乳液是動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定的多膠體體系,其液滴尺寸從20納米到幾十毫米?具有納米級(jí)液滴尺寸的乳液(通常在20-200納米范圍內(nèi))通常被稱(chēng)為納米乳液?納米乳液是兩種不混溶的液體(通常為油,水和表面活性劑)組成,其中一種液體以非常小的液滴形式分散在另一液體中,形成W/0或0/W系統(tǒng),。
本文將介紹通過(guò)應(yīng)用高剪切速率和控制乳液的組成，在高壓微射流過(guò)程中將微液滴破裂至直徑小至30納米,，而且可以產(chǎn)生適合商業(yè)生產(chǎn)的批量,。
微尺度乳劑通常可以在廚房里使用攪拌器,、抹刀和攪拌機(jī)產(chǎn)生的剪切應(yīng)力來(lái)制作,；蛋黃醬是一種常見(jiàn)的食物乳液，油滴滴在水中,，由雞蛋蛋白穩(wěn)定,。然而，由于所施加的剪切應(yīng)力過(guò)低,，用這些方法通常無(wú)法獲得液滴直徑小于100nm的納米級(jí)乳液,。
我們開(kāi)發(fā)了一個(gè)系統(tǒng)的操作步驟，使用高壓微射流裝置,，獲得直徑小至30nm的水包油納米乳液,。雖然原始納米乳液有一個(gè)峰值單峰尺寸分布，由動(dòng)態(tài)光散射確定,，我們使用超離心法分離液滴,，使其更單分散。一旦分餾,，納米乳液是利用小角度中子散射（SANS）研究可變形液滴濃縮分散結(jié)構(gòu)的一個(gè)很好的模型系統(tǒng),。我們將濃縮納米乳的結(jié)構(gòu)與均勻硬球的濃縮懸浮液的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比,，并對(duì)其結(jié)構(gòu)上的差異提出了一些簡(jiǎn)單但推測(cè)性的解釋。
主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備：
高速剪切機(jī)（粗乳制備）
WST高壓微射流均質(zhì)機(jī)（超小納米乳制備）
實(shí)驗(yàn)步驟與結(jié)果：
硅油（聚二甲基硅氧烷或PDMS）首先分散在離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉（SDS）的水溶液中,，使用粗?jǐn)嚢杵鳟a(chǎn)生微尺度液滴,。在第一步中，我們創(chuàng)建了一種預(yù)混乳液,，它具有特定的油粘度,、油體積分?jǐn)?shù)和表面活性劑濃度。然后,，預(yù)混微尺度乳液被用作高壓Y型射流微射流設(shè)備（Microfluidizer）的輸入進(jìn)料,。微射流設(shè)備由壓力電機(jī)帶動(dòng)增壓泵增壓驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)生脈沖拉伸剪切流,，峰值剪切速率˙γ超過(guò)108s?1,。我們通常在不到一分鐘的時(shí)間內(nèi)處理大約100毫升的體積。由于微流控通道中的流動(dòng)在空間上是不均勻的,，我們將處理過(guò)的乳液多次將其送回微射流設(shè)備,，使所有液滴都經(jīng)歷峰值剪切區(qū)域。乳化液通過(guò)該裝置處理的次數(shù)為次數(shù)N,，通過(guò)改變壓力,，我們可以改變峰值剪切速率和破裂液滴的大小。我們用90度的動(dòng)態(tài)光散射（DLS）將大量稀釋到φ≈10?5的乳狀液的體積加權(quán)徑向分布p(a),。從中,，我們提取出體積平均半徑。
不同配方下,，粒徑與通過(guò)次數(shù)關(guān)系圖
我們研究了峰值剪切速率如何對(duì)半稀釋乳液受強(qiáng)拉伸剪切流影響的液滴尺寸的影響,。在圖1中，我們展示了從DLS獲得的平均油滴半徑作為通過(guò)數(shù)N的函數(shù)關(guān)系,，對(duì)于微射流設(shè)備的一組不同的處理壓力,，范圍從8000psi-25000psi。預(yù)混合乳液的成分在所有情況下都相同：φ=0.2,，C=116mM,，和ηd=10cP。通過(guò)驅(qū)動(dòng)微射流壓力增加峰值剪切速率,，平均液滴半徑系統(tǒng)地減小,。此外，隨著N的增加,，平均半徑最初減小,，但它開(kāi)始在我們探索的最大N處，飽和到一個(gè)常數(shù)值。
主要結(jié)論：
微流控生產(chǎn)可用于生產(chǎn)半徑約為15納米的水中硅油納米乳劑,。由于微流控裝置中的空間不均勻流動(dòng),，通常需要多次乳液才能使所有液滴經(jīng)歷最高剪切區(qū)域，從而獲得更小液滴的更均勻分布,。通過(guò)稀釋和離心,，可以獨(dú)立控制φ和c。此外,，超離心尺寸分餾可以有效地制備多分散性接近10%以內(nèi)的納米乳,。經(jīng)過(guò)乳化和分餾后,，納米乳可以在不改變液滴尺寸的情況下改變其組成,。因此，我們已經(jīng)證明了用于科學(xué)研究的可變形納米尺度液滴的可控模型系統(tǒng)是可能的,，而不依賴于膨脹的溶促性膠束相,。如果油的分子量足夠大，可以防止液滴尺寸通過(guò)油分子從一個(gè)液滴到另一個(gè)液滴的擴(kuò)散傳輸,，納米級(jí)液滴是穩(wěn)定的,、堅(jiān)固的和壽命長(zhǎng)的?？梢灾圃煺扯雀哌_(dá)1000cP的納米級(jí)油液滴,，盡管最小的液滴通常是用低粘度較低的油獲得的。因此,，納米乳劑代表了亞穩(wěn)態(tài)液滴分散的極限,。我們認(rèn)為，可以通過(guò)乳化反應(yīng)產(chǎn)生半徑小于10nm的穩(wěn)定液滴,，盡管我們不期望達(dá)到2nm,，對(duì)應(yīng)于表面活性劑膠束的半徑。探索乳化仍然是軟凝聚態(tài)物理中一個(gè)有趣的前沿,。
納米乳在食品領(lǐng)域中的作用：
近年來(lái),人們對(duì)食品生物活性成分(如兒茶素?植物留醇?姜黃素?番茄紅素?Ω3脂肪酸和胡蘿卜素)對(duì)健康的促進(jìn)作用有了越來(lái)越多的關(guān)注,其抗氧化?抗癌和預(yù)防慢性疾病的性質(zhì)已經(jīng)在許多研宄中得到證明?而這些活性成分在研宄過(guò)程中的主要難題是它們?nèi)芙庑圆?生物利用度低?據(jù)研宄,納米乳液由于其具有較小的液滴尺寸和較高的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性,可以提高大部分的油溶性植物活性成分的溶解度?穩(wěn)定性和生物活性,。
(空格分隔,最多3個(gè),單個(gè)標(biāo)簽最多10個(gè)字符)
會(huì)員.png)
4
立即詢價(jià)
您提交后,，專(zhuān)屬客服將第一時(shí)間為您服務(wù)