微乳体系的制备及其稳定性研究进展

韩冰*,郑野,徐嘉,张天琪,韩春然*

(哈尔滨商业大学 食品工程学院,黑龙江 哈尔滨,150076)

摘 要 微乳是由水相、油相、表面活性剂与助表面活性剂在适当比例下混合,自发形成的一种透明或半透明、低黏度热力学稳定的油水混合系统。微乳除具有乳液的一般特性外,还具有粒径小、界面张力低、增溶能力强等显著优点,在工业、农业、日化、药物制剂及临床医学方面的应用日益广泛。该文通过概述微乳体系的特点、形成机理、制备方法及其在食品、药品领域的应用,以期为微乳体系在食品体系中的广泛应用提供基础参考。

关键词 微乳;机理;制备;稳定性;应用

微乳是一种热力学稳定体系,界面张力极低。HOAR等[1]在1943年首次报道了水、油、表面活性剂和助表面活性剂(一般为中等链长的醇)混合,能自发的形成透明或半透明的体系。1959年,这种体系被命名为“微乳状液”或“微乳”[2]。近年来,微乳被广泛应用于无机材料制备、生物催化、燃油、石油、制药和食品等多个领域[3-4]

微乳粒径一般为10~100 nm,属胶体分散体系,且乳滴呈球状,大小均匀,外观透明,加热或离心不能使微乳分层。微乳不但具有制备工艺简单、增溶效果好、缓释、生物利用度高等优点,还可以增大油相在水中的溶解度,提高载油量,在生物、食品、医药等各领域中展现出巨大的应用潜力[5-7]。然而,截至目前为止,微乳体系的相关文献较少,而且微乳在某些领域的应用还存在一些尚未解决的问题。因此,微乳的深入研究,对于扩大微乳在各个领域的应用范围,具有很大的实践意义。本文总结了微乳体系的类型、特点、形成机理、制备方法及其在食品、药品领域的应用,以期为微乳体系在食品体系中的广泛应用提供理论指导。

1 微乳概述

微乳与普通乳状液之间差异较大。普通乳状液不是热力学平衡体系,不均匀,外观不透明。而微乳属于热力学稳定体系,能够自发形成,质地均匀,微乳粒径一般<100 nm,外观为透明或半透明,离心稳定性好,不易分层。微乳的稳定性与胶束相似,但它们在本质上是2种不同的体系,主要是增溶程度上的差异。微乳、普通乳状液和胶束溶液的具体差异见表1。

表1 微乳、普通乳状液和胶束的性质比较[8-11]
Table 1 Comparison of the properties of microemulsion, ordinary emulsion and micelle

性质普通乳状液微乳胶束外观不透明透明或半透明透明粒子大小>0.1 μm0.01~0.1 μm<0.01 μm粒子形状球形球形稀溶液为球形,浓溶液可呈任何形状热力学稳定性不稳定稳定稳定透光性不透明透明或半透明透明表面活性剂用量少多浓度大于临界胶束浓度即可

微乳主要分为3种类型。(1)油包水(water/oil,W/O)型微乳,即水相分散在油相中的微乳,此时,表面活性剂和助表面活性剂相互混合构成的表面活性物质吸附在油水界面,一端作为极性端与水相连,一端作为非极性端与油相相连。水相与微乳之间的界面张力小,而水相和油相之间的界面张力大,因此,能够增加水溶性药物的给药时间,具有缓释效果。(2)水包油(oil/water,O/W)型微乳,即油相分散在水相中的微乳,这就能够提高亲脂性原料在水相中的溶解度。(3)双相连续型微乳。当油水两相比例适宜时,会形成双相连续型微乳。此时,水相包裹着部分油相,油相也可以与其他的油相组成连续相再将水相包围。微乳的3种基本结构如图1所示[12]

a-油包水型微乳;b-水包油型微乳;c-双相连续型微乳
图1 微乳的类型
Fig.1 Types of microemulsions

2 微乳形成机理

关于微乳液的自发形成,近年来,很多学者采用动力学和热力学理论对微乳的形成机理进行分析和阐明,但其具体内在机制争议较大。微乳形成原理主要有以下几种学说:双层膜理论、增溶理论、负表面张力理论、几何排列理论和R比理论,其中最为成熟的是R比理论。

