Mikrokapsuliranje eteričnih olj s koacervacijskim postopkom v …pefprints.pef.uni-lj.si/2403/1/diplomsko_delo.pdf · Ključne besede: kemija, šolski laboratorij, mikrokapsule,

UNIVERZA V LJUBLJANI

PEDAGOŠKA FAKULTETA

BARBARA KRAMŽAR

MIKROKAPSULIRANJE ETERIČNIH OLJ S

KOACERVACIJSKIM POSTOPKOM V ŠOLSKEM

LABORATORIJU

DIPLOMSKO DELO

LJUBLJANA, 2014

UNIVERZA V LJUBLJANI

PEDAGOŠKA FAKULTETA

Študijski program: Gospodinjstvo in kemija

BARBARA KRAMŽAR

Mentorica: prof. dr. BOJANA BOH

MIKROKAPSULIRANJE ETERIČNIH OLJ S

KOACERVACIJSKIM POSTOPKOM V ŠOLSKEM

LABORATORIJU

DIPLOMSKO DELO

LJUBLJANA, 2014

Zahvala

Najprej se iskreno zahvaljujem mentorici dr. Bojani Boh za strokovne nasvete, motivacijo in

vso pomoč pri izdelavi diplomskega dela.

Posebna zahvala velja tudi mami in bratu, ki sta me ves čas študija podpirala in mi stala ob

strani tudi, ko je bilo najtežje.

Zahvala gre tudi vsem prijateljem za spodbudne besede.

Diplomo posvečam pokojnemu očetu, ki je vedno verjel vame in me spodbujal tudi pri

šolanju.

Barbara Kramžar Mikrokapsuliranje eteričnih olj s koacervacijskim postopkom v šolskem laboratoriju

i

Povzetek

V diplomskem delu je bil izdelan poenostavljen postopek za mikrokapsuliranje eteričnih olj s

kompleksno koacervacijo želatine in karboksimetil celuloze v šolskem laboratoriju. Ob

upoštevanju šolskih razmer je prilagoditev obsegala uporabljeno opremo, kemikalije in

izvedbo posameznih faz postopka. Kot rezultat postopka so nastale mikrokapsule,

sestavljene iz jedra (eterično olje sivke) in ovojnice (želatina in karboksimetil celuloza). Z

eksperimentalnim delom smo dokazali možnost prilagajanja in poenostavljanja postopka

kompleksne koacervacije za delo v šolskem laboratoriju ter dobro ponovljivost rezultatov.

Poenostavljen postopek je bil umeščen v kurikulum šolskih dejavnosti (Kemija v 9. razredu

osnovne šole, Poskusi v kemiji, Kemija v življenju in naravoslovno tehnični dan) in obšolske

dejavnosti (kemijski krožek). Na koncu je bil oblikovan tudi delovni list za učence in navodila

za delo učitelja. Navodila učitelju služijo kot opora za uspešno izvedbo pouka, ki vključuje

šolski eksperiment in aktivnosti v povezavi z njim.

Ključne besede: kemija, šolski laboratorij, mikrokapsule, kompleksna koacervacija, želatina,

karboksimetil celuloza, eterično olje sivke.


ii

Abstract

In the diploma work, a simplified procedure has been prepared for microencapsulation of

essential oils with the complex coacervation of gelatin and carboxymethyl cellulose, adapted

for the school laboratory. Taking into account the characteristics of the school environment,

the process adjustments included equipment, chemicals, and the implementation of various

stages of the process. As a result, microcapsules have been produced, composed of a core

material (the essential oil of lavender), and the wall (gelatin and carboxymethyl cellulose).

With experimental work, we have demonstrated the ability to adapt and simplify the complex

coacervation procedure for the school laboratory, with a good reproducibility of results. The

simplified procedure has been installed into the curriculum of school activities (Chemistry in

the 9th grade, Experiments in Chemistry, Chemistry in life, Science and technical days), and

into the extracurricular activities (optional chemical activities). At the end, the students'

worksheet and the instructions for teachers have been designed, to support the successful

implementation of lessons which include a school experiment and the related activities.

Keywords: chemistry, school laboratory, microcapsules, complex coacervation, gelatin,

carboxymethyl cellulose, essential oil of lavender.


iii

KAZALO VSEBINE

1. Uvod ................................................................................................................................. 1

1.1. Opredelitev naloge ...................................................................................................... 1

1.2. Namen, cilji in delovne hipoteze .................................................................................. 1

2. Teoretični del ................................................................................................................... 3

2.1. Mikrokapsule ............................................................................................................... 3

2.1.1. Oblike in uporaba mikrokapsul .............................................................................. 4

2.1.2. Postopki izdelave mikrokapsul .............................................................................. 6

2.1.3. Koacervacija ......................................................................................................... 7

2.2. Eterična olja ...............................................................................................................15

2.2.1. Kemijska sestava eteričnih olj ..............................................................................15

2.2.2. Metode izolacije eteričnih olj ................................................................................16

2.2.3. Eterično olje sivke ................................................................................................21

2.3. Umestitev teme v šolske in obšolske dejavnosti .........................................................23

3. Uporabljeni materiali in metode ....................................................................................26

3.1. Kemikalije ..................................................................................................................26

3.2. Oprema ......................................................................................................................26

3.3. Laboratorijski postopek kompleksne koacervacije ......................................................27

4. Rezultati in razprava .......................................................................................................29

4.1. Prilagajanje postopka kompleksne koacervacije želatine in karboksimetil celuloze za

delo v šolskem laboratoriju ................................................................................................29

4.1.1. Optimizirani postopek za pripravo mikrokapsul ....................................................35

4.2. Razprava o pridobljenih rezultatih eksperimentov ......................................................36

4.3. Navodila za delo učitelja ............................................................................................41

4.4. Delovni list za učenca ................................................................................................50

5. Zaključek .........................................................................................................................55

6. Literatura .........................................................................................................................59


iv

KAZALO SLIK

Slika 1: Mikrokapsule pod svetlobnim mikroskopom (povečava 40-krat) ............................... 3

Slika 2: Oblike mikrokapsul (Boh, 1986) ................................................................................ 4

Slika 3: Mikrokapsuliranje po področjih uporabe (ISI, 2011) .................................................. 5

Slika 4: Trifazni diagram enostavne koacervacije: I. – raztopina, II. – koacervacija, III. –

koacervacija + oborina, IV. – oborina (Vaje iz farmacevtske tehnologije 2, 2002) .................. 9

Slika 5: Sekvenca glicin-prolin-hidroksiprolin v kolagenu ......................................................12

Slika 6: Kemijska struktura želatine (Ofori, 1999) .................................................................12

Slika 7: Kemijska zgradba celuloze (Gao, 2003) ...................................................................13

Slika 8: Kemijska zgradba karboksimetil celuloze (Gao, 2003) .............................................14

Slika 9: Lavanda angustifolia (Voda, 1998) ...........................................................................21

Slika 10: Skupki koaguliranega stenskega materiala (povečava 100-krat) v neuspelem

poskusu kompleksne koacervacije .......................................................................................36

Slika 11: Disperzija mikrokapsuliranja eteričnega olja sivke, eksperiment 2 (povečava 40-

krat) ......................................................................................................................................38

Slika 12: Disperzija mikrokapsuliranega eteričnega olja, eksperiment 3 (povečava 40-krat) .38

Slika 13: Disperzija mikrokapsuliranega rastlinskega olja,eksperiment 4(povečava 40-krat).40

Slika 14: Disperzija mikrokapsuliranega eteričnega olja, eksperiment 5 (povečava 40-krat) .40

Slika 15: Nabrekanje želatine ...............................................................................................56

Slika 16: Segrevanje želatine ...............................................................................................56

Slika 17: Emulgiranje eteričnega olja ....................................................................................57

Slika 18: Koacervacija ..........................................................................................................57

Slika 19: Ohlajanje disperzije ................................................................................................58

Slika 20: Zamreževanje z raztopino tanina ...........................................................................58


v

KAZALO SHEM

Shema 1: Pregled pogosto uporabljenih metod izdelave mikrokapsul (Ghosh, 2006; Dubey,

Shami in Bhasker Rao, 2009; Zvonar in Gašperlin, 2011) ..................................................... 6

Shema 2: Faze koacervacije (Boh, 1986; Barrow, Nolan in Jin, 2007; Zvonar in Gašperlin,

2011) ..................................................................................................................................... 8

Shema 3: Metode izolacije eteričnih olj (Clarke, 2008) .........................................................17

Shema 4: Umestitev prilagojenega postopka v šolske in obšolske dejavnosti ......................25

Shema 5: Izhodiščni postopek za mikrokapsuliranje dibutilftalata, rastlinskega olja in zmesi

rastlinsko olje/evgenol (Voda, 1998) .....................................................................................28

Shema 6: Postopek za pripravo mikrokapsul s kompleksno koacervacijo želatine in

karboksimetil celuloze v šolskem laboratoriju .......................................................................30

Shema 7: Poenostavljena shema štirih faz koacervacije: emulzija olja v vodi, sprožitev

koacervacije, nalaganje koacervatov na oljne kapljice, utrjevanje sten mikrokapsul .............46

KAZALO TABEL

Tabela 1: Nekateri primerni materiali za tvorbo ovojnice mikrokapsul v farmaciji, kozmetiki in

živilstvu (Zupančič Brouwer in Boh, 1996; Vilstrup 2001; Zvonar in Gašperlin, 2011) ............ 4

Tabela 2: Primerne snovi za tvorbo stene mikrokapsul s kompleksno koacervacijo (Zupančič

Brouwer in Boh, 1996) ..........................................................................................................10

Tabela 3: Primeri proteinsko-polisaharidnih kompleksov v koacervaciji ................................11

Tabela 4: Primeri spojin, ki sestavljajo eterična olja (Clarke, 2008; Voda, 1998) ...................15

Tabela 5: Surovine za izolacijo eteričnih olj ..........................................................................17

Tabela 6: Uporabljene kemikalije in oprema v petih eksperimentih za prilagoditev postopka

mikrokapsuliranja pogojem v šolskem laboratoriju ................................................................31

Tabela 7: Primerjava treh začetnih faz v postopku: nabrekanje, segrevanje in emulgiranje ..33

Tabela 8: Primerjava faz koacervacije, ohlajanja in zamreževanja .......................................34

Tabela 9: Faze poenostavljenega in optimiziranega postopka v obliki slik ............................56


1

1. Uvod

1.1. Opredelitev naloge

V vsakdanjem življenju smo ljudje v stiku z različnimi odišavljenimi izdelki z nadzorovanim

sproščanjem vonja, kot so kozmetični izdelki, odišavljene tekstilije in dišeči papirni izdelki, ki

porajajo vprašanje, od kod prijeten vonj, ki se nenadoma sprosti. Na podlagi tega smo se

odločili, da se z diplomskim delom osredotočimo na področje mikrokapsuliranja eteričnih olj.

Mikrokapsule so zelo majhni delci, ki so sestavljeni iz jedra in ovojnice, kot na primer jajce, ki

je sestavljeno iz rumenjaka in beljaka (jedro) ter jajčne lupine (ovojnica). Danes imajo širok

spekter uporabe, zato so učenci pogosto v stiku z izdelki, ki vsebujejo mikrokapsule. S

pomočjo podatkovnih baz smo poiskali domačo in tujo strokovno ter znanstveno literaturo o

koacervacijskem mikrokapsuliranju in o eteričnih oljih. Po pregledu in analizi literature smo

izpeljali mikrokapsuliranje s koacervacijo za eterično olje sivke.

1.2. Namen, cilji in delovne hipoteze

Glavni namen diplomskega dela je bil izdelati poenostavljen, vendar delujoč in ponovljiv

postopek za mikrokapsuliranje eteričnih olj, ki je prilagojen razmeram v šolskem laboratoriju

glede na uporabljeno opremo, kemikalije in razumevanje koacervacijskega procesa.

Temeljno izhodišče za pripravo šolskega eksperimenta je bil laboratorijski postopek

mikrokapsuliranja evgenola s kompleksno koacervacijo želatine in karboksimetil celuloze

(Karmen Voda, diplomska naloga FKKT, 1998), ki je bil zasnovan s primerjalno analizo in

sintezo podatkov iz patentne in znanstvene literature.

Cilji diplomskega dela so bili:

S pomočjo podatkovnih baz poiskati domačo in tujo strokovno ter znanstveno

literaturo o koacervacijskem mikrokapsuliranju (osnove koacervacije, metode

mikrokapsuliranja in uporaba mikrokapsul) in o eteričnih oljih (zlasti kemijska

sestava in lastnosti eteričnih olj).

Na osnovi analize literature predstaviti mikrokapsuliranje s koacervacijo za

eterično olje sivke.


2

Učencem na primeren in nazoren način razložiti ter vizualizirati procese, ki so

vključeni v koacervacijsko mikrokapsuliranje.

Na osnovi zahtevnejšega kemijskega postopka mikrokapsuliranja evgenola s

kompleksno koacervacijo želatine in karboksimetil celuloze (Boh, 1986; Voda,

1998) izdelati poenostavljen postopek, primeren za šolski laboratorij, glede na

uporabljene kemikalije, opremo in izvedbo.

Preveriti in optimizirati poenostavljen postopek v laboratoriju ter zagotoviti

ponovljivost rezultatov.

Izdelati delovni list za učence in navodila za delo učitelja ter poiskati možnosti za

vpetost v učni načrt kemije za osnovno šolo.

V diplomskem delu smo postavili naslednje delovne hipoteze:

Postopek mikrokapsuliranja eteričnih olj s kompleksno koacervacijo želatine in

karboksimetil celuloze je možno prilagoditi in poenostaviti za izvedbo v šolskem

laboratoriju.

Prilagoditev postopka obsega recepturo, kemikalije, opremo in izvedbo.

Prilagojeni postopek mikrokapsuliranja eteričnih olj je glede na učni načrt smiselno

vključiti v eksperimentalno delo pri kemiji v 9. razredu in pri izbirnem predmetu

Poskusi v kemiji.

Učenci na osnovi poenostavljenega postopka ob ustrezni razlagi in vizualizacijskih

procesov spoznajo in razumejo pojme koacervacije, mikrokapsul in nadzorovanega

sproščanja učinkovin v izdelkih.


3

2. Teoretični del

2.1. Mikrokapsule

Mikrokapsule so delci mikrometrskih dimenzij, sestavljeni iz trdne, tekoče ali plinaste snovi

(jedro), ki je obdana z ovojnico (zaščitna stena). Ovojnica je sestavljena iz različnih

materialov: naravnih, sintetičnih in polsintetičnih (Kukovič, Knez in Pipal, 1998).

Za jedrni material, ki je odvisen od področja uporabe mikrokapsul, se uporabljajo različne

aktivne snovi (npr. eterična olja).

Slika 1: Mikrokapsule pod svetlobnim mikroskopom (povečava 40-krat)

Velikost mikrokapsul se giblje v razponu od 1 µm do 4000 µm (Slika 1), odvisno od

uporabljenih materialov, metode in namena mikrokapsuliranja (Boh, 1986)

Mikrokapsule se razlikujejo tudi v kemični sestavi in debelini ovojnice, namenu uporabe in

načinu sproščanja jedrnega materiala ter v načinu priprave.

Za tvorbo ovojnice oziroma zaščitne stene mikrokapsul v farmaciji, kozmetiki in živilstvu so

primerni naravni in biokompatibilni materiali, zlasti iz skupin ogljikovih hidratov, beljakovin in

lipidov (Tabela 1) .


