月見(jiàn)草油微乳體系的微觀結(jié)構(gòu)研究

吳紅艷，孫長(zhǎng)豹，劉寧，許英一，劉然

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，乳品科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150030；2.齊齊哈爾大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，黑龍江齊齊哈爾 161006）

月見(jiàn)草油微乳體系的微觀結(jié)構(gòu)研究

吳紅艷1,2，孫長(zhǎng)豹2，劉寧1*，許英一2，劉然2

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，乳品科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150030；2.齊齊哈爾大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，黑龍江齊齊哈爾 161006）

采用差示掃描量熱法鑒定微乳的類型及微乳中水存在狀態(tài)；通過(guò)對(duì)不同組分中蘇丹Ⅱ熔點(diǎn)測(cè)定，推斷體系中蘇丹Ⅱ存在位置；通過(guò)透射電鏡觀察微乳形態(tài)；采用電導(dǎo)法劃分微乳液類型。結(jié)果表明，微乳液為均勻球狀液滴。通過(guò)電導(dǎo)法可將微乳分為W/O微乳區(qū)、O/W微乳區(qū)、LC液晶區(qū)和B.C.雙連續(xù)區(qū)。不同類型的微乳熱分析曲線不同，10∶1微乳液隨水分含量的增高體系由W/O型微乳液轉(zhuǎn)變?yōu)镺/W型微乳；體系中水存在狀態(tài)由束縛水過(guò)渡到自由水。7∶3微乳含水量小于30%時(shí)熱分析曲線無(wú)明顯改變。蘇丹Ⅱ在水包油型微乳中被包封在月見(jiàn)草油中。

微乳；月見(jiàn)草油；微觀結(jié)構(gòu)；差示掃描量熱法；電導(dǎo)法

月見(jiàn)草油是由月見(jiàn)草種子經(jīng)低溫壓榨精制而成。月見(jiàn)草油中主要含有不飽和脂肪酸，如亞油酸、α-亞麻酸、γ-亞麻酸等營(yíng)養(yǎng)成分[1]，具有降低血脂、血糖、抗氧化和抗炎作用[2-3]。微乳液是兩種互不相溶的物質(zhì)在界面膜的作用下形成熱力學(xué)穩(wěn)定的、低黏度的、各向同性的、透明或半透明的均相分散體系。以月見(jiàn)草油為油相制備食品級(jí)微乳，其營(yíng)養(yǎng)成分更易于被吸收利用，也可作為食品功能因子載體，提高機(jī)體利用率[4-5]。目前導(dǎo)電性、黏度、顯微成像、熱分析、紅外光譜等分析技術(shù)已被應(yīng)用在納米級(jí)系統(tǒng)相行為和微觀結(jié)構(gòu)研究中[6-7]。Yaghmur等采用差式掃描量熱法（Differential scanning calorimetry，DSC）研究低溫下含有丙二醇、非離子型表面活性劑微乳體系多組分行為[8]。Thanasukarn等將DSC法用于檢測(cè)結(jié)晶區(qū)熔融相變，并分析固體脂肪比例或乳液中冰晶比例[9]。Bauduin等研究反相SDS微乳的組成和結(jié)構(gòu)對(duì)電導(dǎo)率影響[10]。Destrée等使用透射電子顯微鏡觀察粒子形態(tài)及大小[11]。秦娟等通過(guò)透射電鏡觀察輔助研究微乳液的油水分離機(jī)理[12]。

本文研究以月見(jiàn)草油為油相，Tween80和月桂酸為表面活性劑的微乳液微觀結(jié)構(gòu)。分別使用電導(dǎo)法、負(fù)染色透射電鏡法及差示掃描量熱法研究微乳液的結(jié)構(gòu)及性能。為考查月見(jiàn)草油微乳液對(duì)藥物包封情況，試驗(yàn)中以包封油溶性色素蘇丹Ⅱ?yàn)槔?，分析微乳載體性質(zhì)、探究蘇丹Ⅱ存在位置。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

Tween80、月桂酸、蘇丹Ⅱ、磷鎢酸（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；月見(jiàn)草油（長(zhǎng)白山保護(hù)開(kāi)發(fā)區(qū)長(zhǎng)白工坊生態(tài)產(chǎn)品有限公司）；試驗(yàn)用水為超純水。

