时间为1980.01.01-2018.12.31的区间，筛选“基础科学” “工程科技Ⅰ、Ⅱ”“农业科技”“医疗卫生科技”共5个子库内的中文文献，共检索到 305 篇文献资料[9]；在中国专利数据总库的检索页面，以“微胶囊 添加剂”或含“微囊 添加剂”为主题名，并且关键词为“微胶囊”或含“微囊”匹配 “模糊”检索方式，选择专利申请日时间为1988.03.01～2018.11.16的区间，共检索到397项专利，其中发明专利395项，实用新型2项[9]。结合中国知识资源总库(CNKI)分析工具“计量化可视分析”，并加以人工整合统计，利用Microsoft Excel软件处理后，得到文中各图表[9]。

2 文献情况分析

2.1 发文时间

从CNKI收录的中文文献年份分析如图2可知，中国自1980年开始有微胶囊技术在添加剂中的应用研究，在一开始的15年里发文量较少，一共只有10篇相关文献。在1995年起的10年里，相关文献发表量较之前有了明显的增长，并且开启了微胶囊制备的具体方法技术研究，如用糊精、淀粉、阿拉伯胶等作为壁材，采用喷雾干燥、挤压法等方法制备微胶囊包裹添加剂囊心。从2005年起，有关微胶囊技术在添加剂中的应用研究文献量激增，相关研究更多侧重添加剂微胶囊的制备工艺优化以及添加剂微胶囊各方面性能的完善，为获得实用性更强、产品功能性更丰富的添加剂微胶囊。

2.2 基金来源

从文献受资助的基金来源看，1980年至今，有多项国家级、省级基金对于微胶囊技术在添加剂中的应用研究给予支持，其中如表1所示，排名前列的基金来源分别是国家自然科学基金项目23项，国家科技支撑计划7项和国家高技术研究发展计划即863计划项目4项，可见，添加剂微胶囊的基础和应用研究受到了国家的重视。而且国家级项目资助的文献研究多为2005年后，大多以优化添加剂微胶囊的制备工艺和性能，改善其实际使用效果为主。此外，文献基金来源还有如北京、上海、湖南、浙江、广东等省级基金项目。相信在国家、各省市的重视支持下，微胶囊技术在添加剂中应用未来的研究会更加深入而有效。

表1 排名前十二位文献基金来源

2.3 关键词

在CNKI计量化可视分析中，利用“关键词共现网络”统计分析，去除“微胶囊技术”“微胶囊”等非实质性关键词，设定出现频次大于5次，获得表2中关键词。从中可反映出目前研究的热点主要在添加剂微胶囊制备壁材材料的选用、稳定性、控制释放以及在食品添加剂、饲料添加剂应用方面。利用天然高分子材料、采用微胶囊化和喷雾干燥方法制备添加剂微胶囊是目前的主要工艺方法，食品工业、饲料工业是目前添加剂微胶囊的主要应用领域。而要达到实际应用效果，如何优化制备出的添加剂微胶囊的实际包埋率、控制释放效果是目前亟待解决的问题。今后微胶囊的应用范围也将会进一步扩大，比如医药、畜牧等许多应用领域都等待着被涉猎。

表2 出现频次大于5次的关键词分析

2.4 研究层次

从文献研究层次如图3所示，目前发表的文献侧重工程技术研究和基础与应用基础研究，说明微胶囊技术在添加剂方面的应用研究形势良好，正朝着解决实际问题的方向有序发展。

图3 文献研究层次分析

2.5 学科

文献学科分类如图4所示。目前添加剂微胶囊的研究大多集中在食品领域，但也有文献报道了在畜牧、纺织、化工、药学等产业中的研究。如在畜牧方面可以利用添加剂微胶囊解决常用饲料添加剂如维生素、氨基酸和微生态制剂等在实际应用过程中存在的不易运输和保存、货架期短等问题；如在纺织中将香味等添加剂制成微胶囊使用；如在药学方面将一些抗菌有效成分制成抑菌防腐添加剂使用等等。这些也将是后期研究的可选方向。

图4 文献学科分析

2.6 发文期刊

经统计，刊登有关添加剂微胶囊研究文献的期刊类型多达30种，其中刊载量位于前15位的期刊如图5所示。可见目前添加剂微胶囊的研究还主要在食品、饲料等领域，且不少高校科研院所将其作为硕士或博士阶段的课题进行深入研究。未来还有将添加剂微胶囊用于药品、纺织等领域的空间。

图5 发文期刊分析

2.7 被引情况

从CNKI统计发现，被引次数大于40次的文献如表3所示，其中鲍鲁生的食品工业中应用的微胶囊技术被引146次；被引次数10次之上的文献有74篇。但文献研究的质量还是有差异的，2017年以后发表的文献中有55篇文献被引次数为0。由此可见，后期还应更加扎实地推进微胶囊技术在添加剂方面的应用研究，使其真正为实际应用和改良产品服务。

表3 被引超40次的文献

2.8 研究机构

目前，研究添加剂微胶囊的机构有40家。表4为发文数在5篇以上的机构，所有机构中除了湖北安琪酵母股份有限公司、苏州香料厂、杭州高成添加剂厂外，均为高等院校或科研院所。今后，还应继续多利用高等院校、科研院所的雄厚科研实力为添加剂微胶囊的研究提供坚实基础。同时也应多与相关企业合作研发，将这种与产品息息相关的技术发挥出更有效的实际应用价值。

表4 发文机构

3 专利

3.1 申请时间

从图6专利申请年份分析中可知，中国自1988年起有了微胶囊在添加剂中应用的专利申请，但在此后的20年里，专利申请数一直较少。到了2008年，专利申请量开始逐步增长，特别是2012年开始，专利申请数突增，其中2016年全年的专利申请数高达55项。这一发展趋势与文献发表的趋势吻合，说明有关添加剂微胶囊的研究一直是以实际应用为出发点的，都是为解决实际问题服务的。另外从专利类型来看，在396项专利中有394项为发明专利，发明专利如此之高的占比率说明此项研究较高的含金量。

图6 专利申请年份分析

3.2 学科

专利学科分析如图7所示，排名前3位的是轻工业手工业、畜牧与动物医学、有机化工，三大学科共有此方面的专利220项，占比55.56%，其中大多是用于食品添加剂和畜牧饲料添加剂类的产品。排在第4位的是药学学科，有39项专利，主要是利用微胶囊的缓释、掩蔽等特点改良药物的作用效果。此外，还有专利是用于化工、植物保护、石油工业等方面，这些都为添加剂微胶囊应用于更广阔的领域提供了思路。

图7 专利学科分析

4 结语

微胶囊技术在30多年的研究发展中已形成较为成熟的制备思路和方法，其中以物理法中的喷雾干燥法、化学法中的分子包囊法和物理化学法中的相分离法、挤压法为主。但在制备各类产品的添加剂微胶囊时，有关囊材的材料选择、针对包埋率、控制释放等指标的工艺优化等方面还有很多工作可做。目前添加剂微胶囊主要应用在食品、畜牧等领域，为食品、饲料中的功能性成分更稳定、更丰富服务，未来此技术也将渗透到像药品、纺织、石油等产业，为提升这些产业产品的使用价值做出贡献。