4

Tabela 1: Nekateri primerni materiali za tvorbo ovojnice mikrokapsul v farmaciji, kozmetiki in živilstvu

(Zupančič Brouwer in Boh, 1996; Vilstrup 2001; Zvonar in Gašperlin, 2011)

Beljakovine želatina, kolagen, gluten, albumin, peptidi, kazein, fibrinogen, hemoglobin,

sojini proteini, beljakovine sirotke

Ogljikovi

hidrati

glukoza, fruktoza, galaktoza, maltoza, saharoza, oligosaharidi, škrobni

derivati, maltodekstrini, dekstrini, agar, alginati, arabski gumi, breskov gumi,

pektini, karagenani, metilceluloza, etilceluloza, karboksimetil celuloza,

celulozni acetat-ftalat, hidroksipropil metilceluloza, hidroksipropil celuloza,

sulfoniran hitosan

Lipidi voski, monogliceridi, digliceridi, naravne masti, naravna olja, frakcionirane in

hidrogenirane masti, parafin, lecitin, čebelji vosek

Polimeri polimlečna kislina, polikaprolakton, polietilen glikol, polivinilalkohol,

polivinilklorid, polivinilpirolidon, poliakrilat, poliamid, kopolimeri akrilne kisline,

kopolimeri akrilamida, kopolimeri akrilne kisline

2.1.1. Oblike in uporaba mikrokapsul

Morfološke lastnosti mikrokapsul so v večji meri odvisne od sestave jedra in postopka

izdelave. Na osnovi morfološke sestave jih delimo na enojedrne mikrokapsule, večjedrne

mikrokapsule in mikrokapsulirane trdne delce (Slika 2) (Boh, 1986; Ghosh, 2006; Park in

Yeo, 2007).

Slika 2: Oblike mikrokapsul (Boh, 1986)

enojedrne

mikrokapsule

večjedrne

mikrokapsule

mikrokapsulirani trdni

delci


5

Glavne prednosti vgrajevanja različnih učinkovin v mikrokapsule so:

vgrajena učinkovina je zavarovana pred različnimi vplivi iz okolja,

prekrivanje okusa in vonja učinkovine,

kontrolirano in ciljno sproščanje učinkovine,

varno shranjene strupene učinkovine,

sprememba tekoče učinkovine v trdno,

ločitev reaktivnih komponent zmesi,

preprečevanje izhlapevanja hlapnih učinkovin,

preprečevanje razgradnih reakcij, kot sta dehidracija in oksidacija (Boh, 1986; Ghosh,

2006).

Številne prednosti mikrokapsuliranja so vzrok, da se mikrokapsule uporabljajo že skoraj

povsod. Naprej so mikrokapsule pričeli uporabljati v papirni industriji in tisku. Kasneje so

metode mikrokapsuliranja napredovale, kar je omogočilo njihovo uporabo tudi na drugih

področjih, kot so kmetijstvo, kemija, tekstilije, hrana, farmacija, medicina, kozmetika,

elektrotehnika, fotografija in še mnoge druge (Slika 3).

Slika 3: Mikrokapsuliranje po področjih uporabe (ISI, 2011)

Mikrokapsule z eteričnim oljem se uporabljajo predvsem v proizvodnji kozmetike in

parfumov. Pogoste so tudi v živilski industriji in kmetijstvu zaradi podaljšanega ali ciljnega

sproščanja aromatičnih učinkovin. Mnoga eterična olja imajo tudi zdravilne lastnosti, zato jih

uporabljajo pri izdelavi funkcionalnih živil in farmacevtskih produktov (Silva, Matos, Roberto,

Lopez, Silva in Holanda, 2004).


6

2.1.2. Postopki izdelave mikrokapsul

Metode mikrokapsuliranja delimo na kemijske, fizikalno-kemijske in fizikalno-mehanske

(Shema 1).

Shema 1: Pregled pogosto uporabljenih metod izdelave mikrokapsul (Ghosh, 2006; Dubey, Shami in

Bhasker Rao, 2009; Zvonar in Gašperlin, 2011)


7

2.1.3. Koacervacija

Koacervacija je ena izmed najstarejših metod mikrokapsuliranja, ki se uporablja za izdelavo

različnih produktov. Uvrščamo jo v fizikalno-kemijske metode mikrokapsuliranja (Deasy,

2007).

Gre za spontan pojav v koloidnih sistemih, do katerega pride v specifičnih pogojih zaradi

spremembe parametrov, kot so gostota naboja polimerov, temperatura sistema, površinska

napetost v sistemu, mešanje in hlajenje sistema (Leclercq, Harlander in Reineccius, 2009).

Koacervacijo zasledimo najpogosteje v koloidni raztopini, ki je med koloidnimi sistemi najbolj

zanimiva in znana. To je sistem s trdnim topljencem (npr. polisaharid, beljakovina) v tekočem

topilu (npr. voda). Vzpostavljeno je ravnotežje med fazo, ki je bogata s koloidom (visoka

koncentracija koloidno raztopljenega polimera) in fazo, ki je s koloidom revna (nizka

koncentracija koloidno raztopljenega polimera). S spremembo temperature, pH in z

dodajanjem različnih snovi zmanjšamo topnost oziroma hidratacijski ovoj makromolekul v

koloidni vodni raztopini. Pri tem se s koloidom bogata faza, ki jo imenujemo tudi koacervat, v

kapljicah dispergira v fazi, ki je revna s koloidom. Stopnja koacervacije je vmesna stopnja

med koloidno raztopino in končno oborino. Koacervati oziroma kapljice s koloidom bogate

faze težijo k sprejemanju netopnih trdnih delcev in kapljic hidrofobnih tekočin. Postopoma jih

obdajo in izoblikujejo koacervatno ovojnico (Boh, 1986; Lazarini in Brenčič, 2004; Venkata

Naga Jyothi, Muthu Prasanna, Narayan Sakarkar, Surya Prabha, Seetha Ramaiah in

Srawan, 2010; Zvonar in Gašperlin, 2011).

Teoretično bi bili za tvorbo koacervata primerni kateri koli nasprotno nabiti komponenti,

vendar je v praksi potrebno upoštevati gostoto naboja za tvorbo primernih tekočih

koacervatov (Frugier in Audebert, 1994).

Znana sta dva tipa koacervacije, odvisno od polimernih komponent. V primeru, da je v

postopku prisoten samo en polimer, poteka enostavna koacervacija, v nasprotnem primeru,

kjer sta prisotna najmanj dva polimera, postopek imenujemo kompleksna koacervacija.


8

Mehanizmi koacervacije

Temeljni postopek koacervacije prikazuje Shema 2.

Trifazni sistem

obsega:

tekočo kontinuirano

fazo, material za

steno mikrokapsul in

jedra mikrokapsul.

S spremembo

temperature ali pH,

dodatkom tekočine,

ki sproži ločevanje

faz, dodatkom soli ali

inkompatibilnega

polimera.

Polimer se absorbira

na stični površini

med jedri in

kontinuirano fazo.

Z znižanjem

temperature,

spremembo pH,

dodajanje polimerov

in tekočin, ki

pospešujejo

ločevanje faz,

desolvacija in

zamreževanje stene

mikrokapsule z

zamreževalom.

Shema 2: Faze koacervacije (Boh, 1986; Barrow, Nolan in Jin, 2007; Zvonar in Gašperlin, 2011)


9

Enostavna koacervacija

Enostavna koacervacija je proces, kjer nastopa en sam polimer oziroma polimerna

komponenta. Proces lahko dosežemo z različnimi fizikalnimi in kemijskimi dejavniki, npr. z

dodatkom močno hidroskopne snovi, ki ima sposobnost vezave vode (koncentrirana

raztopina soli, npr. Na2SO4), z dodatkom organskega topila, ki ne raztaplja polimera, a se

meša z vodo in jedrnim materialom (etanol, aceton), z dodatkom inkompatibilnega polimera

ali z zniževanjem temperature. Ti dejavniki povzročijo tanjšanje hidratacijske ovojnice

molekul velike molekulske mase, da se lahko približajo in prepletajo med seboj.

Slika 4: Trifazni diagram enostavne koacervacije: I. – raztopina, II. – koacervacija, III. –koacervacija + oborina, IV. – oborina (Vaje iz farmacevtske tehnologije 2, 2002)

topilo

netopilo

polimer


10

Kompleksna koacervacija

Pogoj za uspešno kompleksno koacervacijo sta vsaj dva koloida za nasprotnim nabojem, ki z

aktivno substanco ne reagirata. V večini primerov sta to dva biopolimera. Za slednje je

značilna močna interakcija z vodo oziroma dobra topnost v nosilnem mediju. V začetku

postopka koacervacije imata koloida praviloma enak naboj, zato je pH v sistemu ustrezno

uravnan. Koloida dobita nasproten naboj, ko se pH v sistemu spremeni. Poteče nevtralizacija

nasprotnih nabojev koloidov, kar stanjša hidratacijski ovoj in posledično zmanjša topnost.

Za mikrokapsuliranje s kompleksno koacervacijo uporabljajo kombinacije polianionskih in

polikationskih makromolekul (Tabela 2).

Tabela 2: Primerne snovi za tvorbo stene mikrokapsul s kompleksno koacervacijo (Zupančič Brouwer

in Boh, 1996)

Najbolj znan sistem kompleksne koacervacije predstavljata želatina kot polikation in gumi

arabika kot polianion (Tabela 3). Mikrokapsule z ovojnico želatine in gumi arabike so močno

zastopane v proizvodnji kopirnega papirja, tekstilij, prehranskih in farmacevtskih izdelkov

(Chourpa, Ducel, Richard, Dubois in Boury, 2006).

Koloidi, ki delujejo kot polikationi Koloidi, ki delujejo kot polianioni

OGLJIKOVI HIDRATI: celulozni derivati, škrobni derivati.

OGLJIKOVI HIDRATI: agar, bakterijski polisaharidi, breskov gumi, celulozni derivati, karagenan, mandljev gumi, natrijev alginat, pektin, pektinska kislina, sulfoniran hitosan, škrobni derivati.

BELJAKOVINE: albumin, fibrinogen, hemoglobin, kazein, kolagen, želatina.

BELJAKOVINE: kazein, želatina.

ORGANSKI SINTETIČNI POLIMERI: epoksi smole, polivinilpirolidon.

ORGANSKI SINTETIČNI POLIMERI: karboksiliran polivinil alkohol, kopolimeri akrilamida, kopolimeri akrilne kisline, kopolimeri anhidrida jabolčne kisline, poliakrilna kislina, polistiren-sulfonska kislina, polivinil sulfonska kislina, vinilni polimer Carbopol-anionski.

ANORGANSKI POLI-IONI: natrijev heksametafosfat, polifosfat, polimolibdat, polisilikat.


11

Tabela 3: Primeri proteinsko-polisaharidnih kompleksov v koacervaciji

Kompleksna

koacervacija

Protein Polisaharid

Želatina Karboksimetil celuloza

Želatina Gumi arabika

Albumin Karboksimetil celuloza

Različni fizikalni dejavniki, kot so ionska jakost, pH, razmerje med beljakovino in

polisaharidom, naboj beljakovine in polisaharida ter molekulska masa, vplivajo na nastanek

in stabilnost koacervatnih kompleksov. Pomembno vlogo imajo tudi temperatura in mehanski

dejavniki, ki vplivajo na časovno stabilnost sistema in ločevanje faz. Na splošno kažejo

proteinsko-polisaharidni kompleksi veliko boljše funkcionalne lastnosti kot beljakovine in

polisaharidi sami (Schmitt, Sanchez, Desobry-Banon in Hardy, 1998).

Kompleksna koacervacija želatine in karboksimetil celuloze

Želatina

Želatina je v vodi topna beljakovina, ki nastane s hidrolizo kolagena, prisotnega v kosteh,

koži in vezivnem tkivu sesalcev (Patil, Mark, Apostolov, Vassileva in Fakirov, 2000; Benito-

Ruiz, Camacho-Zambrano, Carrillo-Arcentales, Maestanza-Peralta, Vallejo-Flores, Vargas-

López, Villacis-Tamayo in Zurita-Gavilanes 2009). To dobro prebavljivo beljakovino je možno

opredeliti kot hidrokoloid (Dickinson, 2009). V mnogih pogledih je kemična sestava želatine z

visoko molekulsko maso podobna sestavi matičnega kolagena. Kolagen je najizrazitejši

predstavnik fibrilarnih proteinov in glavni protein v kosteh, koži in vezivnem tkivu. V

zaporedju aminokislin vsebuje ponavljajoče se sekvence Hyp-Gly-X in Pro-Gly-X, pri čemer

Gly označuje glicin, Hyp hidroksiprolin, X pa je lahko katera koli aminokislina (Slika 5). V

sestavi aminokislin kolagena ima največji delež glicin, približno 33 %. Poleg tega je kolagen

bogat s prolinom, ki se prostorsko ne more zvijati v nobeno od urejenih sekundarnih struktur,

kot sta α-vijačnica oziroma β-struktura. Kolagen vsebuje tudi aminokislino hidroksiprolin, ki je

redko prisotna v drugih beljakovinah živalskega izvora. Tri iztegnjene vijačnice, ki so

organizirane v trojno vijačnico, sestavljajo značilno tridimenzionalno strukturo kolagena.

Iztegnjene verige so med seboj prepletene in stabilizirane s kovalentnimi prečnimi


12

povezavami in vodikovimi vezmi. Takšna struktura ima močno čvrstost z majhno možnostjo

krčenja, kar je ustrezno za funkcije kosti in vezi (Brodsky, Werkmeister in Ramshaw, 2004;

Boyer, 2005).

Slika 5: Sekvenca glicin-prolin-hidroksiprolin v kolagenu

Skupna vsebnost sekvence glicin-prolin-hidroksiprolin je eden od dejavnikov, ki vplivajo na

termostabilnost kolagena (Burjandze, 2000).

V želatini je zaporedje aminokislin odvisno od vira pridobivanja. Vsebuje vse esencialne

aminokisline razen triptofana. Sestavljena je predvsem iz velike količine glicina, prolina in

hidroksiprolina (Slika 6). Količina hidroksiprolina in prolina se spreminja predvsem zaradi

temperature, pa tudi zaradi različne izpostavljenosti številnim okoljskim pogojem (Kasankala,

Xue, Weilong, Hong in He, 2007; Karim in Bhat, 2008).

Slika 6: Kemijska struktura želatine (Ofori, 1999)

hidroksiprolin

prolin

glicin


13

Topna je v vodnih raztopinah polihidroksi alkoholov, kot sta glicerol in propilen glikol.

Netopna je v manj polarnih organskih topilih, kot so benzen, ogljikov tetraklorid, aceton in

primarni alkoholi (Means in Feeney, 1971; Vold, R. D. in Vold, M. J., 1983). Nabreka v hladni

vodi, v vroči vodi je popolnoma topna. Z ohlajanjem raztopine želatine viskoznost narašča,

postopno prehaja v gel. V primeru, da se gel ponovno segreva, ponovno nastane raztopina,

zato je gel termoreverzibilen (Morimura, Nagata, Uemura, Fahmi, Shigematsu in Kida, 2002;

Guillen, Gimenez, Lopez-Caballero in Montero, 2011; Karim in Bhat, 2008).

Zaradi neškodljivosti za organizme in ustreznih fizikalno-kemijskih lastnosti ima želatina širok

spekter uporabe predvsem v farmacevtski, kozmetični, fotografski, papirni, živilski in tekstilni

industriji. Deluje kot stabilizator v emulziji, gostilo in emulgator (Dickinson in Lopez, 2001;

Lobo, 2002; Gomez-Guillen, Gimenez, Lopez-Caballero in Montero, 2011; Balti, Jridi, Sila,

Souissi, Nedjar-Arroume, Guillochorn in Nasri, 2011; Milanović, Petrović, Sovilj in Katona,

2013; Schrieber in Gareis, 2007).

Karboksimetil celuloza

Celuloza je glavna komponenta rastlinskih vlaken in lesa. Linearna makromolekula celuloze

vsebuje od nekaj sto do več tisoč vezanih D-glukoznih enot z β (1 → 4) glikozidnimi vezmi

(Slika 7). Število monomernih enot je odvisno od izvora celuloze in načina izolacije. Vsaka

monomerna enota ima tri hidroksilne skupine, ki so sposobne vezave s sosednjimi

molekulami.