2.1 双层膜理论

BOWCOTT等[10]认为在水-油-表面活性剂-助表面活性剂的复杂体系中,表面活性剂和助表面活性剂首先相互结合形成混合双层膜,然后吸附在油水界面上。由于双层膜具有较好的柔韧性,可以在油水界面弯曲,根据弯曲程度和弯曲方向的差异,可以得到不同类型的微乳。因此,表面活性剂和助表面活性剂的种类和添加量,对于微乳形成过程十分重要。一般来说,形成O/W型微乳所需的醇含量和表面活性剂含量较低,与此相反,只有添加大量的醇与表面活性剂才能制备出W/O型微乳。由双层膜理论可知,微乳形成的2个必备条件:一是大量表面活性剂和助表面活性剂形成混合双层膜并吸附在油水界面上;二是该油水界面具有较好的柔韧性[12]

2.2 增溶理论

DUN等[13]研究发现,将助表面活性剂添加至高浓度胶束中,胶束可以转换成微乳。而当溶液中表面活性剂浓度达到临界胶束浓度值时,则会形成胶束,此时,继续加入油脂,随着油脂溶解量的增加,胶束开始溶胀形成小液滴,进而形成微乳。而且,微乳和胶束在外观和稳定性方面具有部分相似的性质,一些学者认为,微乳的形成是由于胶束中水和油的溶解度增加造成的,所以,微乳也被称为“溶胀的胶束”或“增溶的胶束”[13]

2.3 负表面张力理论

GEORGE[14]研究发现,表面活性剂可以通过降低油水界面的张力形成稳定的界面膜,此时,助表面活性剂的添加,使得界面张力再次下降直至极低水平,表面张力甚至快速转化为负值。因为负表面张力理论上不存在,所以体系会自动调整使界面扩张,此时由于油水界面上的表面活性剂和助表面活性剂吸附,形成了微乳。在负表面张力原理学说中,助表面活性剂没有乳化作用,但能够大幅度提高表面活性剂的活性,加速微乳的形成。目前,这一假说主要有2个缺陷,一是某些情况下,即使只有表面活性剂而不加入任何助表面活性剂,也可以制备出微乳;二是即便某些表面活性剂具有极低的表面张力,可以使油水界面的表面张力瞬间达到负值,但仍然不会形成微乳[15]。尽管负表面张力原理学说存在缺陷,但仍在很大程度上丰富了微乳的形成机理。

2.4 几何排列理论

近年来,GU等[16]从双亲聚集物的几何结构出发,提出了几何排列理论,解释了界面膜的优先弯曲和微乳结构的问题。该理论认为,表面活性剂极性端的亲水基与水相连,非极性端如一些烷基链则与油相相连,形成分开的均匀界面。MITSOU等[17]从几何的角度,设定了填充系数V/aoLc,其中V是表面活性剂分子中烷基链的体积,ao是表面活性剂极性端的截面积,Lc是烷基链的长度。当V/aoLc=1时,油水界面是平的,体系为层状液晶相;当V/aoLc>1时,界面发生凸向油相的界面弯曲,形成W/O型微乳体系;当1/3<V/aoLc<1时,油水体系不需要加入助表面活性剂即可形成O/W型微乳体系。

2.5 R比理论

R比理论是从分子间相互作用来描述微乳形成的原理。SOLANS等[18]定义了内聚能比值R=(Aco-Aoo-ALL)/(Acw-Aww-AHH),并将其数值变化与微乳的结构和性质相关联。其中,Aco为表面活性剂亲油基与油分子间的内聚能;Aoo为油分子间的内聚能;ALL为亲油基间的内聚能;Acw为亲水基与水之间的作用能;Aww为水分子之间的作用能;AHH为亲水基间的内聚能。当R<1时,胶束膨胀成为O/W型微乳体系,并且随着R值的增大,油的增溶量也随之增加直至形成液晶相结构;当R>1时,形成W/O型微乳体系,并且随着R值的减小,水的增溶量和液滴半径都随之增大,当R值降至1时形成双连续相微乳体系。上述3种微乳相分别又被称为WinsorI型、WinsorⅡ型和WinsorⅢ型微乳体系[7]