H-7650透射電子顯微鏡（日本HITACHI公司）；BS124S型電子天平（北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司）；Q-20DSC差示掃描量熱儀（美國(guó)TA公司）；C-MAG HS 4數(shù)顯型磁力攪拌器（德國(guó)IKA）；DL-360E型智能超聲波清洗器（江蘇省昆山市超聲儀器有限公司）；Heal Force PW系列超純水器（力新儀器上海有限公司）；DDSJ-308A型電導(dǎo)率儀（鄭州博科儀器設(shè)備有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1月見(jiàn)草油微乳制備

以Tween80與月桂酸質(zhì)量比為10∶1配制混合表面活性劑，將二者在恒溫磁力攪拌器上充分混勻。分別以混合表面活性劑與月見(jiàn)草油按質(zhì)量比為10∶1，8∶1，6∶1，4∶1，7∶3混合并在恒溫磁力攪拌器上進(jìn)行攪拌（以下分別稱作10∶1，8∶1，6∶1，4∶1，7∶3微乳），控制溫度為25℃，邊攪拌邊向其中緩慢滴加水，同時(shí)觀察燒杯中液體的變化。當(dāng)體系變得澄清透明，且使用激光筆平行光入射后激光成束，光感強(qiáng)烈、不分散，即形成微乳液。

將過(guò)量的蘇丹Ⅱ溶解于月見(jiàn)草油中，離心取上層清液。以含有蘇丹Ⅱ的月見(jiàn)草油為油相按上述方法制備含蘇丹Ⅱ的微乳液。

1.2.2 熱分析

1.2.2.1微乳液的DSC分析

分別取10 mg不同配方的微乳放入液體鋁盒中稱重然后加蓋密封。升溫速率為10℃·min-1，溫度范圍為-40～40℃，樣品皿為標(biāo)準(zhǔn)液體鋁制坩堝，用液固通用壓蓋機(jī)（美國(guó)Perkin—Elmer公司）壓制。在參比側(cè)放置與樣品皿相同的空皿作為對(duì)照參比。

1.2.2.2包封蘇丹Ⅱ微乳的熱分析

精密稱取約10 mg的月見(jiàn)草油和蘇丹Ⅱ混合物、水和蘇丹Ⅱ混合物、以含有蘇丹Ⅱ的月見(jiàn)草油為油相制備的微乳、以月見(jiàn)草油為油相，用含有蘇丹Ⅱ的水滴加制備的微乳，分別裝入液體鋁制坩堝壓蓋，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行測(cè)試。同時(shí)精密稱取2 mg蘇丹Ⅱ粉末于固體坩堝中在相同條件下進(jìn)行測(cè)量，空白鋁皿為參比。熱分析條件為氣氛：高純氮?dú)?；升溫速率?0℃·min-1；溫度范圍：20～200℃。

1.2.3 電導(dǎo)率測(cè)量

將一定量的月見(jiàn)草油和混合表面活性劑混合，在25℃下，固定磁力攪拌器轉(zhuǎn)速，將DDSJ-308A型電導(dǎo)率儀的電極放入微乳液中，邊攪拌邊滴加純水，同時(shí)測(cè)定體系電導(dǎo)率。待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后記錄其數(shù)值，同時(shí)記錄此時(shí)的滴加水量。電導(dǎo)率測(cè)量范圍為0～1.999×105μS·cm-1，精確度為±0.5%。

1.2.4 微乳電鏡觀察

采用透射電鏡觀察微乳形態(tài)。將相應(yīng)的微乳稀釋100倍，滴加約2 μL在銅網(wǎng)上，自然晾干，用2%磷鎢酸進(jìn)行負(fù)染，15 min后吸取多余液體上電鏡觀察其形態(tài)。

1.2.5 數(shù)據(jù)分析

每個(gè)試驗(yàn)均進(jìn)行3次平行試驗(yàn)，采用Origin8.5，Excel等軟件對(duì)每個(gè)樣品進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)取3次平行試驗(yàn)的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 Tween80/月桂酸/月見(jiàn)草油/水微乳體系微觀結(jié)構(gòu)的DSC研究

按照油（O）與水（W）的比例不同，微乳液分為油包水型（W/O）微乳液、水包油型（O/W）微乳液和雙連續(xù)型（B.C.）微乳液三種基本結(jié)構(gòu)。對(duì)于W/O型微乳液，油作為連續(xù)相，微乳液中水與其他組分相互作用較強(qiáng)；而O/W型微乳液，水作為連續(xù)相，所占比例較大，體系中油與表面活性劑緊密結(jié)合。