Slika 7: Kemijska zgradba celuloze (Gao, 2003)

S substituiranjem hidroksilnih skupin lahko pripravimo derivate, ki so topni v vodi. Celulozni

derivati v vodnih raztopinah se uporabljajo predvsem kot sredstva za zgoščevanje, veziva,

emulgatorji in stabilizatorji (Clasen in Kulicke, 2001).


14

Eden najpomembnejših derivatov celuloze je karboksimetil celuloza – CMC (Slika 8), ki je

pridobljena s kemijsko modifikacijo naravne celuloze. Proizvajajo jo z alkalijsko katalizirano

reakcijo celuloze z monoklorocetno kislino ali s soljo kisline, natrijevim monokloracetatom.

Na tržišču se pojavlja v obliki natrijeve soli, ki je v čisti obliki bel prah brez okusa in vonja

(Bodvik in sod., 2008; Cheng in Biswas, 2011).

Slika 8: Kemijska zgradba karboksimetil celuloze (Gao, 2003)

Karboksimetil celuloza (CMC) ali celulozni gumi je dolgoverižen anionski linearni eter

celuloze. Dobra topnost v vodi je posledica vezanih karboksimetilnih skupin na

glukopiranoznih monomernih enotah verige celuloze. Lastnosti so odvisne od povprečne

dolžine verige ali stopnje polimerizacije ter tudi od stopnje substitucije (Hercules, 2010; Singh

in Ahmad, 2014). Stopnja polimerizacije ima vpliv na viskoznost raztopine CMC

(Reese, Siu in Levinson, 1950). Stopnja substitucije (povprečno število karboksimetilnih

skupin, ki so vezane na enoto anhidroglukoze) vpliva na topnost CMC v vodi. Teoretično je

najvišja vrednost stopnje substitucije CMC 3, pri CMC, dostopni na tržišču, pa je vrednost

stopnje substituiranosti od 0,4 do 1,5. Porazdelitev karboksilnih skupin na CMC vpliva na

intermolekularne interakcije in hkrati na sposobnost agregacije (Heinze in Koschella, 2005;

Reese, Siu in Levinson, 1950).

CMC uporabljajo kot želirno sredstvo v živilski in farmacevtski industriji, v proizvodnji papirja,

lepil, tekstila, na področju gradbeništva ter na mnogo drugih področjih. Uporabna je tudi kot

zaščitni koloid in disperzijsko sredstvo v vodnih topilih. Za proizvodnjo celofana uporabljajo

natrijeve soli karboksimetil celuloze (Heinze in Koschella, 2005; Boruvkova in Wiener, 2011;

Damlin, Mikkola in Salmi, 2010).


15

2.2. Eterična olja

2.2.1. Kemijska sestava eteričnih olj

Eterična olja so zmesi velikega števila naravnih hlapnih spojin, ki nastanejo kot produkt

presnove v rastlinah. Glavne kemijske komponente eteričnih olj so (Tabela 4):

ogljikovodiki (monotrpeni, seskviterpeni, diterpeni, aromatski in alifatski

ogljikovodiki),

kisikove spojine (alkoholi, aldehidi, ketoni, kisline, estri, fenoli, laktoni, kumarini,

furokumarini, oksidi),

dušikove spojine,

žveplove spojine.

V vsakdanjem življenju imajo pomembno vlogo zaradi antibakterijskih, antiglivičnih,

antivirusnih in antioksidativnih lastnosti (Bakkali, Averbeck, Averbeck in Idaomar, 2008).

Tabela 4: Primeri spojin, ki sestavljajo eterična olja (Clarke, 2008; Voda, 1998)

Komponente

eteričnih olj

Ogljikovodiki mircen, pinen, cimen, okimen, terpinen,

selinen, bisabolen, farnezen, bulnezen, cedren

Spojine s kisikom

Alkoholi

borneol, nerol, fenil alkohol, citronelol, linalol,

lavandulol, mirtenol, geraniol, atlantol,

bisabolol, nerolidol, elemol, cedrol, farnezol,

santalol

Fenoli karvakrol, krezol, timol, evgenol, fenetil alkohol

Aldehidi

citronelal, acetaldehid, piperonal, dekanal,

citral, mirtenal, valeranal, nonanal

Ketoni acetofenon, menton, jasmon, oktanon,

pulegon, valeranon, tageton, pinokarvon, tujon

http://www.kii.ntf.uni-lj.si/etolja/citronelol.htm

http://www.kii.ntf.uni-lj.si/etolja/linalol.htm

http://www.kii.ntf.uni-lj.si/etolja/lavandulol.htm

http://www.kii.ntf.uni-lj.si/etolja/geraniol.htm

http://www.kii.ntf.uni-lj.si/etolja/nerolidol.htm

http://www.kii.ntf.uni-lj.si/etolja/acetald.htm

http://www.kii.ntf.uni-lj.si/etolja/nonanal.htm

http://www.kii.ntf.uni-lj.si/etolja/acetofen.htm

http://www.kii.ntf.uni-lj.si/etolja/menton.htm

http://www.kii.ntf.uni-lj.si/etolja/pulegon.htm

http://www.kii.ntf.uni-lj.si/etolja/valeranon.htm

http://www.kii.ntf.uni-lj.si/etolja/tageton.htm

http://www.kii.ntf.uni-lj.si/etolja/pkarvon.htm

http://www.kii.ntf.uni-lj.si/etolja/tujon.htm


16

Kisline anisična kislina, citronska kislina, valerična

kislina, palmitinska kislina, benzojska kislina,

cimetova kislina, fenilocetna kislina

Estri benzilacetat, benzilbenzoat, geranilacetat,

metilsalicilat, nerilacetat, bornilacetat

Laktoni alantolakton

Kumarini citropten, kumarin, dihidrokumarin, 7-

metilkumarin, 7-hidroksikumarin

Furokumarini bergapten, bergaptol, psoralen

Oksidi bisabolol oksid, cineol, bisabolol oksid, linalol

oksid, pinen oksid

Spojine z žveplom alicin, dimetilsulfid, dimetiltrisulfid,

dipropildisulfid

Spojine z dušikom vodikov cianid

2.2.2. Metode izolacije eteričnih olj

Eterična olja so hlapne koncentrirane zmesi, ki za razliko od maščobnih olj niso sestavljene

iz maščobnih kislin. Pridobivajo jih z izolacijo rastlinskih delov, kot so cvetovi, stebla, listi,

korenine, semena, lubje, les in smole. Primeri eteričnih olj, izoliranih iz različnih rastlinskih

delov, so prikazani v Tabeli 5 (Rao in Pandey, 2006).

http://www.kii.ntf.uni-lj.si/etolja/aniskis.htm

http://www.kii.ntf.uni-lj.si/etolja/citrkis.htm

http://www.kii.ntf.uni-lj.si/etolja/valerkis.htm

http://www.kii.ntf.uni-lj.si/etolja/valerkis.htm

http://www.kii.ntf.uni-lj.si/etolja/palmitkis.htm

http://www.kii.ntf.uni-lj.si/etolja/benzilac.htm

http://www.kii.ntf.uni-lj.si/etolja/benzilben.htm

http://www.kii.ntf.uni-lj.si/etolja/geranilac.htm

http://www.kii.ntf.uni-lj.si/etolja/metsalic.htm

http://www.kii.ntf.uni-lj.si/etolja/nerilac.htm

http://www.kii.ntf.uni-lj.si/etolja/bornilac.htm

http://www.kii.ntf.uni-lj.si/etolja/alantola.htm

http://www.kii.ntf.uni-lj.si/etolja/bisabolA.htm

http://www.kii.ntf.uni-lj.si/etolja/bisabolA.htm

http://www.kii.ntf.uni-lj.si/etolja/linalolmon.htm

http://www.kii.ntf.uni-lj.si/etolja/linalolmon.htm


17

Tabela 5: Surovine za izolacijo eteričnih olj

Cvetje Listi Semena Les Korenina Smole

Vrtnice

Jasmin

Kamilice

Pomaranča

Sivka

Salvija

Majaron

Ilang-ilang

Cimet

Origano

Rožmarin

Meta

Zelena čaj

Evkaliptus

Timijan

Lovorjev list

Zelena

Kumina

Janež

Muškatni

orešček

Koromač

Mandeljni

Koriander

Poper

Kafra

Sandalovina

Iglavci

Ingver

Baldrijan

Mirta

Za izolacijo eteričnih olj iz rastlinskega materiala uporabljajo različne postopke (Shema 3).

Nekateri tradicionalni so si podobni, drugi pa so novi in posledično manj uveljavljeni.

Shema 3: Metode izolacije eteričnih olj (Clarke, 2008)


18

Destilacija z vodno paro

Destilacija z vodno paro je tradicionalen postopek, ki se uporablja za izolacijo hlapnih

tekočin, ki se z vodo ne mešajo. V primeru neidealne zmesi tekočin M in N je celotni parni

tlak P enak vsoti parnega tlaka vode PM in parnega tlaka druge tekočine PN:

P = PM + PN

Vrelišče zmesi je vedno nižje od vrelišča vode oziroma temperature vodne pare. Posledično

naprej destilira zmes spojine in vode, destilacija je končana, ko destilira samo še voda

(Svete, 1999). Poleg tekočin se lahko z destilacijo izolira tudi pri sobni temperaturi trdne

spojine, ki se z vodo ne mešajo, z vodo ne reagirajo, v vodi ne razpadejo pri temperaturah do

100 °C in imajo pri teh temperaturah znaten parni tlak (Petrič in Kočevar, 2010).

Pri praktični izvedbi postopka destilacije segreta vodna para prehaja skozi destilacijsko

zmes. Para prične hlapne spojine eteričnih olj nositi do ohlajenega hladilnika, kjer se eterično

olje skupaj s paro utekočini. Na koncu destilacije so v vodni raztopini snovi, ki so topne v vodi

in na vodni površini plavajoča eterična olja, ki so v vodi netopna. Postopek poteka običajno

pri temperaturi približno 100 °C in pri atmosferskemu tlaku. Vendar so Rouatbi, Dugenoy in

Giampaoli ugotovili, da je temperatura 175 °C najbolj učinkovita za pridobivanje

kakovostnega eteričnega olja (Rouatbi, Dugenoy in Giampaoli, 2007).

Postopek destilacije se uporablja za izolacijo občutljivih zmesi spojin, na primer za

pridobivanje eteričnih olj iz listov, cvetov in plodov rastlin. Rastline vsebujejo od 0,01 % do 10

% eteričnega olja in za izolacijo večjih količin potrebujemo velike količine rastlinskega

materiala. Z destilacijo z vodno paro ekstrahirajo približno 93 % vseh komercialno dostopnih

eteričnih olj, preostalih 7 % eteričnih olj pridobijo s pomočjo drugih metod (Masango, 2001).

Uporaba te najbolj klasične metode ima nekaj slabosti, kot so: tveganje izgube termolabilnih

spojin zaradi povišane temperature, dolgotrajnost postopka in dodatno odstranjevanje vode

iz eteričnih olj (Luque de Castro, Jimenez–Carmona in Fernandez-Perez, 1999; Rao in

Pandey, 2006; Clarke, 2008).

Ekstrakcija s topili

Ekstrakcija s topili je poleg destilacije z vodno paro najbolj pogosto uporabljena metoda za

izolacijo eteričnih olj iz rastlinskega materiala (Luque de Castro, Jimenez–Carmona in

Fernandez-Perez, 1999).


19

Aromatični rastlinski material dodamo v organsko lahko hlapno topilo, kot so heksan, aceton,

etanol, metanol in toluen, ki izločijo eterična olja iz rastlinskega materiala. Uporabljajo lahko

čista organska topila ali njihove zmesi. V topilih se poleg eteričnih olj raztapljajo tudi smolnati

produkti, naravni voski, klorofil in druga barvila. Poleg primernega topila je za ekstrakcijo

pomembna večkratna ponovitev z manjšo količino topila (Clarke, 2008; Petrič in Kočevar,

2010). Na splošno je ekstrakcija osnovana na razliki topnosti komponent zmesi v določenem

topilu. Pri ekstrakciji tekoče-tekoče je topljenec porazdeljen med dve topili. Slednji topili se

med seboj ne mešata v vseh razmerjih (Petrič in Kočevar, 2010).

Porazdelitveni koeficient K ponazarja porazdelitev topljenca med topili M in N:

K = CM/CN

CM ravnotežna koncentracija topljenca v topilu M,

CN ravnotežna koncentracija topljenca v topilu N.

Glavni namen ekstrakcije je prenos topljenca iz enega topila v drugo topilo, najpogosteje

kombinacija vode in nepolarnega organskega topila, kot so ogljikovodiki, klorirani

ogljikovodiki, etri in estri. Izbrano topilo ne sme reagirati niti s spojino, ki jo ekstrahiramo niti s

topilom, iz katerega ekstrahiramo (Svete, 1999).

CO2 in superkritična CO2 ekstrakcija

CO2 in superkritična CO2 ekstrakcija je moderna tehnologija, ki je bila prvič preizkušena leta

1920 in vključuje uporabo ogljikovega dioksida kot "topila", ki odnaša eterično olje iz

rastlinskega materiala. Zaradi močne lipofilne selektivnosti CO2 so ekstrakti brez nezaželenih

komponent, kot so anorganske in organske soli, aminokisline, sladkorji in tanini. Pri nižjem

tlaku se ogljikov dioksid ohlaja v temperaturnem intervalu med 35 °C in 55 °C. Skozi

rastlinski material ogljikov dioksid črpajo pri tlaku 1000 kPa, pri tem kondenzira v tekočino.

Superkritična CO2 ekstrakcija vključuje ogljikov dioksid, ki je segret na 87 °C. V tem primeru

ogljikov dioksid skozi rastlinski material prečrpajo pri tlaku 8.000 kPa v obliki hlapov. Ko je

ekstrakcija končana, se pritisk sprosti, ogljikov dioksid izhaja v plinasti obliki, za seboj pa

pusti eterično olje. Tehnologija je kompleksna in draga, a zagotavlja kvalitetno eterično olje,

ki je pridobljeno pri nizkih temperaturah in nizkemu tlaku. Nizka temperatura zagotavlja in

ohranja termolabilne spojine v ekstraktu. V nasprotnem primeru se pri hitrem načinu


20

obdelave in visoki temperaturi uničijo funkcionalne lastnosti eteričnega olja, hkrati se

spremeni tudi vonj (Rao in Pandey, 2006; Clarke, 2008; Da Porto, Decorti in Kikic, 2009).

Maceracija

Pri maceraciji za pridobivanje eteričnega olja iz različnih rastlinskih delov uporabljajo vročo

maščobo. Cvetove v rastlinski maščobi segrevajo pri temperaturi od 45 °C do 60 °C od 1 do

2 uri. Čas segrevanja je odvisen od rastlinske vrste. Nasičene maščobe iz eteričnega olja

odstranijo z alkoholom. Maceracija se uporablja za izolacijo eteričnih olj, ki jih ni možno

izolirati z destilacijo. Eterično olje, pridobljeno z maceracijo, se lahko uporablja za masažo

(Rao in Pandey, 2006; Clarke, 2008).

Enflaraža

Enflaraža je tradicionalni način pridobivanja eteričnih olj iz nežnega cvetja. Cvetje je posuto

po površini steklenih plošč s plastjo maščobe, ki je brez vonja. Maščoba v stiku z dišečimi

cvetovi absorbira eterično olje, ki ga cvetovi oddajajo. Ko je maščoba nasičena, eterično olje

ekstrahirajo v heksan ali v alkohol (etanol), ki ga na koncu postopka uparijo (Rao in Pandey,

2006; Clarke, 2008).

Hladno stiskanje

Postopek uporabljajo za pridobivanje eteričnih olj iz olupkov agrumov, kot so pomaranče,

limone in grenivke. Olupke zmeljejo in stisnejo pri temperaturi 120 °C, da oljne žleze v

olupkih počijo in sprostijo eterično olje. Produkt stikanja je vodna raztopina eteričnega olja.