3 微乳的制备方法

3.1 基于相图的自发乳化法

自发乳化法是通过绘制三元相图,找出微乳形成区域,确定微乳成分的用量,再从相图中确定合适的处方来制备微乳[18]。三元相图的制备方法有4种,即水滴定法、油滴定法、乳化剂滴定法和交替滴定法。水滴定法是将乳化剂和助乳化剂混合物采用磁力搅拌进行充分搅拌混匀,再与油相混合,此过程会有漩涡出现,在漩涡的不断振荡过程中逐步添加水,在体系由浑浊变为澄清的过程中,记录临界点时各组分的百分比。油滴定法是将乳化剂和助乳化混合物中加入水相,一同放置在磁力搅拌器下充分振荡混合,混匀后再加入油相。乳化剂滴定法是先将一定比例的水相和油相混合成乳浊液,再加入表面活性剂溶液。交替滴定法是在不断振荡过程中,向水中交替加入油相和混合乳化剂。

潘国梁等[19]对4种制备方法进行了比较,得出了如下结论。水滴定法在高水相区由于数据点的跨度大,所以得到数据较少,很难对整个相区域面积进行准确判断,所以此法测定结果不准确;油滴定法只有在含水量较大时才有灵敏变化的临界点,其他区域很难判断从澄清到浑浊的终点;乳化剂滴定法的临界点变化很好判断,而且在高水相区和高油相区数据点都较充分,所以这个方法误差较小,准确性较高;交替滴定法在高油相区的数据点较密集,但很难控制点与点之间的间距,会出现数据点拥挤或间距太大的情况;另外在制备吐温-80微乳相图时,乳化剂滴定法和交替滴定法在临界点的判断会有误差,因此如果使用高黏度乳化剂时,水滴定法或油滴定法判断得到的结果比较准确。

3.2 转相乳化法

转相乳化法是把W/O型乳化剂加入到油相中使其溶解或融化,在不断缓慢的搅拌下加入水相,随着加水量的增加,连续相发生了变化,由油相变为水相,形成了O/W型微乳。最初,溶有表面活性剂的油相中水量很少,当体系转变为表面活性剂-油-水液晶后,随着水相的持续加入,水包围着油相,成为连续相。其乳化过程如图2所示[20]

a-W/O型微乳;b-相反转过程;c-O/W型微乳
图2 W/O型微乳的乳化过程
Fig.2 Emulsification process of water-in-oil microemulsion

转相乳化法设备简单,操作方便,实验周期短,但此法制备的微乳性能受液滴大小、表面活性剂添加量及亲水疏水平衡值等因素的影响。习娟等[21]研究了乳化剂配比、添加量、乳化方式及乳化时间对微乳稳定性的影响,结果发现,当乳化剂添加量为4%,阴离子型乳化剂和非离子型乳化剂比例为1∶1,乳化3~4 h,采用转相乳化法可制得平均粒径为170 nm的稳定性良好的微乳。金永香等[22]阐述了采用转相乳化法制备水性环氧树脂微乳的研究进展,提出目前该领域存在对乳化剂要求苛刻、生产成本较高以及固化物性能有待突破等主要问题。

3.3 转相温度乳化法

转相温度乳化法是通过温度改变进而影响表面活性剂的自发曲率,使得体系发生相转变形成微乳。当温度升高时,表面活性剂的增溶模式发生改变,非离子型表面活性剂与水之间的氢键断裂,亲水性下降,形成双连续微乳,此时,原有的乳化性质发生改变使微乳发生相转变[23]

ANTON等[24]对转相温度乳化法制备乳液的过程进行了描述,这个过程包括4个步骤,如图3所示。当温度低于转相温度时,非离子表面活性剂主要表现出亲水性;随着温度的升高,表面活性剂亲水性减弱,亲油性增强,并逐渐被油所溶解;当温度为转相温度时,形成双连续相;当温度高于转相温度时,乳液发生反转,水分子均匀分散到亲油表面活性剂混合物中。