微乳體系中各組成成分即單質(zhì)水、月見(jiàn)草油、混合表面活性劑（月桂酸和Tween80）的DSC圖譜見(jiàn)圖1?？芍?，在-40～40℃溫度范圍內(nèi)月見(jiàn)草油、混合表面活性劑的DSC曲線平滑，未出現(xiàn)較大熱峰值，而單質(zhì)水在0℃時(shí)有明顯吸熱峰，對(duì)應(yīng)是自由水在升溫過(guò)程中吸收熱量導(dǎo)致熱焓值變化。因此圖2中出現(xiàn)吸熱峰均可歸于樣品加熱過(guò)程中固體水融化時(shí)吸收熱量。對(duì)于10∶1、8∶1、6∶1、4∶1等O/W型微乳，DSC曲線呈現(xiàn)出大而尖銳的吸熱峰，與單質(zhì)水的DSC曲線相似，其對(duì)應(yīng)的溫度也與自由態(tài)水的融化溫度相近，但二者并不重合，隨微乳中含油量增高（從10∶1到4∶1）DSC曲線在0℃附近變化趨勢(shì)越平緩，說(shuō)明微乳體系中表面活性劑與水和油存在相互作用，影響水溶解和結(jié)晶。而7∶3為W/O型微乳，水被包裹在界面膜內(nèi)，DSC曲線平滑，在0℃附近未見(jiàn)峰值出現(xiàn)。因此在0℃附近存在吸收峰是DCS法區(qū)分微乳類型的關(guān)鍵。

2.1.2 DSC法考查微乳液中水存在狀態(tài)

當(dāng)水分子接近乳化液界面膜時(shí)，其物理化學(xué)性質(zhì)就會(huì)發(fā)生變化，這一部分水稱為界面水或附著水（包括結(jié)合水）。這部分水分子所占比例很小，與界面水相比自由水在熱力學(xué)（如熔點(diǎn)、熱焓值、熱容量等）、流變學(xué)和動(dòng)力學(xué)方面都會(huì)發(fā)生變化，因此采用熱分析法分析檢測(cè)出微乳液中不同狀態(tài)水含量變化。

10∶1的O/W型微乳含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別在5%～80%時(shí)微乳液的DSC圖譜見(jiàn)圖3。當(dāng)含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)在5%～30%時(shí)，樣品DSC曲線無(wú)明顯吸熱峰，此時(shí)體系中的水為結(jié)合水和和少量束縛水，以表面活性劑親水基相連的結(jié)合水和界面水形式存在，水與表面活性劑相互作用較強(qiáng)，看不見(jiàn)單獨(dú)的水的融化峰，此時(shí)微乳介于油包水和液晶相之間，油作為連續(xù)相而水被包裹在內(nèi)相。隨著水含量增加，分散相水滴增大，自由水越多。含水量50%時(shí)-5℃出現(xiàn)吸熱峰，說(shuō)明在30%～50%，體系中束縛水含量越多，形成游離的自由水，峰值溫度趨向于自由水熔點(diǎn)0℃。當(dāng)含水量大于50%時(shí)，明顯的吸熱峰出現(xiàn)在0～10℃附近，這是微乳中自由水融化溫度，隨水含量增加，峰開(kāi)始溫度向右偏移，放熱峰面積逐漸增大，說(shuō)明微乳液中自由水含量逐漸增加，此時(shí)體系隨著水量的增加逐漸轉(zhuǎn)變成水包油型微乳液。

圖1 微乳中不同組分的DSC圖譜Fig.1 DSC themorgrams of various components of microemulsion

圖2 不同配方的微乳液DSC圖譜Fig.2 DSC themorgrams of different formulations of microemulsion

而在相對(duì)應(yīng)的圖4中7∶3微乳的DSC圖譜中可以看出，當(dāng)體系含水量在小于30%時(shí)，DSC譜圖沒(méi)有呈現(xiàn)明顯的吸熱峰，這也是W/O微乳的特征圖譜。當(dāng)含水量達(dá)到30%時(shí)，DSC圖譜開(kāi)始呈現(xiàn)較小的吸熱峰，即體系束縛水含量增多，隨著水量的逐漸增加微乳中水的存在狀態(tài)也由束縛水向自由水轉(zhuǎn)化。由于7∶3微乳不是U型微乳，不能無(wú)限稀釋，因此隨著水分的增大微乳液出現(xiàn)渾濁，黏度加大，體系已經(jīng)失去微乳特征，由W/O型微乳過(guò)渡到乳濁液。體系中的表面活性劑的量明顯不足，水以游離的狀態(tài)分散在油中，所以DSC曲線上可以看到自由水的吸熱峰，而且隨著水量的增加峰面積也逐漸增大。因此采用差示掃描量熱法（DSC）可以測(cè)定出水在微乳液中的存在狀態(tài)[13-15]，也可判斷出微乳液的類型和結(jié)構(gòu)，但是不能用此方法判斷此液體是否為微乳液。