Eterična olja, pridobljena s stiskanjem, imajo relativno kratek rok uporabe (Rao in Pandey,

2006; Clarke, 2008).


21

2.2.3. Eterično olje sivke

Lavanda angustifolia ali prava sivka (Slika 9) je grmasta trajnica iz družine Lamiaceae. Gojijo

jo predvsem zaradi aromatičnega cvetja (Lis-Balchin, 2002). Obstaja od 25 do 30 različnih

vrst sivke, dokaj odpornih na temperaturo in sušo, ki izvirajo iz mediteranskega območja,

območja južne Afrike in številnih območij Azije (Piccaglia, Marotti, Giovanelli, Deans in

Eaglesham, 1993). Glavne štiri uporabljene vrste sivke so (Agricultural Research Service,

2000) :

Lavanda angustifolia,

Lavanda latifolia,

Lavanda stoechas,

Lavanda x intermedia.

Slika 9: Lavanda angustifolia (Voda, 1998)

Eterično olje sivke vsebuje več kot 100 kemijskih komponent. Najpogostejše spojine so:

linalol, linalilacetat, lavandulol, 1,8-cineol in kafra (Lis-Balchin in Hart, 1999). Visoko

kakovostno sivkino olje vsebuje veliko količino linalilacetata in linola. Povečana vsebnost

kafre v eteričnem olju slabša prijeten vonj (Adam, 2006).

Običajno eterično olje iz sivke pridobivajo iz cvetov in listov z destilacijo z vodno paro.

Kemijska sestava eteričnega olja iz cvetov se razlikuje od eteričnega olja iz listov. Sestava je

v veliki meri odvisna tudi od vrste sivke, iz katere je eterično olje pridobljeno. Olje je bolj

aromatično, če je izolirano iz cvetja (McGimpsey in Porter, 1999). Količina pridelanega

eteričnega olja znaša 0,6 % do 1 % (Burdock, 1998).


22

Eterično olje sivke ima širok spekter uporabe. Aromatičen vonj omogoča uporabo predvsem

v parfumih, milih, kolonjskih vodah in drugih kozmetičnih izdelkih (Paul, Brophy, Goldsack in

Fontaniella, 2004). V živilski proizvodnji ga uporabljajo kot naravni aromatični dodatek za

sladoled, pijače, sladkarije, žvečilne gumije in pecivo (Kim in Lee, 2002). Zaradi zdravilnih

lastnosti, kot so antiseptično, protivnetno, protibakterijsko in protivirusno delovanje, ga

uporabljajo tudi v farmacevtske namene (Haas, 2001). Alternativna medicina vključuje

eterično olje sivke predvsem zaradi ugodnih učinkov na delovanje centralnega živčnega

sistema. Sivkino olje učinkuje na telo kot poživilo, pomirjevalo in hipnotik. Uporabljajo ga tudi

v dermatološke namene za zdravljenje kožnih izpuščajev in sončnih opeklin (Cavanagh in

Wilkinson, 2002).

Za analizo eteričnega olja uporabljajo zlasti plinsko kromatografijo z masno spektrometrijo in

infra-rdečo spektroskopijo (Ristorcelli, Tomi in Casanova, 1998).


23

2.3. Umestitev teme v šolske in obšolske dejavnosti

Splošno izobraževalni predmet Kemija v 9. razredu

Mikrokapsule so opredeljene kot s prostim očesom nevidni delci, ki so sestavljeni iz jedra

(lahko je v različnih agregatnih stanjih) in iz ovojnice. Za pripravo ovojnice mikrokapsul so

primerni različni materiali, kot so beljakovine in ogljikovi hidrati. V poenostavljenem in

optimiziranem postopku izdelave mikrokapsul z eteričnim oljem po koacervacijskem

postopku kot stenska materiala uporabljamo želatino in karboksimetil celulozo. Želatina je

beljakovina, ki nastane z delno hidrolizo živalskega kolagena. Karboksimetil celuloza je

derivat celuloze, ki nastane s kemijsko modifikacijo naravne celuloze, ki je naravni strukturni

polisaharid. Učenci v 9. razredu osnovne šole pri pouku kemije spoznavajo kisikovo in

dušikovo družino organskih spojin. Ti temi sta umeščeni v učni načrt za kemijo v osnovni šoli.

V okviru teme kisikova družina organskih spojin učenci spoznavajo in opredelijo lastnosti

ogljikovih hidratov. Kot najpomembnejša predstavnika polisaharidov sta omenjena škrob in

celuloza. V okviru teme dušikova družina organskih spojin učenci pri pouku spoznajo

beljakovine, ki so zgrajene iz aminokislin. Seznanijo se tudi z osnovnimi lastnostmi in

funkcijami beljakovin tudi v prehrani (Učni načrt za kemijo, 2011).

Na osnovi predhodno pridobljenega znanja bi poenostavljen postopek mikrokapsuliranje s

koacervacijo lahko izvajali v šolskem laboratoriju kot ponovitev znanja o beljakovinah in

ogljikovih hidratih. Opažanja in sklepe izvedenega praktičnega dela bi učenci zapisovali v

pripravljen delovni list. Poenostavljen postopek v šolskem laboratoriju časovno še vedno

presega učno uro (45 min.), zato bi ga izvajali vsaj v dveh učnih urah (blok ura).

Na šolah poleg rednega pouka izvajajo tudi različne športne, tehnične in naravoslovne

dneve. Želatina se uporablja tudi kot sestavina pri pripravi jedi, predvsem sladic, zato se

lahko pri obravnavi želatine kemija poveže z gospodinjstvom. Učenci pridobijo znanja in

spretnosti uporabe gospodinjskih aparatov, tudi kuhinjskega mešalnika, ki je del

poenostavljene opreme za izvedbo postopka mikrokapsuliranje eteričnih olj s koacervacijo v

šolskem laboratoriju. Učenci znanje in spretnosti gospodinjstva prenesejo in uporabijo na

področju kemije. Zato bi lahko eksperimentalno delo izvajali tudi v okviru naravoslovno-

tehničnega dneva, saj je takrat na razpolago več časa.


24

Izbirni predmeti

Poenostavljen postopek mikrokapsuliranje eteričnih olj s koacervacijo bi lahko izvajali v

okviru izbirnega predmeta Poskusi v kemiji (Shema 4). V učnem načrtu tega predmeta je

eden od predlaganih eksperimentov tudi ekstrakcija olja iz semen, ki ustreza operativnemu

cilju spoznavanje, preizkušanje in uporaba osnovnih laboratorijskih tehnik in operacij. Učenci

lahko ekstrahirajo tudi eterično olje sivke iz cvetov in nato olje uporabijo za izdelavo

mikrokapsul. Za izvedbo je potrebna vsaj blok ura (strnjenih 90 minut). Poleg izbirnega

predmeta Poskusi v kemiji se izvaja tudi izbirni predmet Kemija v življenju v 9. razredu.

Predmet je sestavljen iz treh modulov. Eden od modulov se imenuje Kemija tudi diši (Učni

načrt za kemijo-izbirni predmeti, 2005). V okviru modula učenci spoznajo eterična olja, zato

bi lahko izdelali mikrokapsule po prilagojenem postopku kompleksne koacervacije z

različnimi eteričnimi olji, ki bi jih ekstrahirali iz rastlinskega materiala.

Kemijski krožek

Na mnogih slovenskih osnovnih šolah poleg rednega pouka kemije in izbirnih predmetov

organizirajo tudi različne krožke oziroma interesne dejavnosti. Učenci kažejo zanimanje za

kemijske vsebine, posebej tiste, ki so povezane z vsakdanjim življenjem. Pri kemijskem

krožku učenci spoznavajo tudi eksperimentalne metode, ki jih še posebej zanimajo; s tem

svoje znanje kemije še dodatno poglabljajo. V okviru kemijskega krožka lahko učenci izdelajo

mikrokapsule z eteričnim oljem po koacervacijskem postopku, ki je poenostavljen glede na

uporabljeno opremo, izbor in količino kemikalij. Izvedba postopka je enostavna, saj ne

zahteva uporabe specialno opremljenega laboratorija z dragimi aparaturami. Z mentorjem pri

kemijskem krožku lahko učenci pripravijo tudi raziskovalno nalogo na temo koacervacijskega

mikrokapsuliranja eteričnih olj.


25

Shema 4: Umestitev prilagojenega postopka v šolske in obšolske dejavnosti


26

3. Uporabljeni materiali in metode

3.1. Kemikalije

želatina, kislinsko obdelana (Hercules),

karboksimetil celuloza, nizko viskozni tip 7L (Hercules),

sivkino eterično olje, 100 % (Parfummele),

rastlinsko olje Mercator (Tovarna olja Gea, d. d., Slovenska Bistrica),

natrijev hidroksid, 99 % (Riedel-de Haën),

ocetna kislina, 99,8 % (Fluka),

tanin smreka (Tanin, Sevnica).

3.2. Oprema

električni kuhinjski mešalnik (Gorenje),

elektronska tehtnica CME 6000-1 (Kern),

pH indikatorski lističi: pH 0 – 14; pH 2 – 9 pH (Macherey-Nagel),

termometer,

kuhinjska lopatka,

magnetno mešalo Rotamix 550 MMH (Tehtnica, Železniki),

optični mikroskop (Bresser) s kamero in programsko opremo MicroCamLab Software

6.1.4.0 (Meade Instruments).


27

3.3. Laboratorijski postopek kompleksne koacervacije

Temelj za oblikovanje sheme poenostavljenega in optimiziranega postopka za šolski

laboratorij je bil laboratorijski postopek mikrokapsuliranje evgenola s kompleksno

koacervacijo želatine in karboksimetil celuloze (Shema 5), ki je bil zasnovan z analizo in

primerjavo 45 patentnih postopkov ter preizkušen s petimi različnimi jedrnimi materiali: z

dibutilftalatom, evgenolom, rastlinskim oljem, zmesjo rastlinskega olja in evgenola ter

eteričnim oljem poprove mete (Voda, 1998).

Rezultat je bila naslednja receptura:

10,00 g kislinsko obdelane želatine eno uro nabrekamo v 80 ml vode in segrejemo na 50 oC,

da se raztopi. Celoten sistem in vhodne surovine vzdržujemo pri temperaturi 50 oC z vodno

kopeljo. 50,00 g jedrnega materiala (evgenol) tri minute emulgiramo s turbinskim mešalom

pri 200 obr/min. Emulziji ob stalnem mešanju (400 obr/min) dodamo raztopino karboksimetil

celuloze (3,33 g/ 80 ml destilirane vode). Uravnavamo pH na 4,5 z 10 % CH3COOH(aq), kar

sproži koacervacijo, ki poteka ob mešanju emulzije (400–650 obr/min) in vzdrževanju

temperature okoli 50 oC dve uri. V fazi hlajenja temperaturo 90 minut znižujemo do 10 oC.

Stene ohlajenih mikrokapsul zamrežimo z dodatkom 1,75 ml 37 % formaldehida ob mešanju

disperzije (300-400 obr/min) pri temperaturi 10 oC 15 minut ter pri sobni temperaturi 1–2 uri

(Voda, 1998).


28

Shema 5: Izhodiščni postopek za mikrokapsuliranje dibutilftalata, rastlinskega olja in zmesi rastlinsko

olje/evgenol (Voda, 1998)

nabrekanje

poteka 1 uro pri sobni temperaturi

segrevanje

poteka pri temperaturi 50 oC

emulgiranje

poteka 3 minute s turbinskim

mešalom (1500 obr/min)

koacervacija

poteka ob mešanju emulzije

(400–650 obr/min) 2 uri

ohlajanje

zniževanje temperature 90 minut

na 10 oC

zamreževanje

poteka ob mešanju disperzije

(300–400 obr/min) pri temperaturi

10 oC 15 minut in pri sobni

temperaturi 1–2 uri

destilirana voda 80 mL

želatina 10g

dimetilftalat, rastlinsko olje

ali zmes rastlinsko olje +

evgenol (3:1)

3,33g CMC / 80mL

destilirane vode

10% CH3COOH(aq)

10% NaOH(aq)

destilirana voda

250 ml

37% formaldehid

1,75 mL

disperzija mikrokapsul

vodna raztopina želatine

emulzija tipa O/V

pH= 6,0

pH= 4,5


29

4. Rezultati in razprava

4.1. Prilagajanje postopka kompleksne koacervacije želatine in

karboksimetil celuloze za delo v šolskem laboratoriju

Prilagajanje postopka kompleksne koacervacije za delo v šolskem laboratoriju je potekalo na

osnovi :

izhodiščnega postopka za mikrokapsuliranje evgenola s kompleksno koacervacijo

želatine in karboksimetil celuloze, ki ga je izdelala Karmen Voda (1998),

analize znanstvene in strokovne literature o kompleksni koacervaciji, ki je bila

pridobljena s pomočjo podatkovnih baz Science Direct (Science Direct, 2014), Web of

Science (IZUM, 1997-2004), Google Scholar (Google učenjak, 2011), DiKUL

(Digitalna knjižnica Univerze v Ljubljani, 1998–2012), Baza o eteričnih oljih (KemInfo,

2008).

Shema 6 prikazuje v tem diplomskem delu modificirani postopek za pripravo mikrokapsul s

kompleksno koacervacijo želatine in karboksimetil celuloze za šolski laboratorij.

Sledi Tabela 6, ki prikazuje opremo in kemikalije, ki smo jih uporabili pri izvedbi petih

eksperimentov. Uporabili smo opremo, dostopnejšo šolskim razmeram, ki jo lahko učenci

samostojno uporabljajo. Poleg opreme so bile uporabljene kemikalije, s katerimi lahko učenci

varno rokujejo pri delu v šolskem laboratoriju.

Tabeli 7 in 8 prikazujeta trajanje in izvedbo šestih glavnih faz petih eksperimentov. Za

eksperimentalno delo učencev je pri pouku na razpolago malo časa, zato smo trajanje

posameznih faz postopka skrajšali do te mere, da so še zagotovljeni optimalni rezultati.


30

Shema 6: Postopek za pripravo mikrokapsul s kompleksno koacervacijo želatine in karboksimetil

celuloze v šolskem laboratoriju

nabrekanje

poteka 1 uro pri sobni temperaturi

segrevanje

poteka pri temperaturi 50 oC

emulgiranje

poteka 3 minute s kuhinjsko

lopatko

koacervacija

poteka ob mešanju emulzije s

kuhinjskim mešalnikom 45 minut

ohlajanje

temperaturo 30 minut znižujemo z

ledeno kopeljo do 10 oC

zamreževanje

poteka ob mešanju disperzije pri

temperaturi 10 oC 15 minut in pri

sobni temperaturi 15 minut

destilirana voda 80 mL

želatina 10g

eterično olje lavande

50g

3,33g CMC / 80mL

destilirane vode

10% CH3COOH(aq)

10% NaOH(aq)

destilirana voda

200 ml

10% raztopina tanina

30ml


vodna raztopina želatine

emulzija tipa O/W

1

2

3

4

5

6

pH= 6,5

pH= 4,5


31

Tabela 6: Uporabljene kemikalije in oprema v petih eksperimentih za prilagoditev postopka

mikrokapsuliranja pogojem v šolskem laboratoriju

Uporabljene kemikalije, s katerimi lahko učenci rokujejo pri delu v šolskem laboratoriju:

Oprema, ki jo učenci uporabljajo pri delu v šolskem laboratoriju:

Eksperiment 1 destilirana voda,

kislinsko obdelana želatina,

karboksimetil celuloza,

eterično olje sivke,

10 % CH3COOH (aq),

10 % NaOH (aq).

laboratorijski pribor: čaše različnega volumna, kadička, steklene palčke, kapalke,

laboratorijski pripomočki: termometer, pH lističi,

magnetno mešalo ali kuhalna plošča,

kuhinjski mešalnik (metlice za stepanje).