图3 转相温度乳化法制备微乳的过程[24]
Fig.3 Preparation of microemulsion by phase inversion temperature emulsification

采用转相温度乳化法制备固体脂质微粒液晶时,在发生相转变前会经历一个双连续相,双连续相有利于形成细小的粒子和液晶结构[25]。因此,转相温度乳化法与其他乳化法相比,形成的液晶结构形态较好,分布均衡,大小均匀,微乳分散度高,稳定性好。

4 微乳稳定性的影响因素

4.1 制备条件对微乳稳定性的影响

4.1.1 均质处理对微乳稳定性的影响

均质压力和均质时间对微乳的稳定性影响较大。赵剑等[26]在研究柴油微乳稳定性的影响因素时发现,随着均质压力的增加,微乳的稳定性出现了先增高后降低的趋势,这可能是由于低速旋转条件下,对流扩散不足以使较大颗粒的微乳混合均匀,随着均质压力的提高,涡流作用不但使微乳之间相互碰撞,还使得粒子粉碎变小,进而提高了微乳稳定性。但如果均质压力过高,在剧烈的搅拌作用下,搅拌器发生振动,对微乳的作用力不均匀,反而降低了微乳的稳定性。研究还发现,随着均质时间的增加,微乳的稳定性也呈现先增高后降低的趋势,这可能是因为随着乳化时间的延长,能够提高对流作用和涡流扩散作用,进而提高微乳的稳定性,体系达到动态平衡。乳化时间过长,剧烈的搅拌作用会破坏平衡体系,增加粒子间相互碰撞的几率,微乳稳定性反而会下降。

4.1.2 超声处理对微乳稳定性的影响

超声功率和超声处理时间对微乳的稳定性影响较大。田甜等[27]通过研究射流空化对大豆分离蛋白-磷脂酰胆碱乳化特性的影响。结果可知,随着超声功率的持续增加,微乳的稳定性出现先降低后升高的趋势。主要原因是,当超声功率较低时,微乳不会发生空化作用,微乳中的某些粒子在超声波作用下吸收能量,克服排斥力聚集成为较大的颗粒,此时颗粒分布不均匀,体系稳定性较差。而当超声功率>600 W时,微乳发生空化作用,微乳在剪切等作用力下粒径变小,分散度提高,稳定性提高[28]。而随着超声处理时间的延长,微乳的稳定性呈现出先升高后降低的趋势,这可能是由于超声波作用下,微乳中的液滴首先会发生破碎和合并两种作用,当超声处理时间为15 min时,体系达到平衡,此时微乳平均粒径最小,分散度最高,稳定性最好。如果超声处理时间过长,体系中的微粒吸收了多余的能量,平衡被破坏,稳定性下降[26]

4.1.3 温度对微乳稳定性的影响

李兆敏等[29]研究温度对CO2乳液微观稳定性的影响,结果可知,25 ℃的CO2乳液稳定性优于40 ℃的CO2乳液稳定性,即温度升高,稳定性下降。这可能是由于随着温度升高,分子运动加剧,聚合速度增加,此时液膜黏度和强度也随之下降,最终导致稳定性下降。

4.1.4 pH对微乳稳定性的影响

微乳在不同的pH条件下呈现不同的稳定性。枸杞色素微乳的理化稳定性研究表明,酸性条件下微乳的稳定性较差[30]。白藜芦醇在不同pH的微乳体系降解过程符合二级动力学方程,由实验结果可知,白藜芦醇微乳最稳定的pH值为3.6~5.0[31]。张佩华等[32]还发现,pH还会通过电解质的含量变化来改变微乳的微观结构,进而影响微乳的粒径分布。

4.2 配方组分对微乳稳定性的影响

4.2.1 表面活性剂对微乳稳定性的影响

表面活性剂是微乳制备的必要成分之一,制备过程中多采用复合表面活性剂,表面活性剂的种类和比例对微乳稳定性影响较大。一般来说,如果表面活性剂亲水性增加,那么油水界面张力会下降,油滴粒径变小,此时微乳具有较好的稳定性。如果添加亲油性较强的表面活性剂时,乳液呈透明状态,随着亲油性表面活性剂的持续加入,体系倾向于形成粗乳浊液,变成不透明的乳白色。因此,在制备微乳时,最好选用亲水性与亲油性平衡的表面活性剂[33]