圖3 不同含水量的水包油型微乳（10∶1）的DSC圖譜Fig.3 DSC themorgrams of various content of water in microemulsion(10∶1)

圖4 不同含水量的油包水型微乳（7∶3）的DSC圖譜Fig.4 DSC themorgrams of various content of water in microemulsion(7∶3)

2.1.3 水包油型月見(jiàn)草油微乳熱分析表征

對(duì)逆變器與DC/DC的級(jí)聯(lián)系統(tǒng)建立MATLAB/Simulink仿真模型，其中電感值設(shè)置為4 mH，電容值設(shè)置為8 000 μF，內(nèi)阻0.044 Ω，電池側(cè)直流電壓為1 100 V，直流環(huán)節(jié)側(cè)的期望電壓設(shè)置為1 500 V。

DSC可以測(cè)定多種熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)，例如比熱容、轉(zhuǎn)變熱等，也可用來(lái)表征微乳液形成過(guò)程中混合物各組分的相互作用，進(jìn)而分析微乳液的結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)中以包封油溶性色素蘇丹Ⅱ?yàn)槔瑢?duì)微乳液的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

圖5 不同組分中蘇丹Ⅱ的DSC圖譜Fig.5 DSC thermograms of different components

圖6中顯示單質(zhì)蘇丹Ⅱ的熔點(diǎn)為166.35℃。將蘇丹Ⅱ分別溶于月見(jiàn)草油中和水中時(shí)，蘇丹Ⅱ的熔點(diǎn)分別是166.18℃和164.78℃，與單質(zhì)蘇丹Ⅱ的熔點(diǎn)相比分別下降0.17℃和1.57℃。說(shuō)明油和水對(duì)蘇丹Ⅱ熔點(diǎn)確有影響，而且不同物質(zhì)影響程度不同。按1.2.1的方法制備包封蘇丹Ⅱ的6∶1微乳，將含有蘇丹Ⅱ的微乳進(jìn)行熱分析。結(jié)果顯示微乳液中蘇丹Ⅱ的熔點(diǎn)為166.67℃，與單質(zhì)蘇丹Ⅱ的熔點(diǎn)相差0.32℃，與油中的蘇丹Ⅱ熔點(diǎn)比較接近，相差0.49℃，而與水中的蘇丹Ⅱ熔點(diǎn)相差較大為1.89℃。由此可以分析月見(jiàn)草油微乳液中蘇丹Ⅱ的存在位置應(yīng)在微乳的油相中。

圖6 不同組分的DSC圖譜的局部放大圖Fig.6 DSC thermograms and its local enlarge graphs near the endothermic peak of different components

2.2 Tween80/月桂酸/月見(jiàn)草油/水微乳體系微觀結(jié)構(gòu)的電導(dǎo)研究

2.2.1 含水量對(duì)微乳電導(dǎo)率的影響

研究表明電導(dǎo)行為是微乳的重要性質(zhì)之一，可以根據(jù)電導(dǎo)率變化考查微乳的相轉(zhuǎn)變[16-17]。試驗(yàn)中以月見(jiàn)草油為油相，Tween80和月桂酸為表面活性劑，以滴加水的方式制備微乳。隨著體系中水分含量的增大，微乳液由澄清變成渾濁，繼續(xù)滴加水，體系配方不同現(xiàn)象也不同：如澄清→渾濁，澄清→粘稠→渾濁，澄清→渾濁→粘稠→澄清。試驗(yàn)中可以通過(guò)現(xiàn)象來(lái)判斷相轉(zhuǎn)變點(diǎn)，同時(shí)也可通過(guò)電導(dǎo)率劃分微乳結(jié)構(gòu)。