10 % CH3COOH (aq),

10 % NaOH (aq),

10 % tanin (aq),

led.




kuhinjski mešalnik (metlice za stepanje),

kuhinjska lopatka.





10 % CH3COOH (aq),

10 % NaOH (aq),

10 % tanin (aq),

led.




kuhinjski mešalnik (metlice za gnetenje),

kuhinjska lopatka.


32




jedilno (sončnično) olje,

10 % CH3COOH(aq),

10 % NaOH(aq),

10 % tanin(aq),

led.





kuhinjska lopatka.





10 % CH3COOH(aq),

10 % NaOH(aq),

10 % tanin(aq),

led.




magnetno mešalo.


33

Glavne faze in procesi poenostavljenega in optimiziranega postopka mikrokapsuliranja so

bili:

nabrekanje,

segrevanje,

emulgiranje,

koacervacija,

ohlajanje,

zamreževanje.

Pri razvoju poenostavljenega laboratorijskega postopka smo pozornost namenili zlasti

izpeljavi procesa emulgiranja in koacervacije, da kljub poenostavitvi omogočata dobre

rezultate.

Tabela 7: Primerjava treh začetnih faz v postopku: nabrekanje, segrevanje in emulgiranje

Faze poenostavljenega postopka za delo v šolskem laboratoriju

nabrekanje 1

segrevanje 2

emulgiranje 3

Eksperiment 1 10 g želatine nabrekamo eno uro v 80 mL destilirane vode.

Po eni uri nabrekanja želatino segrevamo na 50°C, da iz gela preide v sol stanje.

Emulgiranje poteka s kuhinjskim mešalnikom 3 minute.

Eksperiment 2 enako kot eksp. 1 enako kot eksp. 1 Emulgiranje poteka ročno s kuhinjsko lopatko 3 minute.

Eksperiment 3 enako kot eksp. 1 enako kot eksp. 1 enako kot eksp. 2

Eksperiment 4 enako kot eksp. 1 enako kot eksp. 1 enako kot eksp. 2; jedrni material sončnično olje.

Eksperiment 5 enako kot eksp. 1 enako kot eksp. 1 Emulgiranje poteka 3 minute z magnetnim mešalom pri 200 obr/min.

Fazi nabrekanje in segrevanje sta v vseh izvedenih eksperimentih potekali pod enakimi

pogoji. Pri vseh izvedenih eksperimentih je faza emulgiranje potekala 3 minute, razlika je bila

v načinu mešanja in jedrnem materialu.


34

Tabela 8: Primerjava faz koacervacije, ohlajanja in zamreževanja

Pri eksperimentih 2, 3, 4 in 5 je koacervacija potekala pri enakem pH, razlika je vidna v

trajanju procesa in načinu mešanja. V omenjenih eksperimentih je faza ohlajanja potekala 30

minut z ledeno kopeljo. Zamreževanje je potekalo z 30 ml 10 % raztopine tanina z enakim

načinom mešanja. Razlika je bila v času zamreževanja.

Faze poenostavljenega postopka za delo v šolskem laboratoriju

Koacervacija

4

Ohlajanje

5

Zamreževanje

6

Eksperiment

1

Dodatek 9 ml 10 %

CH3COOH(aq) v emulzijo.

Eksperiment je bil

opuščen, ker koacervacija

ni potekla.

Eksperiment

2

S postopnim dodajanjem

10 % CH3COOH (aq) po

kapljicah poteka

uravnavanje pH na 4,5.

Koacervacija poteka ob

mešanju emulzije s

kuhinjskim mešalnikom,

metlica za stepanje, ob

najnižji hitrosti, 30 minut

pri temperaturi 50 °C.

Faza hlajenja poteka

30 minut. Temperaturo

postopno znižujemo do

10 °C z ledeno kopeljo

v pripravljeni kadički.

Koacervatno ovojnico

ohlajenih mikrokapsul

zamrežimo z dodatkom

30 mL 10 % raztopine

tanina ob mešanju z

mešalnikom 15 minut

pri temperaturi

10 °C in nato pri sobni

temperaturi 15 minut.

Eksperiment

3

enako kot eksp. 2, metlica

za gnetenje, čas

koacervacije podaljšan za

15 minut, skupaj 45 minut

enako kot eksp. 2 enako kot eksp. 2

Eksperiment

4

enako kot eksp. 2, metlica

za gnetenje

enako kot eksp. 2 enako kot eksp. 2

Eksperiment

5

Z dodajanjem 10 %

CH3COOH(aq) po

kapljicah poteka

uravnavanje pH na 4,5.

Koacervacija poteka ob

mešanju (450 obr/min)

emulzije 30 minut pri

temperaturi 50°C.

enako kot eksp. 2 Stene ohlajenih

mikrokapsul zamrežimo

z dodatkom 30 mL 10 %

raztopine tanina ob

mešanju 15 minut pri

temperaturi 10 °C in pri

sobni temperaturi 20

minut.


35

4.1.1. Optimizirani postopek za pripravo mikrokapsul

Na osnovi primerjave izvedenih eksperimentov je bilo ugotovljeno, da se je eksperiment 3

izkazal kot najbolj uspešen, saj smo na koncu pridobili mikrokapsule z dobro vidno

koacervatno ovojnico. Mešanje je potekalo s kuhinjskim mešalnikom z metlico za gnetenje, ki

je vnašala manj zraka v sistem. Emulgirali smo ročno s kuhinjsko lopatko, zato so nastale

večje oljne kapljice in posledično večje mikrokapsule. Koacervacija je potekala v primerjavi z

drugimi eksperimenti dlje, kar je za izdelavo mikrokapsul izrednega pomena, saj pride do

nalaganja koacervatnih kapljic okrog jedrnega materiala.

V diplomskem delu poenostavljen in optimiziran postopek, primeren za šolski laboratorij,

poteka po naslednji recepturi:

V 80 ml destilirane vode nabrekamo 10,00 g kislinsko obdelane želatine eno uro. Nabreklo

želatino segrejemo na 50 oC, da iz gela preide v sol stanje. Z vodno kopeljo vzdržujemo

ustrezno temperaturo celotnega sistema ves čas postopka. Jedrni material (eterično olje) 3

minute emulgiramo ob mešanju s kuhinjsko lopatko. Emulziji ob stalnem mešanju s

kuhinjskim mešalnikom v najnižji prestavi dodamo pripravljeno raztopino karboksimetil

celuloze (3,33 g/ 80 ml destilirane vode). Pazljivo uravnavamo pH sistema na 4,5 z 10 %

CH3COOH(aq), kar sproži koacervacijo. Poteka ob mešanju emulzije s kuhinjskim

mešalnikom in vzdrževanju temperature približno 50 oC, 45 minut. V fazi hlajenja

temperaturo postopno znižujemo z ledeno kopeljo 30 minut. Ovojnice nastalih mikrokapsul

zamrežimo z dodatkom 30 ml 10 % raztopine tanina ob mešanju s kuhinjskim mešalnikom pri

temperaturi 10 oC, 15 minut ter pri sobni temperaturi še 15 minut.


36

4.2. Razprava o pridobljenih rezultatih eksperimentov

Eksperiment 1

Pri prvem eksperimentu smo pozornost namenili preizkusu prilagojene oziroma

poenostavljene opreme, ki je bila predhodno izbrana. Mešanje je potekalo s kuhinjskim

mešalnikom, ki je v primerjavi z laboratorijskim turbinskim mešalom dostopnejši in bolj

enostaven za uporabo. Za lažje uravnavanje temperature vodne kopeli je segrevanje

potekalo z magnetnim mešalom Rotamix. Za segrevanje bi lahko uporabili tudi kuhalno

ploščo ali trinožno stojalo in gorilnik. Temperaturo vodne kopeli smo ves čas postopka

preverjali s termometrom. Razen zamreževala smo uporabljali enake kemikalije v količinah,

ki so bile že uporabljene v originalnem postopku (Voda, 1998). Vodni raztopini želatine kot

prvemu stenskemu materialu oziroma koloidu je bila po fazi emulgiranja olje faze dodana

vodna raztopina karboksimetil celuloze kot drugi stenski material oziroma koloid. Razmerje

med karboksimetil celulozo in želatino je bilo 1:3. Kot jedrni material smo uporabili 100 %

eterično olje sivke, razmerje med stenskim materialom in jedrnim materialom je bilo 1:4. Po

nabrekanju in segrevanju želatine je iz gela nastala bistra koloidna raztopina, saj je gel

prešel v sol stanje. Emulgiranje je potekalo tri minute s kuhinjskim mešalnikom v najnižji

prestavi z metlico za stepanje. V emulzijo so se pri tem vnašali zračni mehurčki, kar ni bilo

zaželeno. Velika hitrost mešanja je povzročila nastanek zelo majhnih oljnih kapljic, kar je bilo

doseženo tudi v originalnem postopku. Pri uravnavanju pH smo v prvem eksperimentu dodali

preveliko količino 10 % CH3COOH(aq), kar je povzročilo hiter padec pH na 2,5. Kljub

dodatku 10 % NaOH(aq) ni bilo več možno uravnati pH sistema na 4,5, da bi proces

koacervacije potekal nadzorovano. Prišlo je do koagulacije in izpada faze želatine in

karboksimetil celuloze ter s tem do ločitve vodne faze (Slika 10). Nastali so skupki stenskega

materiala.

Slika 10: Skupki koaguliranega stenskega materiala (povečava 100-krat) v neuspelem poskusu

kompleksne koacervacije


37

Eksperiment 2

Kot pri prvem eksperimentu je bilo pri vseh nadaljnjih eksperimentih razmerje med

karboksimetil celulozo in želatino 1:3. Kot jedrni material smo uporabili 100 % eterično olje

sivke, razmerje med stenskim materialom in jedrnim materialom je bilo 1:4. Tokrat smo

eterično olje sivke emulgirali ročno s kuhinjsko lopatko, z namenom zmanjšati hitrost in

intenzivnost mešanja in s tem preprečiti vnos zraka v sistem. Za nadaljnje mešanje smo

uporabili kuhinjski mešalnik z metlico za stepanje. Po dodatku raztopine karboksimetil

celuloze je bila pH vrednost sistema 6,5. Sledila je faza koacervacije pri pH 4,5. Sprožili smo

jo z dodajanjem 10 % CH3COOH (aq) po kapljicah in destilirane vode (200 ml).

Razredčevanje z destilirano vodo je omililo kopičenje nastajajočih mikrokapsul. Koacervacija

je potekala pri temperaturi 50 °C 30 minut, kar je 90 minut manj kot v originalnem postopku.

Ohlajanje z ledeno kopeljo je potekalo 30 minut, kar je 60 minut manj kot v originalnem

postopku. Dodajali smo večje količine ledu in s tem pospeševali hitrost ohlajanja disperzije. V

eni minuti je temperatura povprečno padla za 1 °C. Po končani kompleksni koacervaciji je

stenski material dobro obdajal oljne kapljice, ki so nastale v fazi emulgacije. Ohlajanje je prva

stopnja utrjevanja sten mikrokapsul. V originalnem postopku so ohlajene stene mikrokapsul

zamrežili z dodatkom 1,75 ml 37 % formaldehida. Za delo v šolskem laboratoriju ni primerna

uporaba formaldehida, ker je strupen, ima neprijeten vonj in draži sluznico. Uporabili smo

zamreževanje ohlajenih sten mikrokapsul z naravnimi polifenolnimi spojinami – tanini. To so

rastlinske polifenolne spojine grenkega okusa, ki tvorijo močne komplekse z beljakovinami in

drugimi polimeri. Po pregledu in analizi literature smo se odločili za uporabo raztopine

taninov smreke, ki niso nevarni za delo v šolskem laboratoriju. Xing, Cheng, Yang in Ma

(2003) so pri mikrokapsuliranju s kompleksno koacervacijo uporabili za zamreževanje 30 ml

10 % raztopine tanina. Izbor zamreževalca je bil uspešen, zato smo ga tudi sami uporabili za

zamreževanje, ki je druga stopnja utrjevanja sten mikrokapsul. Stene ohlajenih mikrokapsul

smo zamrežili z dodatkom 30 mL 10 % raztopine tanina ob mešanju s kuhinjskim

mešalnikom 15 minut pri temperaturi 10 °C in nato pri sobni temperaturi še 15 minut, kar je

105 minut manj kot v originalnem postopku ob mešanju s turbinskim mešalom.


38

Slika 11: Disperzija mikrokapsuliranja eteričnega olja sivke, eksperiment 2 (povečava 40-krat)

Nastale so mikrokapsule s tanko koacervatno ovojnico, saj je koacervacija v primerjavi z

originalnim postopkom potekala krajši čas. Opaziti je bilo možno tudi zračne mehurčke,

okrog katerih se je nalagal stenski material (Slika 11).

Eksperiment 3

Pri tretjem eksperimentu smo tako kot pri drugem eksperimentu uporabili enake količine

kemikalij v posameznih fazah postopka. Pri tem eksperimentu je mešanje potekalo s

kuhinjskim mešalnikom z metlico za gnetenje, kar je vnašalo manj zraka v sistem kot pri

eksperimentu 1 in 2. Emulgiranje je potekalo ročno kot pri eksperimentu 2, zato so bile oljne

kapljice večje v primerjavi z oljnimi kapljicami eksperimenta 1, ko smo emulgirali s kuhinjskim

mešalnikom. Pri drugem eksperimentu so že nastale dobro opazne mikrokapsule, zato smo

čas koacervacije podaljšali še za 15 minut, skupaj 45 minut. Na koncu eksperimenta je bilo

možno opaziti učinek, saj so nastale enojedrne mikrokapsule, ki so imele dobro vidno tanjšo

koacervatno ovojnico (Slika 12).

Slika 12: Disperzija mikrokapsuliranega eteričnega olja, eksperiment 3 (povečava 40-krat)


39

V primeru, da bi želeli mikrokapsule z debelejšo ovojnico, bi morala faza koacervacije

potekati dlje. S tem bi omogočili, da bi se več stenskega materiala naložilo okrog oljnih

kapljic. Faza koacervacije je potekla pri temperaturi 50 °C in pH 4,5. V fazi ohlajanja

disperzije, ki je potekala 30 minut, ni prihajalo do prehitrega želiranja. Zamreževanje sten

mikrokapsul je potekalo ob mešanju s kuhinjskim mešalnikom 15 minut pri temperaturi 10 °C

in nato pri sobni temperaturi še 15 minut kot pri drugem eksperimentu. Končna disperzija

mikrokapsul je bila redka in ni vsebovala ostanka stenskega materiala. Kot najuspešnejši za

prenos v šolski laboratorij se je med petimi poskusi izkazal eksperiment 3. Receptura je bila

preverjena s ponovitvijo postopka. Rezultati so bili ponovljivi.

Eksperiment 4

Pri tem eksperimentu je bila izvedba glede kemikalij in opreme enaka kot pri eksperimentu 3.

Razlika je le v jedrnem materialu, ki smo ga emulgirali. Za učence je zagotovo bolj zanimivo,

če vidijo večje mikrokapsule, čeprav s pomočjo mikroskopa. Na osnovi te ugotovitve smo se

odločili, da kot jedrni material uporabimo rastlinsko olje (sončnično), ki ima večjo viskoznost

kot eterično olje sivke. Zato smo pričakovali večje oljne kapljice v fazi emulgiranja glede na

to, da so bili pogoji mešanja enaki (ročno mešanje). Izkazalo se je, da je bila razlika v

velikosti mikrokapsul komaj opazna. Nadaljnje mešanje je potekalo s kuhinjskim mešalnikom

v najnižji prestavi in z metlico za gnetenje, ki je vnašala manj zraka, vendar je kljub temu

prihajalo do močnega penjenja, do česar pri tretjem eksperimentu ni prihajalo. Močno

penjenje smo pripisali slabši kakovosti oziroma nečistočam v sončničnem olju. Želeno pH

vrednost 4,5 smo dosegli s postopnim dodajanjem 10 % CH3COOH (aq), sledilo je

razredčevanje z 200 ml destilirane vode, ki je olajšalo ločevanje faz koacervacije. Čas

koacervacije je bil skrajšan s 45 minut na 30 minut z namenom, da se skrajša celoten čas

izvedbe eksperimenta na 90 minut, ki bi jih učenci imeli na razpolago v laboratoriju.