4.2.2 助表面活性剂对微乳稳定性的影响

助表面活性剂可以通过降低界面张力和黏度、增加界面流动性和增溶量,来提高乳化效率,促进微乳的形成。刘欣等[34]在玫瑰精油微乳制备的研究中,比较了不同助表面活性剂对微乳外观、流动性和稳定性的影响,结果可知,乙醇作为助表面活性剂时,微乳区域的面积比最大,最小可稀释比最小,微乳最稳定。具体见表2。

表2 助表面活性剂对微乳稳定性的影响
Table 2 Effect of cosurfactant on the stability of microemulsion

助表面活性剂面积分数/%最小可稀释比外观1,2-丙二醇46.765.63澄清透亮,流动性差,放置出现分层甘油42.207.22澄清透明,流动性好,放置出现分层聚乙二醇43.746.64澄清透明,流动性好,放置出现分层乙醇54.593.41澄清透明,流动性好,稳定性好

4.2.3 盐类、抗氧化剂和金属离子螯合剂对微乳稳定性的影响

加入盐类后,微乳体系的渗透压升高,溶解氧含量下降,微乳体系中部分成分氧化的几率也随之下降,进而提高了微乳的稳定性[35]。此外,在微乳体系中添加抗氧化剂,也可以通过阻止微乳体系的部分成分发生氧化,而提高稳定性。微乳体系中的金属离子往往会促进油脂和色素等成分的氧化,金属离子螯合剂通过与金属离子螯合,进而提高微乳体系的稳定性[35]

4.2.4 Km值对微乳稳定性的影响

Km值是表面活性剂与助表面活性剂的质量比。玫瑰精油微乳制备的研究发现,随Km值不断增加,微乳粒径和多分散指数都呈现先减小后增大的趋势[34]。这可能是由于当Km值较大时,助表面活性剂比例小,助乳化作用小,表面张力大,形成的微乳粒径也较大,微乳不稳定。

5 微乳在食药领域的应用

5.1 微乳在制药领域的应用

5.1.1 微胶囊的制备

微胶囊技术一般是借助某些物理、化学或者生物学手段,将均匀分散的芯材,采用单体聚合或聚合物界面沉积等方式在芯材表面形成壁材,起到提高芯材稳定性的作用,最终得到微胶囊制品。彭群等[35]探究了乳液粒径对微囊化甜橙油稳定性的影响,结果表明,随着乳液粒径的增加,粒径分布呈双峰分布的趋势,同时粒子粒径越大,其表面油含量越高,微囊化效率越低。该技术能够有效改善和保护某些天然活性物质的理化和功能特性,拓宽其使用范围,在食品、生物、医药、化工等领域应用广泛,近年来已成为广大科研工作者的关注热点。

5.1.2 微乳作为经皮治疗载体的应用

经皮治疗系统是指通过皮肤表面给药,使得药物通过皮肤吸收最终进入血液循环,从而达到有效血药浓度,起到治疗或预防疾病的的一类剂型。经皮治疗操作简单、用药停药灵活、药效稳定[36]

对于亲油性的药物,微乳具有明显的增溶效果。而且微乳体系稳定性高、制备工艺简单、生产成本低,可以提高药物的经皮渗透。将微乳作为经皮治疗载体不但可以避免肝脏的首过效应,还能避免活性成分被唾液和胃肠道进一步降解[37]。某些铁、钙和镁等矿物类药物既不溶于油相也不溶于水相,经常在微乳给药治疗系统中形成混悬液,因此,微乳通常不作为这类药物的载体。张海红等[38]对微乳作为经皮治疗载体的应用现状进行了研究,结果发现对于非甾体抗炎药的微乳经皮治疗系统相关研究较多,目前已知的微乳抗炎药有酮洛芬,布洛芬,吲哚美辛等。它们与传统的非甾体抗炎药相比,具有经皮渗透率提高的优势。