圖7為表面活性劑與月見(jiàn)草油的比分別為4∶1、8∶1、10∶1、7∶3時(shí)測(cè)得的微乳液電導(dǎo)率隨水分含量變化的曲線。對(duì)應(yīng)微乳的結(jié)構(gòu)可以把曲線分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個(gè)區(qū)如圖7（a）。由圖可知隨著體系中水分含量的增加，四條曲線的變化趨勢(shì)基本相同。對(duì)于水包油型的微乳圖7中的（a～c），曲線開(kāi)始階段都顯示出一段平緩上升區(qū)（Ⅰ區(qū)），達(dá)到最高點(diǎn)后電導(dǎo)率突然變小，通過(guò)試驗(yàn)中可見(jiàn)，當(dāng)含水量小于15%時(shí)體系為透明溶液，之后隨著滴加水量的增加體系開(kāi)始變得渾濁，而含水量為20%時(shí)體系黏度最大，因此結(jié)合現(xiàn)象劃分出Ⅰ區(qū)即W/O區(qū)。含水量大于20%之后隨著水量的增加黏度逐漸減小，電導(dǎo)率呈線性上升，且隨著含油量的增高，斜率越來(lái)越小，雙連續(xù)相區(qū)也越來(lái)越窄。含水量達(dá)到60%～65%時(shí)，電導(dǎo)率達(dá)到最大值，此時(shí)體系又變得澄清透明轉(zhuǎn)變?yōu)镺/W型微乳。而對(duì)于7:3的微乳來(lái)說(shuō)含水量大于18%后體系則由粘稠逐漸變?yōu)槿榘咨煌该鞯娜闈嵋?。有研究認(rèn)為Ⅰ和Ⅱ區(qū)為W/O型微乳液，但由于試驗(yàn)中以長(zhǎng)鏈脂肪酸為油相，體系在進(jìn)入Ⅱ區(qū)時(shí)明顯表現(xiàn)出液晶狀的特點(diǎn)，因此將此區(qū)定為液晶相（LC）區(qū)。

2.2.2 制備溫度對(duì)微乳電導(dǎo)率的影響

前期研究表面溫度升高可提高微乳的形成速度，也可使難溶物質(zhì)的溶解度提高。但試驗(yàn)中所用表面活性劑Tween80屬于非離子表面活性劑，溶解度隨溫度的升高而降低。溫度升高到一定程度時(shí)會(huì)產(chǎn)生“起曇現(xiàn)象”，主要是由于Tween80與水分子之間形成的氫鍵作用強(qiáng)度減弱或發(fā)生斷裂，親水作用下降；溫度太低非離子表面活性劑也會(huì)自身聚集而產(chǎn)生混濁。因此試驗(yàn)通過(guò)電導(dǎo)率探討制備溫度對(duì)Tween80/月桂酸/水/月見(jiàn)草油四組分組成的體系微乳形成能力的影響。

圖7 含水量對(duì)微乳電導(dǎo)率的影響Fig.7 Effect of the water content on electrical conductivity of microemulsions

當(dāng)表面活性劑與月見(jiàn)草油的比為8∶1時(shí)，在25、45及65℃下制備可無(wú)限稀釋的微乳中水分含量隨電導(dǎo)率變化見(jiàn)圖8。由圖8可知，25℃電導(dǎo)率曲線呈現(xiàn)典型的滲濾電導(dǎo)特性。當(dāng)體系中水分含量較低時(shí)（小于15%），水滴彼此相距較遠(yuǎn)不能相連，微乳液的導(dǎo)電性由液滴（也就是油）的導(dǎo)電性決定，因此導(dǎo)電率低。當(dāng)含水量增到20%（25℃）時(shí)電導(dǎo)率曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)，此后開(kāi)始呈突然上升趨勢(shì)，這是由于體系中的液滴濃度增大，在油連續(xù)相中形成狹窄的水管或通道，開(kāi)始相連形成導(dǎo)電鏈，體系的電導(dǎo)率隨含水量的增加而快速上升，因此水分含量在0～15%形成的是W/O型微乳液。繼續(xù)增加水量液滴間距離減小由水滴到水分子簇，相互連接，電導(dǎo)率增加開(kāi)始變緩慢直至增至最高點(diǎn)（60%），此后的微乳液應(yīng)為O/W型狀態(tài)，包含連續(xù)相為水、月見(jiàn)草油為核、混合表面活性劑為界面膜。當(dāng)含水量在55%～60%，此時(shí)隨著含水量的增加電導(dǎo)率變化較小，Lada等認(rèn)為此時(shí)形成的是雙連續(xù)相，溶液處于油和水皆為局部連續(xù)的一種過(guò)渡態(tài)中間結(jié)構(gòu)為B.C.型（雙連續(xù)型）[18]。但在不同制備溫度下電導(dǎo)率曲線中有一段反常，隨著溫度升高曲線的拐點(diǎn)向后推遲，25、45、65℃所對(duì)應(yīng)的含水量分別為20%、30%和45%，隨著溫度升高體系的最黏稠點(diǎn)推后，即W/O型微乳的區(qū)域加大。這是因?yàn)闇囟壬邥?huì)使界面上的表面活性劑分子間距離增大，分子間的相互作用減弱，柔性增加，使黏度逐漸降低，有助于油包水微乳的形成。圖中還可看出在三種制備溫度下微乳電導(dǎo)率最大值均出現(xiàn)在水分含量60%處，這也與用相圖研究的結(jié)論一致，即制備溫度不會(huì)改變水包油微乳區(qū)的面積，可使微乳形成的速度明顯加快。