Skrajšanje časa poteka koacervacije se je izkazalo za manj učinkovito. V fazi hlajenja, ki je

potekala 30 minut, je temperatura intenzivno padala. Opaziti je bilo manjše želiranje

kontinuirne faze disperzije. Zamreževanje je bilo podaljšano za 5 minut, kar se ni odražalo v

trdnosti sten mikrokapsul.

Na koncu kompleksne koacervacije so v tem eksperimentu nastale mikrokapsule z

nepopolno ovojnico (Slika 13). Koacervati so se neenakomerno nalagali okoli oljnih jeder v

emulziji. Opaziti je bilo možno ostanek zamreževala. Na podlagi tega opažanja bi lahko za

utrjevanje sten mikrokapsul uporabili manjši volumen 10 % raztopine tanina.


40

Slika 13: Disperzija mikrokapsuliranega rastlinskega olja, eksperiment 4 (povečava 40-krat)

Eksperiment 5

Uporabljene so bile enake količine kemikalij kot v predhodnih eksperimentih. Manjše

spremembe so bile uvedene glede uporabljene opreme. Poleg segrevanja je tokrat potekalo

tudi mešanje z magnetnim mešalom do faze hlajenja. Jedrni material (eterično olje sivke)

smo tri minute emulgirali z magnetnim mešalom pri 200 obr/min v bistri vodni raztopini

želatine. V fazi emulgiranja ni bilo opaziti penjenja zaradi drugačnega načina mešanja.

Hitrost mešanja je bila privzeta iz originalnega postopka, kjer so uporabili turbinsko mešalo.

Emulziji olje v vodi smo ob stalnem mešanju (400 obr/min) nato dodali vodno raztopino

karboksimetil celuloze. Po dodatku po kapljicah 10 % CH3COOH (aq) in destilirane vode je

pH vrednost padla na 3,9. Potrebno je bilo uravnavanje pH vrednosti sistema na 4,5 z 10 %

NaOH (aq). Koacervacija je nato potekala 30 minut ob mešanju emulzije z magnetnim

mešalom (400–650 obr/min) in vzdrževanju temperature približno 50 oC. Fazi hlajenja in

zamreževanja sta potekali po enakem postopku kot pri eksperimentu 4. Nastala je gostejša

disperzija z neuporabljenimi delci stenskega materiala, ki se ni v celoti naložil na oljna jedra

(Slika 14).

Slika 14: Disperzija mikrokapsuliranega eteričnega olja, eksperiment 5 (povečava 40-krat)


41

4.3. Navodila za delo učitelja

Naslov eksperimenta

Mikrokapsuliranje eteričnih olj s kompleksno koacervacijo

Novi ključni pojmi

mikrokapsule,

stenski material (želatina in karboksimetil celuloza),

jedrni material (eterično olje sivke),

emulgiranje,

koacervacija,

hidratacijski ovoj,

koloidno bogata faza,

zamreževanje.

Stopnja

Eksperiment je primeren za osnovno šolo. Vključimo ga lahko kot ponovitev kisikove in

dušikove skupine organskih spojin pri pouku kemije v 9. razredu. Eksperiment se lahko

vključi v naravoslovno-tehnični dan, saj je možna medpredmetna povezava z

gospodinjstvom. Lahko se izvaja v okviru izbirnih predmetov Kemija v življenju in Poskusi v

kemiji, kjer se obravnavajo eterična olja.

Predznanja

Učenci vedo, da so :

kationi pozitivno nabiti delci, anioni pa negativno nabiti delci,

ogljikovi hidrati sestavljeni iz več med seboj povezanih monosaharidov, npr. glukoznih

enot, z glikozidno vezjo,

beljakovine zgrajene iz aminokislin, ki se med seboj povezujejo z peptidno vezjo.

Učenci poznajo :

nastanek ionske in kovalentne vezi,

pH-lestvico, ki jo uporabljajo kot merilo za oceno kislosti in bazičnosti raztopin,


42

kemijsko reakcijo nevtralizacije, pri kateri nastaneta sol in voda,

pojma raztopine in topnost snovi,

funkcionalne skupine kisikovih organskih spojin, ki se nahajajo tudi v eteričnih oljih,

osnovne lastnosti in funkcije ogljikovih hidratov ter beljakovin,

osnovne eksperimentalne tehnike (merjenje volumna, segrevanje, mešanje).

Učenci so sposobni urejati in analizirati preproste tabele podatkov (Zupančič Brouwer in

Vrtačnik, 1995).

Učni cilji

Učenci:

ponovijo in utrdijo znanja o ionih, nevtralizaciji, topnosti snovi, ogljikovih hidratih in

beljakovinah,

spoznajo zgradbo mikrokapsul,

spoznajo in razumejo pojem koacervacije,

razumejo privlak med molekulami želatine in karboksimetil celuloze,

spoznajo in razumejo nastanek koloidno bogate faze - koacervatov,

razumejo pomen zamreževanja sten mikrokapsul,

razvijajo sposobnost opazovanja,

uporabljajo laboratorijske spretnosti pri izvedbi eksperimenta.

Način izvedbe

Eksperiment od učencev zahteva natančnost in dobro razvite osnovne laboratorijske

spretnosti. Zato je priporočljivo, da ga učenci izvajajo v dvojicah ali v skupinah s tremi učenci,

ki jih učitelj sestavi tako, da v vsako skupino dodeli vsaj enega učenca z dobro razvitimi

laboratorijskimi spretnostmi. Tako se učenci učijo medsebojnega sodelovanja in pomoči v

skupini ter s tem dosegajo uspešne rezultate.


43

Čas

Za izvedbo eksperimenta in optimalne rezultate je potrebna minimalno blok ura (strnjenih 90

minut). Večina časa je namenjena eksperimentalnemu delu učencev. Priporočljiva je izvedba

v okviru kemijskega krožka in naravoslovno-tehničnega dneva, kjer je na razpolago več

časa.

Zaščita in varnost

Učenci pri delu v šolskem laboratoriju nosijo zaščitno haljo, zaščitna očala in zaščitne

rokavice. Seznanimo jih z delovanjem kuhinjskega mešalnika, ki ga bodo uporabljali pri

svojem delu. Opozorimo jih, naj ves čas mešanja z eno roko držijo kuhinjski mešalnik, z

drugo roko pa čašo z emulzijo, saj bi se lahko zaradi intenzivnosti mešanja čaša premaknila.

Mešanje naj prekinejo za kratek čas med določanjem pH vrednosti sistema s pH lističem – v

tem času naj bo mešalnik izklopljen. Med mešanjem naj ne segajo z rokami v čašo. Če se

pojavijo nepravilnosti pri delovanju kuhinjskega mešalnika, naj ga takoj izklopijo. Steklene

čase lahko nadomestimo tudi s plastičnimi posodami manjšega volumna, ki jih uporabljamo v

gospodinjstvu. Tako zagotovimo še varnejše delo. Pozorni smo, da učenci pravilno

uporabljajo kapalke pri dodajanju ocetne kisline v emulzijo. Učence opozorimo, da vse

reakcijske produkte zavržejo v pripravljene posode za odpadke. Na koncu

eksperimentalnega dela jih opozorimo, da pravilno izključijo vse naprave in si umijejo roke.

Potrebščine (za dvojico ali skupino)

500 ml čaša,

300 ml čaša,

večja kadička,

steklene palčke in kapalke,

termometer,

kuhinjska lopatka,

električni kuhinjski mešalnik,

pH lističi,


mikroskop (za več dvojic).


44

Kemikalije (za dvojico ali skupino) Piktogrami o kemijski varnosti

200 ml destilirane vode za razredčevanje, 80

ml za nabrekanje želatine in 80 ml za

pripravo raztopine karboksimetil celuloze

Snov ni nevarna.

10 g kislinsko obdelane želatine Snov ni nevarna.

3,33 g karboksimetil celuloze Snov ni nevarna.

50 ml eterično olje sivke

10 % CH3COOH (aq),

10% NaOH (aq),

30 ml 10 % tanina (aq) Snov ni nevarna.

led Snov ni nevarna.

Priprava kemikalij

Na plastične pladnje (za dvojice ali skupine) predhodno pripravimo označene čase s:

a) 3,33 g CMC/80 ml destilirane vode,

b) 10 % CH3COOH (aq),

c) 10 % NaOH (aq),

d) 30 ml 10 % tanina (aq).

Pred izvedbo eksperimenta 10 g želatine nabrekamo eno uro v 80 ml destilirane vode (za

dvojico ali skupino). Učenci lahko takoj pričnejo s segrevanjem želatine in jim tako

omogočimo več časa za nadaljnje eksperimentalno delo.


45

Vodenje laboratorijske aktivnosti

Pogovor in razlaga pred eksperimentalnim delom:

Učencem razložimo, da se mikrokapsule uporabljajo v mnogih izdelkih iz vsakdanjega

življenja. Zagotovo so že opazili samokopirni papir, dišeče robčke, tekstilije in kreme

prijetnega vonja, ki imajo podaljšano delovanje. Ti izdelki vsebujejo mikrokapsule – s prostim

očesom nevidne delce, ki so sestavljeni iz jedra in ovojnice, kot na primer jajce, ki je

sestavljeno iz rumenjaka in beljaka (jedro) ter apnenčaste lupine (ovojnica).

Učencem povemo, da bodo pri izdelavi mikrokapsul kot jedrni material uporabljali eterično

olje sivke, ki je zmes naravnih hlapnih spojin prijetnega vonja. Za zaščitno steno oziroma

ovojnico bodo uporabili želatino in karboksimetil celulozo, ki se bosta zaradi različnega

naboja med seboj povezali v prozorno, gelu podobno snov, ki jo znanstveno imenujemo

koacervat. Želatina je beljakovina, sestavljena iz aminokislin, povezanih s peptidno vezjo.

Nastane z delno hidrolizo živalskega kolagena. Nabreka v hladni vodi, v vroči vodi je

popolnoma topna. Kot želirno sredstvo se uporablja tudi pri pripravi različnih jedi. Za pripravo

karboksimetil celuloze uporabljajo celulozo, ki je strukturni polisaharid sestavljen iz med

seboj povezanih mnogih glukoznih enot. V postopku koacervacije naravnamo pogoje tako,

da se molekule želatine s pozitivnim nabojem približajo in šibko povežejo z molekulami

karboksimetil celuloze, ki nosijo negativni naboj ter izoblikujejo ovojnico okoli oljnih kapljic v

vodi.

Učencem razložimo, da je kompleksna koacervacija ena najstarejših metod

mikrokapsuliranja. Sledi razlaga faz v postopku koacervacijskega mikrokapsuliranja:

Eterično olje sivke emulgiramo v vodni raztopini želatine (prvi koloid – makromolekula, ki bo

imela prebitek pozitivnih nabojev). Pri tem v vodnem okolju nastajajo majhne oljne kapljice, ki

so bodoča jedra mikrokapsul. Nastali emulziji dodamo vodno raztopino karboksimetil

celuloze (drugi koloid, ki nosi negativni naboj). Z dodajanjem 10 % CH3COOH (aq) in

destilirane vode znižujemo pH na 4,5. Takrat makromolekule želatine pridobijo prebitek

pozitivnega naboja, da delno nevtralizirajo negativni naboj karboksimetil celuloze. Pri tem se

hidratacijski ovoj (ovoj vodnih molekul okrog nabitih delcev) stanjša in nastajajo koacervatne

kapljice (koloidno bogata faza), ki se nalagajo okrog oljnih jeder. Makromolekule želatine in

karboksimetil celuloze se privlačijo, kar povzroči prehajanje v koloidno bogato fazo, ki je

podobna gelu. Sledi utrjevanje tekoče koacervatne stene mikrokapsul z zniževanjem

temperature in zamreževanjem stene mikrokapsul z raztopino tanina.

Učence opozorimo, da so pri dodajanju ocetne kisline še posebej pozorni in natančni, saj

mora biti pH natančno določen, če želimo, da koacervacija uspešno poteče.


46

Kot oporo za razlago in boljšo predstavo učencev lahko uporabimo Shemo 7.

Shema 7: Poenostavljena shema štirih faz koacervacije: emulzija olja v vodi, sprožitev koacervacije, nalaganje koacervatov na oljne kapljice, utrjevanje sten mikrokapsul

Učencem je potrebno razložiti vse ključne pojme, ki jih morajo razumeti za uspešno izvedbo

eksperimenta. Z vidika učenca lahko pride do nejasnosti glede nadzorovanega sproščanja

aktivnih snovi iz mikrokapsul, zato je potrebno pojasniti tudi različne mehanizme sproščanja

aktivnih snovi.

Interakcija učitelj – učenec

Med eksperimentalnim delom učence opazujemo in jih opozarjamo na morebitne napake.

Opozarjamo jih, da so pri delu natančni, pravilno ravnajo s kemikalijami, vzdržujejo mešanje

disperzije ves čas postopka in pozorno opazujejo spremembe, ki se dogajajo pri dodajanju

posameznih sestavin v sistem in spremembe zapisujejo na delovni list.

Priporočljivo je opazovanje procesa koacervacije na mikroskopski ravni. Učenca v dvojici

uravnata ustrezno pH vrednost sistema. Eden učenec z našo pomočjo pripravi preparat s

kapljico njune disperzije in si pod mikroskopom ogleda nalaganje koacervatov na oljna jedra,

drugi učenec medtem s kuhinjskim mešalnikom meša disperzijo. Učenca nato vlogi

zamenjata. Tako zagotovimo boljše razumevanje koacervacije in preverimo, če je uspešno

potekla. V primeru neuspešne koacervacije, učenca eksperiment opustita.

Pričakovani rezultati

Tabela 1: Rezultati eksperimenta


47

Faze postopka Opažanja Sklepi

Nabrekanje želatine Po eni uri so zrna želatine

nabrekla. Volumen želatine

je v primerjavi s prvotno

suho želatino povečan.

Želatina ima sposobnost

vezave vode, zato nabrekne.

Posledično je tudi volumen

nabrekle želatine večji.

Segrevanje želatine Pri temperaturi 50 oC se

želatina raztopi in nastane

bistra rumena raztopina.

Pri segrevanju nastane bistra

koloidna raztopina želatine.

Pri temperaturi nad 50 oC gel

postopno prehaja v sol

stanje.

Emulgiranje eteričnega

olja

Nastane emulzija olje-v-vodi,

vidna kot motna rumenkasta

emulzija.

Opazimo lahko tudi večje

kapljice olja in posamezne

zračne mehurčke.

Olje se z vodo ne meša in

plava na vodi, ker ima

manjšo gostoto kot voda.

Majhne kapljice olja se z

mešanjem razporedijo

(emulgirajo) v vodi.

Večje kapljice olja in

posamezni zračni mehurčki

so posledica neustreznega

mešanja.

Koacervacija S pH lističi določimo pH

disperzije, ki je od 6 do 9.

Z dodatkom 10 % CH3COOH

(aq) in destilirane vode

znižamo pH na 4,5.

Volumen disperzije

povečamo z razredčevanjem

z vodo.

Z znižanjem pH vrednosti

sprožimo koacervacijo.

Poteče delna nevtralizacija

nasprotnih nabojev,

hidratacijski ovoj se stanjša

in nastajajo koacervatne

kapljice, ki se nalagajo okrog

oljnih jeder.

Razredčevanje z destilirano

vodo olajša koacervacijski

proces.