5.1.3 微乳在中药分析中的应用

微乳具有分离效果好、待测物质的极性适用范围广和操控性强等特性,因此被广泛应用于中药成分的量化分析。薄层色谱法经常用于中药成分的分析,倪媛媛等[39]提出若选用微乳为薄层色谱分析的展开剂,能显著提高该法的灵敏度和选择性。若采用毛细管微乳电动色谱法,可同时分析鉴定极性范围分布较广的复杂成分,尤其在难溶组分的分离鉴定方面具有独特的优势,由此可见,微乳在中药分析中具有良好的发展前景。

5.1.4 微乳在胰岛素制剂中的应用

胰岛素是目前糖尿病治疗的重要药物,具有不可替代的作用。但王建磊[40]在微乳的制备及其在胰岛素制剂中的应用中提到,要想获得较好的治疗降糖效果和较高的生物利用度,注射给药仍属首选。此时,微乳可以作为胰岛素载体,具有制备简单、稳定性好、增容量大等优势。

5.2 微乳在食品领域的应用

5.2.1 增溶营养物质

近年来,随着人们对健康养生关注度的提高,含有高含量生物活性成分的食品成为研究开发的主流,但是高含量生物活性成分具有一些缺陷,如水溶性差、油溶性差、稳定性差等,使食品开发受到了一定限制[41]。微乳可以作为活性成分的载体,通过提高该物质的水溶性或油溶性,进而改善其分散性和生物利用率。

植物油脂微乳可以增溶一些稳定性差的营养物质和色素,防止它们在食品加工和储存过程中被破坏而导致食品质量下降,植物油脂微乳还可以对活性物质进行可控释放。赵嘉敏等[42]在使用吐温-80制备食品级微乳的研究中发现,大豆油微乳对姜黄素的饱和增溶量最大,可以使姜黄素保持很高的稳定性,提高了生物利用度,对于食品行业有很大帮助。VD可以促进骨骼发育,预防癌症,但是VD微溶于油,水溶性差,只能通过外界摄入。在外界环境中,VD很容易被破坏,所以有学者利用自发乳化法制备了VD水包油纳米乳液,增加它的可利用度,提高稳定性[43]

5.2.2 扩展食用色素的用途

常用的食用色素主要分为水溶性色素和油溶性色素两类,与人工合成色素相比,天然提取色素具有稳定性差和容易氧化等缺陷,使其在食品行业的应用受到限制,最典型的是胡萝卜素。颜秀花等[44]通过绘制拟三元相图法选择合适的微乳成分,制备了β-胡萝卜素微乳,成功解决了胡萝卜素在水溶液中溶解性低和易氧化等问题,增强了它的生物利用率。

近年来,为了满足消费者的营养和健康需求,食品加工者往往用天然色素来代替人工合成色素,其中,辣椒红色素是一种很好的天然色素,无任何毒副作用,可以用于酱油,色拉和饮料等食品调色。郝长虹[45]对辣椒红色素微乳的制备方法和稳定性进行了研究,结果表明辣椒红色素乳液稳定性高,货架寿命长,是理想的食品天然着色剂。

5.2.3 食品微乳抑菌剂的开发

微生物主要在水中进行繁殖,但当前常用的抑菌剂多为亲脂性的,所以抑菌效果不好。若将其制备成O/W型的微乳,可显著增强其抗菌效果,防止食品受到微生物的污染。芳香植物精油具有很好的抑菌作用,而且作为食材,其安全性也具有保障,但在贮藏过程中会因为稳定性被破坏而失去抑菌作用。如果用微乳体系将芳香植物精油进行包埋,那么精油的稳定性和水溶性会提高,可以更广泛地应用于食品行业。单一植物精油也可以与其他抑菌性更强的精油进行复配,或者与食品添加剂(如壳聚糖)结合来提高抑菌效果。目前在食品领域应用最多的是具有良好杀菌作用的草本类,柑橘类和花香类的植物精油。

康明丽等[46]以生姜精油复合羧甲基纤维素钠作为涂层保鲜原料,对草莓进行保鲜。结果发现,生姜精油-羧甲基纤维素钠复合涂膜液可以明显降低草莓在贮藏过程中的腐烂程度,抑制草莓的呼吸作用,有效提高草莓的贮藏品质。谢晶等[47]为了延长鸡蛋的保藏期,将生姜与其他抑菌物质复配成抑菌性微乳进行涂膜保鲜处理,通过对鸡蛋各项感官指标和内部品质指标变化的分析发现,微乳涂膜处理对延长鸡蛋新鲜度有一定作用。