圖8 制備溫度對(duì)8∶1微乳電導(dǎo)率的影響Fig.8 Effect of operating temperature on electrical conductivity of microemulsions

2.3 Tween80/月桂酸/月見(jiàn)草油/水微乳體系微觀結(jié)構(gòu)的微觀形態(tài)觀察

成像技術(shù)成為表征微乳重要手段。Bouchemal等使用透射電子顯微鏡研究納米乳液的形態(tài)和結(jié)構(gòu)；增加分辨率和衍射模式的組合揭示乳液形式和大小[19]。由于7∶3的微乳加水稀釋后失去微乳特性，體系呈乳白色，變得不透明為乳濁液。而不稀釋的7∶3微乳粒子濃度大，體系黏度較大，無(wú)法進(jìn)行負(fù)染，因此試驗(yàn)只對(duì)可稀釋的4∶1和8∶1微乳進(jìn)行透射電鏡觀察。分別取不同配方的微乳液用純水稀釋100倍，經(jīng)磷鎢酸負(fù)染后，進(jìn)行對(duì)比觀察見(jiàn)圖9。

圖9 微乳的透射電鏡圖譜（放大倍率200000×）Fig.9 Electro-microscopic images of microemulsion

如圖9可見(jiàn)，通過(guò)透射電鏡掃描可觀察到微乳粒子形態(tài)大多呈現(xiàn)圓形，外層為水相，被磷鎢酸染成黑色，光線透不過(guò)去，內(nèi)部為油相，不會(huì)被磷鎢酸染色，光可以透過(guò)形成一個(gè)亮點(diǎn)，符合O/W型微乳的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。隨著微乳中月見(jiàn)草油含量的降低，粒徑分布更為均一。

3 討論

用差示掃描量熱法（DSC）得到曲線可測(cè)定水在微乳液中存在狀態(tài)，判斷微乳液的類型和結(jié)構(gòu)。通過(guò)測(cè)定微乳液過(guò)冷凝結(jié)過(guò)程或升溫熔解過(guò)程中溫度和熱焓值變化，比較微乳液中各種狀態(tài)水含量。此外該方法可優(yōu)化體系中各組分最佳配比，表征乳化液穩(wěn)定性等。對(duì)于月見(jiàn)草油微乳是由Tween80/月桂酸/月見(jiàn)草油/水四組分組成體系，體系中油、表面活性劑在-40～40℃之間熱焓值沒(méi)有明顯變化，而對(duì)于純水（自由水）的熔點(diǎn)為0℃，束縛水熔點(diǎn)為-10℃。即在升溫到0℃時(shí)固化自由水（冰）會(huì)吸收熱量轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)水，在DSC曲線上表現(xiàn)出明顯吸熱峰，束縛水在-10℃附近熱焓值會(huì)有明顯變化。因此根據(jù)DSC曲線形態(tài)可以判斷體系中水存在形式，判斷出微乳類型。試驗(yàn)中以月見(jiàn)草油微乳為載體包封蘇丹Ⅱ，此時(shí)微乳為五組分的復(fù)雜體系，各種物質(zhì)間相互作用組成穩(wěn)定均一的微乳體系。物質(zhì)間相互作用對(duì)蘇丹Ⅱ熔點(diǎn)會(huì)有一定影響，通過(guò)差式掃描量熱法對(duì)微乳進(jìn)行熱分析可證明微乳中不同的組分會(huì)改變蘇丹Ⅱ熔點(diǎn)，在水包油型微乳中蘇丹Ⅱ被包封在油相中。

