単分散マイクロカプセルおよびナノカプセルの作出と機能発現特性の解明

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14206016
• 研究機関: 独立行政法人食品総合研究所
• 研究代表者: 中嶋 光敏 食品総合研究所, 企画調整部・国際食品研究官 (10343815)
• キーワード: マイクロカプセル / ナノカプセル / マイクロ粒子 / ナノ粒子 / マイクロチャネル乳化 / エマルション / 乳化装置 / 単分散液滴微粒子

研究概要

本研究は、マイクロチャネル乳化技術を中心として、新たに脂質、多糖類やタンパク質を用いるマイクロカプセルやナノカプセルの作成技術の確立を図り、細胞の包括化とその利用、各種食品機能性成分のカプセルへの包括とその生理機能について検討するものである。従来のカプセル化技術では、500μm以上のものを作成するのにとどまっている。本研究では、サブミクロンから数100μmの広範囲にわたって、必要なサイズで、しかも均一性の高い単分散カプセルの作成およびその特性を詳細に検討し、作製システムの構築を試みる。今年度は、マイクロチャネルを用い、ヘキサンを分散相としたMC乳化による単分散水中油滴型(O/W)エマルションの作製と、エマルションの液中乾燥による脂質マイクロ・ナノ粒子の調製を行った。マイクロチャネル乳化により、数ミクロンのエマルションを作製し、さらに液中乾燥により平均粒径が500〜1μm程度の比較的粒径の揃った脂質マイクロ粒子やナノ粒子を調製することに成功した。また、シリコンチップに加工された微細貫通孔である貫通型MCを用いた貫通型MC乳化では、単分散液滴の最大作製速度は現在のところ5mL/h程度である。スケールアップとして、矩形貫通型MCが約21万個程加工されているシリコン貫通型基板およびモジュールの開発を行い、O/Wエマルションの作製を試みたところ、平均液滴径約30μmで変動係数4%以下の単分散O/Wエマルションを作製することができた。従来より一桁高い生産速度を達成できた。以上、マイクロカプセルおよびナノカプセルのもととなるマイクロ粒子とナノ粒子作出の基礎を確立した。

研究成果

• [文献書誌] Satoshi Iwamoto, Kei Nakagawa, Shinji Sugiura, Mitsutoshi Nakajima: "Preparation of gelatin microbeads with a narrow size distribution using microchannel emusification"AAPS Pharm Sci Tech. 3. (2002)
• [文献書誌] Isao Kobayashi, Mitsutoshi Nakajima: "Effect of emulsifiers on the preparation of food-grade oil-in-water emulsions using a straight-through extrusion filter"European J Lipid Science Technology. 104. 720-727 (2002)
• [文献書誌] Shinji Sugiura, Mitsutoshi Nakajima, Minoru Seki: "Preparation of monodispersed emulsion with large droplets using microchannel emulsification"J American Oil Chem Society. 79. 515-519 (2002)
• [文献書誌] Shinji Sugiura, Mitsutoshi Nakajima, Minoru Seki: "Preparation of monodispersed polymeric micropheres over 50μm employing microchannel emulsification.,,-(2002)"Industry Chemical Engineering Research. 41. 4043-4047 (2002)
• [文献書誌] Motohiro Yasuno, Mitsutoshi Nakajima, Satoshi Iwamoto, Tatsuo Maruyama, Shinji Sugiura, Isao Kobayashi, Atsushi Shono, Kazumi Satoh: "Visualization and characterization of SPG membrane emulsification"J Membrane Science. 29-37 (2002)
• [文献書誌] Isao Kobayashi, Mitsutoshi Nakajima, Kyoseok Chun, Yuji Kikuchi, Hiroyuki Fujita: "Silicon array of elongated through-holes for monodisperse emulsion droplets"AIChE J. 125. 1639-1644 (2002)
• [文献書誌] Isao Kobayashi, Motohiro Yasuno, Satoshi Iwamoto, Atsusi Shono, Kazumi Satoh, Mitsutoshi Nakajima: "Microscopic observation of emulsion droplet formation from a polycarbonate membrane"Colloids and Surfaces A. 207. 185-196 (2002)
• [文献書誌] Jihong Tong, Mitsutoshi Nakajima, Hiroshi Nabetani: "Preparation of phospholipid oil-in-water microspheres by microchannel emulsification technique"European J Lipid Science Technology. 104(4). 216-221 (2002)
• [文献書誌] Shinji Sugiura, Mitsutoshi Nakajima, Minoru Seki: "Effect of channel structure on microchannel emulsification"Langmuir. 18. 5708-5712 (2002)
• [文献書誌] Shinji Sugiura, Mitsutoshi Nakajima, Minoru Seki: "Prediction of droplet diameter for microchannel emulsification"Langmuir. 18. 3854-3859 (2002)
• [文献書誌] 中嶋光敏(分担執筆): "マイクロチャネル乳化「食品の高機能粉末,カプセル化技術」"サイエンスフォーラム. 157-162 (2003)