5.2.4 抗氧化剂的增效

大多天然抗氧化剂具有较好的亲水性,因此限制了其在油脂行业中的应用,为了提高抗氧化剂在油脂中的溶解性,进而拓宽应用范围,许多学者进行了相关研究。茶多酚是一种天然提取物质,具有消炎、杀菌和抗癌的作用,这些性质与它的抗氧化性密切相关。陈梦洁等[48]以食用油为连续相,成功将抗氧化剂茶多酚添加至食用油中,结果发现,在微乳中仅添加0.01 g/mL的茶多酚就显示出良好的抑菌效果。刘彩云等[49]在根皮素抗氧化剂自微乳及微乳凝胶剂的研究中,对根皮素抗氧化剂微乳制备、微乳体系的理化性质和稳定性能进行了深入研究,发现根皮素抗氧化剂微乳具有较高的稳定性和极强的抗氧化活性,有望成为体外皮肤给药制剂。

6 展望

近年来,促消化和抑菌作用是国内外食品微乳体系的研究热点,微乳体系在食品营养与安全领域的应用对于保健食品行业的发展具有重要的实践指导意义。不久的将来,微乳有望成为抗炎药、麻醉药、抗真菌药和甾体类药物的优良给药载体[5-6]

高效稳定的微乳制备工艺,是近年来科研工作者的关注热点。一方面,采用反相微乳体系制备水相芯材微胶囊、固体芯材微胶囊和中空聚合物微胶囊,在生物医药和化工等领域具有较大的应用前景和发展潜力。而反相乳液稳定性差和包埋条件严苛是该项技术进一步推广的掣肘因素。另一方面,无表面活性剂微乳可能取代传统的微乳,可以从根本上解决传统微乳中因大量使用表面活性剂所带来的问题[50]。目前,无表面活性剂微乳已广泛应用于酶催化、化学反应、纳米材料合成等领域,但对其结构和性能的研究十分有限,无表面活性剂微乳在食品和药物增溶方面的报道也很少。随着微乳技术的深入研究,开发更稳定的、增溶性更强、应用范围更广的微乳体系是微乳技术接下来的主要研究方向,同时,微乳技术也将在食品的加工、储藏、产品开发等多方面发挥越来越重要的作用。

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Research progress on preparation and stability of microemulsion system

HAN Bing*,ZHENG Ye,XU Jia,ZHANG Tianqi,HAN Chunran*

(School of Food Science and Engineering, Harbin University of Commerce, Harbin 150076, China)

ABSTRACT Microemulsion, a transparent or translucent, low-viscosity and thermodynamically stable oil-in-water mixing system, is formed spontaneously by water phase, oil phase, surfactant and co-surfactant at an appropriate ratio. Microemulsion not only has the general characteristics of emulsions, but also has obvious advantages such as small particle size, low interfacial tension and strong solubilization capacity. It has been widely applied in industry, agriculture, daily chemical fields, pharmaceutical preparations and clinical applications. This review summarized the characteristics, formation mechanism, preparation method, stability and application of microemulsion in the field of food and medicine which provide reference for the application of microemulsion system.

Key words microemulsion;mechanism;preparation;stability;application

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.025670

引用格式:韩冰,郑野,徐嘉,等.微乳体系的制备及其稳定性研究进展[J].食品与发酵工业,2020,46(24):284-291.HAN Bing,ZHENG Ye,XU Jia, et al.Research progress on preparation and stability of microemulsion system[J].Food and Fermentation Industries,2020,46(24):284-291.

第一作者:博士,副教授(韩冰和韩春然为共同通讯作者,E-mail:hanchunran@yeah.net;hb790118@163.com)

基金项目:黑龙江省应用技术研究与开发(GA20B301);哈尔滨商业大学校内项目(17XN024)

收稿日期:2020-09-15,改回日期:2020-09-25