電導(dǎo)是研究微乳液的重要方法之一，能夠反映微乳結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。因此可以采用電導(dǎo)率法研究微乳液的相行為及結(jié)構(gòu)變化。在O/W型微乳中由于水是連續(xù)相因而具有較高的電導(dǎo)率，油的導(dǎo)電性差使W/O型的微乳具有低電導(dǎo)率。介于這兩種結(jié)構(gòu)之間的雙連續(xù)相在電導(dǎo)性質(zhì)上表現(xiàn)出明顯突變。由于月見(jiàn)草油微乳中作為油相的月見(jiàn)草油屬于長(zhǎng)鏈脂肪酸，因此在微乳形成過(guò)程中出現(xiàn)液晶相（LC），由于黏度大、流動(dòng)性差，在電導(dǎo)率曲線上表現(xiàn)出低電導(dǎo)率。對(duì)于水包油型微乳從電導(dǎo)率隨增溶水量變化曲線可知隨微乳制備過(guò)程中水量增加，月見(jiàn)草油微乳結(jié)構(gòu)經(jīng)歷油包水型微乳液、液晶相、油水雙連續(xù)相和水包油型微乳轉(zhuǎn)變。對(duì)于油包水型7∶3微乳由于含油量增加則不能轉(zhuǎn)變成水包油型微乳，以多相的乳濁液形式存在。形貌規(guī)整和尺寸均一的納米粒子對(duì)其物理化學(xué)性質(zhì)具有重要影響，成像顯微技術(shù)可用來(lái)觀察納米乳液的大小、形狀和聚合納米乳液狀態(tài)。采用負(fù)染法通過(guò)透射顯微鏡可清晰觀測(cè)到微乳微觀結(jié)構(gòu)，但對(duì)于油包水型的微乳由于其黏度大，用水稀釋后會(huì)改變微乳狀態(tài)，因而不宜用此方法。

4 結(jié)論

通過(guò)微乳液的DSC曲線確定不同類型的微乳液及水存在狀態(tài)。對(duì)于10∶1微乳液當(dāng)水分含量小于20%時(shí)體系中的水主要為束縛水，形成W/O型微乳液，隨水含量增大體系中水存在狀態(tài)也由束縛水轉(zhuǎn)化為自由水。而對(duì)于7∶3微乳，水分含量小于30%體系中水主要為束縛水，當(dāng)水分含量大于30%時(shí)體系變得粘稠渾濁，已失去微乳液特征。對(duì)微乳熱分析表明微乳中不同組分會(huì)改變蘇丹Ⅱ熔點(diǎn)，在水包油型微乳中蘇丹Ⅱ是被包封在內(nèi)相月見(jiàn)草油中。通過(guò)對(duì)微乳體系的電導(dǎo)研究可知，對(duì)于10∶1～4∶1微乳液當(dāng)水分含量小于15%時(shí)形成W/ O型微乳液，隨著水含量的增大，體系逐漸過(guò)渡到為雙連續(xù)型微乳，水分含量大于65%時(shí)即轉(zhuǎn)變?yōu)镺/W型微乳液。而對(duì)于7∶3微乳，水分含量小于18%體系透明、穩(wěn)定為油包水型微乳，當(dāng)水分含量大于50%時(shí)體系轉(zhuǎn)變?yōu)槿闈嵋?。隨制備溫度升高，微乳速度明顯加快，油包水區(qū)域增大但不會(huì)改變水包油微乳區(qū)的面積。通過(guò)透射電鏡掃描可觀察到微乳粒子形態(tài)大多呈現(xiàn)圓形，分布較為均一。

[1]趙雅霞,張軍輝,劉玉平.月見(jiàn)草油中各成分分析[J].農(nóng)產(chǎn)品加工·學(xué)刊,2010(8):106-107.

[2]Kakutani S,Kawashima H,Tanaka T,et al.Uptake of dihomoγ-linolenic acid by murine macrophages increases series-1 prostaglandin release following lipopolysaccharide treatment[J]. Prostaglandins,Leukotrienes and Essential Fatty Acids,2010,83 (1):23-29.

[3]周同永,任飛,鄧?yán)?等.γ-亞麻酸及其生理生化功能研究進(jìn)展[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,39(3):53-58.

[4]Liu D,Kobayashi T,Russo S,et al.In vitro and in vivo evaluation of a water-in-oil microemulsion system for enhanced peptide intestinal delivery[J].The AAPS Journal,2013,15(1):288-298.

[5]王晶,劉寧.食品級(jí)番茄紅素微乳的質(zhì)量評(píng)價(jià)[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2012,5:11-16.

[6]Venturini C G,J?ger E,Oliveira C P,et al.Formulation of lipidcore nanocapsules[J].Colloids and Surfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects,2011,375(1):200-208.

[7]Budai M,Szabó Z,Zimmer A,et al.Studies on molecular interactions between nalidixic acid and liposomes[J].International Journal of Pharmaceutics,2004,279(1):67-79.

[8]Yaghmur A,Aserin A,Tiunova I,Garti N.Sub-zero temperature behaviour of non-ionic microemulsions in the presence of propylene glycol by DSC[J].Journal of Thermal Analysis and Calorimetry,2002,69(1):163-177.