Ohlajanje disperzije Ohlajanje z ledeno kopeljo

povzroči hitro zniževanje

temperature. Pri mešanju

ohlajene disperzije opazimo,

da se v manjši meri zgosti.

Nižanje temperature do 10 oC

povzroča želiranje tekoče

koloidne stene mikrokapsul.

Manjša zgostitev disperzije je

posledica želiranja

neporabljenega stenskega

materiala.

Zamreževanje sten

mikrokapsul

Po dodatku zamreževala

opazimo rjavo obarvano

disperzijo mikrokapsul.

Rjavo obarvanje je posledica

dodane raztopine tanina.

Nastanejo mikrokapsule s

čvrsto koacervatno ovojnico.


48

Tabela 2: Rezultat eksperimenta (slika mikrokapsul pod svetlobnim mikroskopom)


Odgovori na vprašanja

1. Kaj so mikrokapsule?

Mikrokapsule so majhni delci, ki so sestavljeni iz jedra in ovojnice, kot na primer jajce, ki je

sestavljeno iz rumenjaka in beljaka (jedro) ter apnenčaste lupine (ovojnica).

2. Na embalaži eteričnega olja sivke je naslednji znak:

Katera trditev velja za snov, ki je označena s tem znakom za nevarne snovi?

Obkroži črko pred pravilnim odgovorom.

a) Snov je eksplozivna.

b) Snov je strupena.

c) Snov je jedka.

d) Snov je vnetljiva.

Pravilni odgovor je d.


49

3. Kaj je emulzija?

Emulzija je zmes dveh tekočin, ki se med seboj ne mešata. Ena tekočina je dispergirana v

drugi v obliki kapljic.

4. Kako sprožimo proces koacervacije?

Proces koacervacije sprožimo z razredčevanjem z vodo in z uravnavanjem pH.

5. Koacervacija poteče pri pH 4,5. Kako bi se pri tem obarval lakmusov papir?


a) modro,

b) rumeno,

c) rdeče,

d) zeleno.

Pravilni odgovor je c.

6. Zakaj je potrebno zamreževanje ohlajene stene mikrokapsul?

Nastala koacervatna stena mikrokapsul je mehka in slabo obstojna, zato jo je potrebno utrditi

z raztopino tanina.


50

4.4. Delovni list za učenca

Mikrokapsuliranje eteričnega olja s kompleksno koacervacijo

1. Namen eksperimenta

Pogosto smo v stiku z različnimi odišavljenimi izdelki z nadzorovanim sproščanjem vonja, kot

so kozmetični izdelki, odišavljene tekstilije in dišeči papirni izdelki. Vzrok za nadzorovano

sproščanje vonja so mikrokapsule. Namen eksperimenta je izdelati mikrokapsule z eteričnim

oljem po koacervacijskem postopku.

2. Teoretična izhodišča

Mikrokapsule so zelo majhni delci, sestavljeni iz jedra in ovojnice, kot na primer jajce, ki je

sestavljeno iz rumenjaka in beljaka (jedro) ter apnenčaste lupine (zaščitna stena). Po

velikosti so mikrokapsule 100-krat do 1000-krat manjše od 1 mm.

Kompleksna koacervacija je ena najstarejših metod za izdelavo mikrokapsul. Jedrni material

(eterično olje sivke) emulgiramo v vodni raztopini želatine. Nastali emulziji dodamo vodno

raztopino karboksimetil celuloze. Z dodajanjem 10 % CH3COOH (aq) in destilirane vode

znižujemo pH na 4,5. Pri tem poteče nevtralizacija nasprotnih nabojev dveh koloidov:

pozitivno nabitih molekul želatine in negativno nabitih molekul karboksimetil celuloze.

Nastajajo koacervatne kapljice (koloidno bogata faza), ki se nalagajo okrog oljnih jeder. Z

ohlajevanjem in zamreževanjem utrdimo stene nastalih mikrokapsul.

3. Naloga

Pri izvedbi eksperimenta spremljajte glavne faze mikrokapsuliranja eteričnega olja sivke in

opažanja ter sklepe zapisujte v pripravljeno tabelo. Končni rezultat eksperimenta si oglejte

pod mikroskopom in svoja opažanja skicirajte. Na koncu z vprašanji preverite svoje znanje.

ovojnica

jedro


51

4. Potrebščine in kemikalije

5. Zaščita in varnost pri delu

Pri delu nosite zaščitno haljo, zaščitna očala in zaščitne rokavice. Natančno poslušajte in

upoštevajte navodila učitelja. Med mešanjem ne segajte z rokami v čašo; z eno roko trdno

držite kuhinjski mešalnik, z drugo roko pa čašo z emulzijo. Med določanjem pH vrednosti s

pH lističem mešanje za kratek čas prekinite. Če se pojavijo nepravilnosti pri delovanju

kuhinjskega mešalnika, ga takoj izklopite. Vse reakcijske produkte zavrzite v pripravljene

posode za odpadke. Preden laboratorij zapustite, izklopite vse naprave, ki ste jih pri delu

uporabljali in si umijte roke.

6. Potek dela po stopnjah

1. Nabrekanje

želatine

10 g kislinsko obdelane želatine smo predhodno eno uro

nabrekali v 80 ml destilirane vode.

2. Segrevanje

želatine

Pripravimo vodno kopel. Nabreknjeno želatino segrejemo na 50 oC, da se raztopi. Z vodno kopeljo vzdržujemo temperaturo

sistema 50 oC ves čas postopka.

3. Emulgiranje

eteričnega olja

Eterično olje sivke 3 minute emulgiramo v vodni raztopini

želatine ob mešanju s kuhinjsko lopatko.

Potrebščine Kemikalije

500 ml čaša,

300 ml čaša,

večja kadička,

steklene palčke in kapalke,

termometer,

kuhinjska lopatka,

električni kuhinjski mešalnik,

magnetno mešalo ali kuhalna

plošča,

pH lističi.

destilirana voda,

10 g kislinsko obdelane želatine,

3,33 g karboksimetil celuloze,

50 ml eteričnega olja sivke,

10 % CH3COOH (aq),

10 % NaOH (aq),

10 % tanina (aq),

led.


52

4. Koacervacija Emulziji ob stalnem mešanju s kuhinjskim mešalnikom v najnižji

prestavi dodamo raztopino karboksimetil celuloze (3,33 g/ 80 ml

destilirane vode).

S kapalko po kapljicah dodajamo 10 % CH3COOH (aq),

postopno razredčujemo z destilirano vodo (200 ml) in hkrati

preverjamo pH s pomočjo pH lističev. Uravnavanje pH vrednosti

na 4,5 sproži koacervacijo, ki poteka ob mešanju emulzije s

kuhinjskim mešalnikom v najnižji prestavi in vzdrževanju

temperature približno 50 oC, 45 minut.

5. Ohlajanje

disperzije

Hladno vodo nalijemo v večjo kadičko in vanjo postavimo čašo z

disperzijo. V kadičko postopno dodajamo led. Z ledeno kopeljo

temperaturo znižujemo do 10 oC (maksimalno 30 minut) in med

tem mešamo s kuhinjskim mešalnikom.

6. Zamreževanje

sten

mikrokapsul

Ohlajeni disperziji pri 10 oC dodamo 30 ml 10 % raztopine tanina

ob mešanju s kuhinjskim mešalnikom 15 minut ter pri sobni

temperaturi še 15 minut.

7. Rezultati

Tabela 1: Rezultati eksperimenta

Faze postopka Opažanja Sklepi

nabrekanje želatine

segrevanje želatine

emulgiranje eteričnega olja

koacervacija

ohlajanje disperzije

zamreževanje sten

mikrokapsul


53

Tabela 2: Rezultat eksperimenta (mikroskop)


Ob pomoči učiteljice pripravi preparat

in si nastale mikrokapsule oglej pod

mikroskopom.

Opomba: Natančno opazuj nastale mikrokapsule pod mikroskopom in videno skiciraj.

8. Vprašanja

1. Kaj so mikrokapsule?

2. Na embalaži eteričnega olja sivke je naslednji znak:

Katera trditev velja za snov, ki je označena s tem znakom za nevarne snovi?


a) Snov je eksplozivna.

b) Snov je strupena.

c) Snov je jedka.

d) Snov je vnetljiva.


54

3. Kaj je emulzija?

4. Kako sprožimo proces koacervacije?

5. Koacervacija poteče pri pH 4,5. Kako bi se pri tem obarval lakmusov papir?


a) modro,

b) rumeno,

c) rdeče,

d) zeleno.

6. Zakaj je potrebno zamreževanje ohlajene stene mikrokapsul?


55

5. Zaključek

V okviru diplomskega dela smo razvili prilagojen in poenostavljen postopek za

mikrokapsuliranje eteričnih olj s kompleksno koacervacijo želatine in karboksimetil celuloze

za izvedbo v šolskem laboratoriju. Šolski eksperiment je bil pripravljen na osnovi

laboratorijskega postopka mikrokapsuliranja evgenola s kompleksno koacervacijo želatine in

karboksimetil celuloze (Boh, 1986; Voda, 1998). Prilagoditev postopka je obsegala

kemikalije, opremo in izvedbo.

Izvedenih je bilo pet eksperimentov. Kot najbolj uspešen se je izkazal eksperiment 3, na

osnovi katerega je bil pripravljen optimiziran postopek. Za stenski material mikrokapsul smo

uporabili želatino in kaboksimetil celulozo. Koloida sta bila v razmerju 3:1. Eterično olje sivke

smo uporabili za jedrni material. Navedene kemikalije niso toksične in niso nevarne za

zdravje učencev, zato jih nismo nadomestili. V primerjavi z originalnim postopkom je

emulgiranje potekalo 3 minute ročno – s pomočjo kuhinjske lopatke, kar je omogočilo

nastanek večjih oljnih jeder, posledično večje mikrokapsule in manjše vnašanje zraka v

sistem. Razen v fazi emulgiranja smo za mešanje uporabili kuhinjski mešalnik v najnižji

prestavi. Za uravnavanje pH smo uporabljali 10 % CH3COOH (aq) in 10 % NaOH (aq).

Raztopini sta razredčeni, zato učenci lahko rokujejo z njima ob upoštevanju navodil učitelja.

Dokazali smo tudi, da je koacervacija uspešna že pri temperaturi 50 °C in času 30 minut.

Ohlajanje disperzije smo pospešili z ledeno kopeljo. Temperaturo smo v 30 minutah znižali

na 10 °C. Zamreževanje ohlajenih sten mikrokapsul je učinkovito potekalo 30 minut z

raztopino tanina, ki ni toksična, v primerjavi s formaldehidom, ki so ga uporabili v originalnem

postopku. Rezultat najuspešnejše izvedenega eksperimenta so bile enojedrne mikrokapsule

limonastih oblik, ki so imele dobro vidno prosojno koacervatno ovojnico in zaščitno

koacervatno steno.

Prilagojeni postopek mikrokapsuliranja eteričnih olj se lahko vključuje v šolske in obšolske

dejavnosti. Poenostavljeni postopek mikrokapsuliranja s koacervacijo bi lahko izvajali v

šolskem laboratoriju kot ponovitev in nadgradnjo znanja o beljakovinah in ogljikovih hidratih

pri pouku kemije v 9. razredu. Priporočljiva je izvedba eksperimenta v okviru naravoslovno-

tehničnega dneva, ker je na voljo več časa. V primeru, da bi hoteli izvesti eksperiment v eni

učni uri, bi morali faze postopka skrajšati, s tem pa ne bi dosegli optimalnih rezultatov. Šolski

eksperiment je možno izvesti tudi pri pouku izbirnih predmetov (npr. Poskusi v kemiji in

Kemija v življenju, ki sta izbirna predmeta v povezavi s kemijo). V okviru teh predmetov se

pozornost nameni tudi eteričnim oljem, zato bi lahko učenci izdelali mikrokapsule z različnimi


56

eteričnimi olji, ki bi jih pridobili sami iz rastlinskih virov. Z mentorjem pri kemijskem krožku

lahko učenci pripravijo tudi raziskovalno nalogo na temo koacervacijskega mikrokapsuliranja

eteričnih olj, kjer postopek podrobneje preizkusijo in globlje razumejo.

Za učence je bil izdelan delovni list, ki jim služi kot vodilo skozi eksperimentalno delo ter za

zapisovanje opažanj in sklepov, do katerih pridejo. Z dodatnimi vprašanji na koncu

delovnega lista preverijo svoje znanje. Poleg delovnega lista za učence so bila oblikovana

navodila za delo učitelja, ki so temelj in pomoč za vodenje aktivnosti pri pouku.

Tabela 9: Faze poenostavljenega in optimiziranega postopka v obliki slik

Nabrekanje želatine

V 80 ml destilirane vode nabrekamo 10,00 g kislinsko obdelane želatine eno uro.

Slika 15: Nabrekanje želatine

Segrevanje želatine

Nabreklo želatino segrejemo na 50 oC, da iz gela preide v sol stanje.

Slika 16: Segrevanje želatine


57

Emulgiranje eteričnega olja

Jedrni material (eterično olje) 3 minute emulgiramo ob mešanju s kuhinjsko lopatko.

Slika 17: Emulgiranje eteričnega olja

Koacervacija

Emulziji ob stalnem mešanju s kuhinjskim mešalnikom v najnižji prestavi dodamo pripravljeno raztopino karboksimetil celuloze (3,33 g/ 80 ml destilirane vode). Pazljivo uravnavamo pH sistema na 4,5 z 10 % CH3COOH (aq), kar sproži koacervacijo. Poteka ob mešanju emulzije s kuhinjskim mešalnikom in vzdrževanju temperature približno 50 oC, 45 minut.

Slika 18: Koacervacija


58

Ohlajanje disperzije

V fazi hlajenja temperaturo postopno znižujemo z ledeno kopeljo 30 minut.

Slika 19: Ohlajanje disperzije

Zamreževanje sten mikrokapsul

Ovojnice nastalih

mikrokapsul

zamrežimo z

dodatkom 30 ml

10 % raztopine

tanina ob

mešanju s

kuhinjskim

mešalnikom pri

temperaturi 10 oC,

15 minut ter pri

sobni temperaturi

še 15 minut.

Slika 20: Zamreževanje z raztopino tanina


59

6. Literatura

1. Adam, K.L. (2006). Lavender production, products, markets, and entertainment farms.

Pridobljeno 15. 7. 2014 s http:// Composition of lavenders and lavandins cultivated in

Turkey 679 attra.ncat.org/attra-pub/lavender.html

2. Agricultural Research Service. (2000). Pridobljeno 12. 7. 2014 s http://www.arsgrin.-

gov/duke/

3. Bakkali, F., Averbeck, S., Averbeck, D. in Idaomar, M. (2008). Biological effects of

essential oils a review. Food and Chemical Toxicology, 46(2), 446–475. Pridobljeno

13.7.2014 s http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17996351

4. Balti, R., Jridi, M., Sila, A., Souissi, N., Nedjar-Arroume, N., Guillochorn, D. in Nasri,

M. (2011). Extraction and functional properties of gelatin from the skin of cuttlefish

(Sepia officinalis) using smooth hound crude acid protease-aided process. Food

Hydrocolloids, 25, 943–950.

5. Barrow, C., Nolan, C. in Jin, Y. L. (2007). Stabilization of highly unsaturated fatty

acids and delivery into foods. Lipid Technology, 19, 108–111.

6. Benito-Ruiz, P., Camacho-Zambrano, M. M., Carrillo-Arcentales, J. N., Maestanza-

Peralta, M. A., Vallejo-Flores, C. A., Vargas-López, S. V., Villacis-Tamayo, R. A. in

Zurita-Gavilanes, L. A. (2009). A randomized controlled trial on the efficacy and safety

of a food ingredient, collagen hydrolysate, for improving joint comfort. International

Journal of Food Sciences and Nutrition, 60(S2), 99–113.