[9]Thanasukarn P,Pongsawatmanit R,McClements D.Influence of emulsifier type on freeze-thaw stability of hydrogenated palm oil-in-water emulsions[J].Food Hydrocolloids,2004,18(6):1033-1043.

[10]Bauduin P,Touraud D,Kunz W,et al.The influence of structure and composition of a reverse SDS microemulsion on enzymatic activities and electrical conductivities[J].Journal of Colloid and Interface Science,2005,292(1):244-254.

[11]Destrée C,George S,Champagne B,et al.J-complexes of retinol formed within the nanoparticles prepared from microemulsions[J]. Colloid and Polymer Science,2008,286(1):15-30.

[12]秦娟,辛寅昌,馬德華.微乳液的油水分離和機(jī)理探討及應(yīng)用[J].化工學(xué)報(bào),2013,64(5):1797-1802.

[13]Koetz J,Bahnemann J,Kosmella S.Influence of a cationic polyelectrolyte on the inverse micellar region of the ternary system sulfobetaine/water/alcohol[J].Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry,2004,42(3):742-751.

[14]Raemy A,Nouzille C A,Frossard P,et al.Thermal behaviour of emulsifier-water systems studied by micro-DSC[J].Journal of thermal analysis and calorimetry,2005,80(2):439-443.

[15]Spernath A,Aserin A,Garti N.Phase transition induced by water dilution in phospholipid U-type food-grade microemulsions studied by DSC[J].Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2006,83(2):297-308.

[16]Bauduin P,Touraud D,Kunz W,et al.The influence of structure and composition of a reverse SDS microemulsion on enzymatic activities and electrical conductivities[J].Journal of Colloid and Interface Science,2005,292(1):244-254.

[17]Mo C,Zhong M,Zhong Q.Investigation of structure and structural transition in microemulsion systems of sodium dodecyl sulfonate+ n-heptane+n-butanol+water by cyclic voltammetric and electrical conductivity measurements[J].Journal of Electroanalytical Chemistry,2000,493(1):100-107.

[18]Lada A,Lang L,Zana R.Relation between electric percolation and rate constant for exchange of material between droplets in water in oil microemulsions[J].J Phys Chem,1989,93:10.

[19]Bouchemal K,Brian?on S,Perrier E,et al.Nano-emulsion formulation using spontaneous emulsification:solvent,oil and surfactant optimisation[J].International Journal of Pharmaceutics. 2004,280(1):241-251.

Study on the microcosmic structure of evening primrose oil microe-mulsion

WU Hongyan1,2,SUN Changbao2,LIU Ning1,XU Yingyi2,LIU Ran2(1.School of Food Science,Key Lab of Dairy Science,Ministry of Education,Northeast Agricultural University,Harbin 150030,China;2.School of Food and Biological Engineering,Qiqihar University,Qiqihar Heilongjiang 161006,China)

The structure and the structural transformation of the microemulsions were investigated by DSC method.The existing position of SudanⅡwas determined by melting point of the different component.The shape of microemulsions droplets was measured by transmission electron microscope（TEM）.The microstructures of microemulsions were determined through conductance.These results indicated that the microemulsions were partitioned as W/O,O/W,LC and B.C.microemulsion domains. Differential scanning calorimeter(DSC)curves were significantly different because of different type microemulsions.Along with the increase of water content,the systems inverted from water-in-oil to oil-in-water in 10∶1 microemulsion.As the water content is less than 30%,DSC curve did not change significantly in 7∶3 microemulsion.SudanⅡparticles were exsited in the oil phase of oil-in-water microemulsions.

microemulsions;evening primrose oil;microstructure;differential scanning calorimeter; conductometry

TS201.2

A

1005-9369（2014）05-0044-08

2013-12-03

黑龍江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（C201333）；黑龍江省普通高等學(xué)校農(nóng)產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放項(xiàng)目

吳紅艷（1969-），女，教授，博士研究生，研究方向?yàn)槭称坊瘜W(xué)與食品添加劑。E-mail:wuhonggang@sohu.com

*通訊作者：劉寧，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)闋I(yíng)養(yǎng)與黏膜免疫。E-mail:ningliu66@163.com

時(shí)間2014-5-19 11:26:25[URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20140519.1126.011.html

吳紅艷,孫長(zhǎng)豹,劉寧,等.月見(jiàn)草油微乳體系的微觀結(jié)構(gòu)研究[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2014,45(5):44-51.

Wu Hongyan,Sun Changbao,Liu Ning,et al.Study on the microcosmic structure of evening primrose oil microemulsion[J]. Journal of Northeast Agricultural University,2014,45(5):44-51.(in Chinese with English abstract)