7. Bodvik, R., Dedinaite, A., Karlson, L., Bergström, M., Bäverbäck, P., Pedersen, J.,

Edwards, L., Karlsson, G., Varga, I. in Claesson, P. (2008). Agregation and network

formation of aqueous methylcellulose and hydroxypropylmethylcellulose solutions.

Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 354, 162–171.

8. Boh, B. (1986). Mikroenkapsulacija olj s koacervacijo (Magistrska naloga).

Biotehniška fakulteta, Ljubljana.

9. Boruvkova, K. in Wiener, J. (2011). Water absorption in carboxymethyl cellulose.

AUTEX Research Journal, 11(4), 110–113. Pridobljeno 3. 6. 2014 s http://www.autex-

rj.com/cms/zalaczone_pliki/4_0019_11.pdf


60

10. Boyer, R. (2005). Temelji biokemije. Ljubljana: Študentska založba.

11. Brodsky, B., Werkmeister, J. A. in Ramshaw, A. M. (2004). Collagens and Gelatins.

Pridobljeno 12. 7. 2014 s http://www.wileyvch.de/books/biopoly/pdf_v08/vol08_07.pdf

12. Burdock, G. A. (1998). Fenaroli’s Handbook of Flavor Ingredients. Florida: CRC

Press.

13. Burjandze, T. V. (2000). New analysis of the phylogenetic change of collagen

thermostability. Biopolymers, 53, 523–528.

14. Cavanagh, H. in Wilkinson, J. M. (2002). Biological activities of lavender essential oil.

Phytotheraphy Research, 16, 301–308. Pridobljeno 3.6.2014 s http://jonnsaroma-

therapy.com/pdf/Cavanagh_Biological_Activities_of_Lavender_Oil_2002.pdf

15. Cheng, H. N. in Biswas, A. (2011). Chemical modification of cotton-based natural

materials: products from carboxymethylation. Carbohydrate Polymers, 84, 1004–

1010. Pridobljeno 3.6. 2014 s http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/-

S0144861710010477

16. Chourpa, I., Ducel, V., Richard, J., Dubois, P. in Boury, F. (2006). Conformational

modifications of a gliadin and globulin proteins upon complex coacervates formation

with gum Arabic as studied by Raman microspectroscopy. Biomacromolecules, 7(9),

2616–2623.

17. Clarke, S. (2008). Essential Chemistry for Aromatherapy. Oxford: Churchill

Livingstone.

18. Clasen, C. in Kulicke, W. M. (2001). Determination of viscoelastic and rheo-optical

material functions of water-soluble cellulose derivatives. Progress in Polymer

Science, 26, 1839–1919. Pridobljeno 3.6.2014 s http://www.sciencedirect.com/-

science/article/pii/S0079670001000247

19. Da Porto, C., Decori, D. in Kikic, I. (2009). Flavour compounds of Lavandula

angustifolia L. to use in food manufacturing: comparison of three different extraction

methods. Food Chemistry, 112, 1072–1078.

20. Damlin, P., Mikkola, J. P. in Salmi, T. (2010). Characterization of hardwood-derived

carboxymethylcellulose by high pH anion chromatography using pulsed amperometric

detection. Cellulose chemistry and tehnology, 44, 65–69. Pridobljeno 3.6.2014 s

http://www.cellulosechemtechnol.ro/pdf/CCT44,1-3%20(2010)/P.65-69.pdf


61

21. Deasy, P. B. (2007). Microencapsulation and related drug process. Journal of

Pharmaceutical Sciences, 74(10), 1141.

22. Dickinson, E. in Lopez, G. (2001). Comparison of the emulsifying properties of fish

gelatin and commercial milk proteins. Journal of Food Science, 66, 118–123.

23. Dickinson, E. (2009). Hydrocolloids as emulsifiers and emulsion stabilizers. Food

Hydrocolloids, 23, 1473–1482. Pridobljeno 5.6. 2014 s http://ac.els-

cdn.com/S0268005X08001902/1-s2.0-S0268005X08001902-

main.pdf?_tid=882ac782-3029-11e4-9745-

00000aab0f6c&acdnat=1409391746_36016f076eb2bc8a879520942125de70

24. Dubey, R., Shami, T. C. in Bhasker, R. (2009). Microencapsulation Tehnology and

Applications. Defence Science Journal, 59(1), 82–95.

25. Eterična olja (2008). KemInfo. Pridobljeno s 5.6. 2014 s http://www.kii.ntf.uni-

lj.si/keminfo/

26. Frugier, D. in Audebert, R. (1994). Interaction between oppositely charged low

ionicdensity polyelectrolytes: complex formation or simple mixture? V P.L. Dubin, J.

Bock, R. Davis, D.N. Schulz, C. Thies, Macromolecular Complexes in Chemistry and

Biology (str. 135–149). Berlin Heidelberg: Springer Verlag.

27. Gao, Y. (2003). Effect of Carboxymethyl Cellulose (CMC) on the Physico-Chemical

Properties of Masa/Water Mixtures. (Power Point). Pridobljeno 12. 7. 2014 s

http://fst.osu.edu/vodovotz/downloads/DEFENSE_PRESENTATION_Yani.pdf

28. Ghosh, S. K. (2006). Functional coatings and microencapsulation: a general

perspective. V Swapan Kumar Ghosh, Functional Coatings (str. 1–28). Wiley-VCH

Verlag GmbH & Co. KGaA.

29. Gomez-Guillen, M. C., Gimenez, B., Lopez-Caballero, M. E. in Montero, M. P. (2011).

Functional and bioactive properties of collagen and gelatin from alternative sources: a

review. Food Hydrocolloids, 25(8), 1813–1827.

30. Haas, C. D. (2001). Lavender – The Most Essential Oil. Essendon North, Vic: Pennon

Publishing.

31. Heinze, T. in Koschella, A. (2005). Carboxymethyl ethers of cellulose and starch – a

review. Macromolecular Symposia, 223, 13–39.


62

32. Hercules Incorporated. (1999). AQUALON Sodium Carboxymethylcellulose.

Pridobljeno 12. 7. 2014 s http://www.brenntagspecialties.com/en/downloads/Prod-

ucts/Multi_Market_Principals/Aqualon/Aqualon_CMC_Booklet.pdf

33. ISI (2011). Isi web of knowledge. Pridobljeno 3.6.2014 s http://pcs.webofknow-

ledge.com/

34. Karim, A. A. in Bhat, R. (2008). Gelatin alternatives for the food industry: recent

developments, challenges and prospects. Trends in Food Science & Technology, 19,

644–656.

35. Kasankala, M. L., Xue, Y., Weilong, Y., Hong, D. S. in He, Q. (2007). Optimization of

gelatin extraction from grass carp (Catenopharyngodon idella) fish skin by response

surface methodology. Bioresource Tehnology, 98(17), 3338–3343.

36. Kim, N. S. in Lee, D. S. (2002). Comparison of different extraction methods for the

analysis of fragrances from Lavandula species by gas chromatography – mass

spectrometry. Journal of Chromatography A, 982, 31–47. Pridobljeno 9.7.2014 s

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021967302014450

37. Kukovič, M., Knez, E. in Pipal, V. (1998). Mikrokapsule za tekstilno industrijo.

Tekstilec, 41(7–8), 225–230.

38. Lazarini, F. in Brenčič, J. (2004). Splošna in anorganska kemija. Ljubljana: Fakulteta

za kemijo in kemijsko tehnologijo.

39. Leclercq, S., Harlander, K. R. in Reineccius, G. A. (2009). Formation and

characterization of microcapsules by complex coacervation with liquid or solid aroma

cores. Flavour and Fragrance Journal, 24, 17–24.

40. Lis-Balchin, M. in Hart, S. (1999). Studies on the mode of action of the essential oil of

lavender (Lavandula angustifolia P. Miller). Phytother Research, 13, 540–542.

Pridobljeno s 9.7.2014 s http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10479772

41. Lis-Balchin, M. (2002). Lavender: The genus Lavandula. New York: CRC Press.

42. Lobo, L. (2002). Coalescence during emulsification. 3. Effect of gelatin on rupture and

coalescence. Journal of Colloid and Interface Science, 254(1), 165–174.

43. Luque de Castro, M. D., Jimenez-Carmona, M. M. in Fernandez-Perez, V. (1999).

Towards more rational techniques for the isolation of valuable essential oils from

plants. Trends in analytical chemistry, 18(11), 708–716.


63

44. Masango, P. (2005). Cleaner production of essential oils by steam distillation. Journal

of Cleaner Production, 13, 833–839. Pridobljeno 9.7.2014 s http://www.science-

direct.com/science/article/pii/S0959652604000654

45. McGimpsey, J.A. in Porter, N.G. (1999). Lavender: A growers guide for commercial

production. New Zealand: Institute for Crop and Food Research Limited.

46. Means, G. E. in Feeney, R. E. (1971). Chemical Modification of Proteins. Holden-Day

Inc.,San Francisco, 35–51.

47. Milanović, J., Petrović, L., Sovilj, V. in Katona, J. (2013). Complex coacervation in

gelatin/sodium caseinate mixtures. Food Hydrocolloids, 37, 196–202. Pridobljeno

27.5. 2014 s http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0268005X13003330

48. Morimura, S., Nagata, H., Uemura, Y., Fahmi, A., Shigematsu, T. in Kida, K. (2002).

Development of an effective process for utilization of collagen from livestock and fish

waste. Journal Process Biochemistry, 37(12), 1403–1412.

49. Park, K. in Yeo, Y. (2007). Microencapsulation technology. V A. Swarbric,

Encyclopedia of Pharmaceutical Technology (str. 2315–2327). New York: Informa-

healthcare.

50. Patil, R. D., Mark, J. E., Apostolov, A., Vassileva, E. in Fakirov, S. (2000).

Crystallization of water in some crosslinked gelatins. European Polymer Journal,

36(5), 1055–1061.

51. Paul, J. P., Brophy, J. J., Goldsack, R. J. in Fontaniella, B. (2004). Analysis of volatile

components of Lavandula canariensis (L.) Mill., a Canary Islands endemic species,

growing in Australia. Biochemical Systematics and Ecology, 32, 55–62.

52. Petrič, A. in Kočevar, M. (2010). Organska kemija: Praktikum. Ljubljana: Fakulteta za

kemijo in kemijsko tehnologijo.

53. Piccaglia, R., Marotti, M., Giovanelli, E., Deans, S. G. in Eaglesham, E. (1993).

Antibacterial and antioxidant properties of Mediterranean aromatic plants. Industrial

Crops and Products, 2(1), 47–50. Pridobljeno 9.7.2014 s http://www.science-

direct.com/science/article/pii/0926669093900107

54. Rao, V. in Pandey, D. (2006). Extraction of essential oil and its applications.

Pridobljeno 10. 7. 2014 s http://ethesis.nitrkl.ac.in/4292/1/Extraction_of_Essential.pdf


64

55. Reese, E. T., Siu, R. G. H. in Levinson, H. S. (1950). The Biological Degradation of

Soluble Cellulose Derivatives and its Relationship to the Mechanism of Cellulose

Hydrolysis. Journal of Bacteriology, 59, 485–497. Pridobljeno 12.7.2014 s

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC385789/

56. Ristorcelli, D., Tomi, F. in Casanova, J. (1998). 13C-NMR as a tool for identification

and enantiomeric defferentiation of major terpenes exemplified by the essential oil of

Lavandula stoechas L. ssp. stoechas. Flavour & Fragrance Journal, 13(3), 154–158.

57. Rouatbi, M., Dugenoy, A. in Giampaoli P. (2007). Extraction of the essential oil of

thyme and black pepper by superheated steam. Journal of food engineering, 78,

708–714.

58. Schmitt, C., Sanchez, C., Desobry-Banon, S. in Hardy, J. (1998). Structure and

technofunctional properties of protein-polysaccharide complexes: A review. Critical

Reviews in Food Science and Nutrition, 38, 689–753.

59. Schrieber, R. in Gareis, H. (2007). Gelatin handbook. Theory and industrial practice.

Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.

60. Silva, M. G. d. V., Matos, F. J. d. A., Roberto, P., Lopes, O., Silva, F. O. in Holanda,

M. T. (2004). Composition of essential oils from three ocimum species obtained by

steam and microwave distillation and supercritical CO2 extraction. ARKIVOC, Issue in

Honor of Prof. Otto Gottlieb, 6, 66–71. Pridobljeno 10.7. 2014 s http://www.arkat-

usa.org/get-file/19788/

61. Singh, V. in Ahmed, S. (2014). Carboxymethyl cellulose-gelatin-silica nanohybrid: An

efficient carrier matrix for alpha amylase. International Journal of Biological

Macromolecules, 67, 439–445.

62. Stankovič Elesini, U., Knez, E. in Leskovšek, M. (2004). Vgrajevanje mikrokapsul v

tekstilna vlakna. Tekstilec, 47(5–6), 175–184. Pridobljeno 23.5.2014 s http://www.te-

kstilec.si/wp-content/uploads/2013/01/Vgrajevanje-mikrokapsul-v-tekstilna-vlakna.pdf

63. Svete, J. (1999). Preparativna organska kemija. Pridobljeno 10. 7. 2014 s

http://www.shrani.si/-f/1F/7H/3kjXnjpy/preparativna-organska-ke.pdf

64. Ofori, R. A. (1999). Preparation of gelatin from fish skin by an enzyme aided process.

Pridobljeno 12.7.2014 s http://www.collectionscanada.gc.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape2/-

PQDD_0029/MQ64420.pdf


65

65. Učni načrt. Program osnovna šola. Kemija. (2011). Pridobljeno 10. 7. 2014 s

http://www.mss.gov.si/fileadmin/mss.gov.si/pageuploads/podrocje/os/devetletka/pred

meti_obvezni/Kemija_obvezni.pdf

66. Učni načrt. Program osnovna šola. Kemija-izbirni predmeti. (2005). Pridobljeno

10.7.2014 s http://www.mizs.gov.si/fileadmin/mizs.gov.si/pageuploads/podrocje-

/os/devetletka/predmeti_izbirni/Kemija_izbirni.pdf

67. Vaje iz farmacevtske tehnologije 2. (2000). Pridobljeno 10. 7. 2014 s http://www.ffa.-

unilj.si/fileadmin/homedirs/11/Predmeti/Farmacevtska_tehnologija_2/Skripta_FT2.pdf

68. Venkata Naga Jyothi N., Muthu Prasanna, P., Narayan Sakarkar, S., Surya Prabha,

K., Seetha Ramaiah, P. in Srawan, G. Y. (2010). Microencapsulation techniques,

factors influencing encapsulation efficiency. Journal of Microencapsulation, 27(3),

187–197.

69. Vilstrup, P. (2001). Microencapsulation of food ingredients. England: Leatherhead

Publishing.

70. Voda, K. (1998). Izolacija in mikrokapsuliranje evgenola s kompleksno koacervacijo

(Diplomsko delo). Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo, Ljubljana.

71. Vold, R. D. in Vold, M. J. (1983). Colloid and Interface Chemistry. London: Addison-

Wesley.

72. Xing, F., Cheng, G., Yang, B. in Ma, L. (2004). Microencapsulation of Capsaicin by

the Complex Coacervation of Gelatin, Acacia and Tannins. Journal of Applied

Polymer Science, 91, 2669–2675.

73. Zupančič Brouwer, N. in Vrtačnik, M. (1995). Eksperimentalna organska kemija.

Ljubljana: Založba M&N.

74. Zupančič Brouwer, N. in Boh, B. (1996). Metode utrjevanja želatinskih mikrokapsul.

Farmacevtski vestnik, 47(4), 433–447.

75. Zvonar, A. in Gašperlin, M. (2011). Pregled metod izdelave mikrokapsul za

farmacevtsko uporabo. Farmacevtski vestnik, 62 (3), 131–146.


66

Documents

Mikrokapsuliranje eteričnih olj s koacervacijskim postopkom v …pefprints.pef.uni-lj.si/2403/1/diplomsko_delo.pdf · Ključne besede: kemija, šolski laboratorij, mikrokapsule,