不饱和脂肪酸论文

海南大学食品学院学生论文
O/W 型多不饱和脂肪酸微乳的制备及特性
研究
学生姓名张浩
专业食品质量与安全
年级2009级
学号20090802310097
2010年12月23日
摘要
本文比较了 Tween 系列及 Triton 系列两类非离子型表面活性剂，表面活性剂与助表面活性剂配比（Km 值）及不同助表面活性剂对鱼油微乳面积的影响。

通过电导率法鉴定鱼油微乳体系结构，并对制备的 O/W 型鱼油微乳进行粒径及性质考察。

结果表明，以TritonX-114 作为表面活性剂，无水醇为助表面活性剂，较适宜制备 O/W 型鱼油微乳。

粒径及相转变温度测定表明，以 Triton X-114 制备的微乳平均粒径为11-14nm，PDI 值在 0.1～0.3之间，表现出良好的粒径均一性。

关键词：鱼油，O/W 微乳，非离子表面活性剂，拟三元相图
Abstract
Microemulsions of fish oil with different alcohols as co-surfactants, and Tween, Triton as surfactants were investigated. The effects of Km and chain length of alcohol on microemulsion region have been studied. The structures of microemulsion were determined by conductance measurement. Particle size and phase transition temperature of preparation of O/W fish oil microemulsions have been evaluated. Optimum surfactant and alcohol for prepare O/W fish oil microemulsion were determined as Triton X-114 and ethanol. When Triton X-114 was used as surfactant, the range of particle size was from 11 to 14 nm, and PDIwas between 0.1 and 0.3, and the microemulsion exhibited good uniformity.
Key words:Fish oil, O/W microemulsion, Nonionic surfactant, Pseudoternary phase diagram
引言:不饱和脂肪酸是构成体内脂肪的、人体必需的一种脂肪酸。

不饱和脂肪酸根据双键个数的不同，分为单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸二种。

人体不能合成多不饱和脂肪酸，必须从膳食中补充。

鱼油是鱼制品加工的副产品，是鱼类动物的脂肪，富含多不饱和脂肪酸 EPA和 DHA。

鱼油中 EPA、DHA 含有多个双键，对氧、光和热极为敏感，易发生氧化而丧失其生理功能并产生一些对人体有害物质，而且鱼油本身疏水特性及令人不易接受腥臭味，限制其在食品工业中应用[1]。

微乳是一种新型的风味及生物活性物质包埋、缓控释剂型，是由水、油、表面活性剂及助表面活性剂自发形成的透明或半透明的纳米分散体系[2]。

采用微乳化技术将鱼油制备成稳定的微乳液，可以克服鱼油易氧化，并在一定程度上掩盖鱼油自身腥臭的缺点，同时能提高其水溶性，保护鱼油的营养价值。

本文采用 Tween20、Tween60、 Tween80、Triton X-100、Triton X-114、Triton X-165 六种非离子表面活性剂制备鱼油微乳，探讨了各因素对鱼油微乳形成的影响，并对不同处方的O/W 型鱼油微乳有关性质进行考察。

1材料与方法
1.1实验材料与设备
Triton X-100、Triton X-114、Triton X-165，美国 Sigma-Aldrich 公司；Tween20、Tween60、Tween80、无水乙醇、1,2-丙二醇、甘油，国药集团化学试剂有限公司。

鱼油（PUFA=55%,EPA/DHA=33/22），无锡迅达海洋生物制品有限公司。

Mettler AL-204 分析天平、 Mettler-Toledo FE-30 电导率仪， Mettler-Toledo 上海有限公司；漩涡振荡仪，德国 IKA Vortex Genius 3 Vortex；HH-2 型数显恒温水浴锅，江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司；酶反应器，无锡市东升玻璃仪器厂；Nano-Zs90 粒径分析仪，英国 Malvern 公司。

1.2试验方法
1.2.1微乳相图的绘制
采用滴水法绘制微乳拟三元相图。

按 9:1、8:2、7:3、6:4、5:5、4:6、3:7、2:8、1:9（w/w，以下除非特别说明本论文所有比值均为质量比）精密称取表面活性剂和鱼油混匀，在恒温30℃的酶反应器中，边搅拌边滴加去离子水，直至溶液由浑浊变为澄
清，或由澄清变为浑浊，状态不再改变，记录临界加入量。

当体系由浑浊变澄清的点为微乳形成点，继续滴加水，由澄清变浑浊的点为微乳消失点。

分别计算混合表面活性剂、油相和水相在临界点的质量分数，绘制拟三元相图，采用 AutoCAD 2007 计算各微乳区域的面积占总面积的比例。

1.2.2导电率法鉴定微乳类型
采用 FE-30 电导率仪在30°C 下测定微乳的电导率，配制初始含油量分别为10%、20%、30%（w/w）的混合溶液，向混合物中逐滴加入适量去离子水，每滴加一次测定其电导率，直至溶液变浑浊或电导率出现下降的趋势。

计算电导率变化临界点处各组分质量百分数。

1.2.3微乳粒径的测定
采用 Nano-Zs90 马尔文粒径分析仪测定鱼油微乳的粒径，散射角为90°，
（25±0.1）℃时保温 3 min，记录鱼油微乳的平均粒径。

1.2.4微乳相转变的测定
将制备好的鱼油微乳密封好置于恒温水浴槽内升温，每升温 2℃测定一次电导率值，记录微乳电导率值随温度变化的情况。

2 结果讨论
2.1表面活性剂:助表面活性剂（Km）对微乳形成区域的影响
吐温（Tween）系列和曲拉通（Triton）系列分别作为单一表面活性剂，鱼油（PUFA=55%,EPA/DHA=33/22）为油相，无水乙醇为助表面活性剂，表面活性剂:助表面活性剂（即 Km）=2:1，采用滴定法构建微乳相图。

实验发现，使用 Triton X-165 作为表面活性剂时，表面活性剂与鱼油按 1:9 到 9:1 称重混匀后就变浑浊，滴加水后，越来越浑浊，表明 Triton X-165与鱼油不适合形成微乳，数据见表 1。

Tween 系列/无水乙醇/水/鱼油三元相图如图 1，Km=2 时不同表面活性剂对微乳区面积的影响，见表 1。

从表 1 看出，固定 Km 不变时，不同类型的表面活性剂形成的微乳区面积大小不同；同一类型的表面活性剂之间形成的微乳区面积差别也很大。

Tween20、Tween80及 Tween60 类表面活性剂，随着 HLB 值的增大，微乳区面积减小，Triton 系列表现出同样规律。

比较数据得出 Triton 系列的表面活性剂要优于
Tween 系列的表面活性剂。

可能 Triton类表面活性剂与长链油相更容易形成微乳。

Tween-80 由于具有良好的性能及低廉的价格被选为表面活性剂[3-5]，但从实验结果表明，Tween-80 形成的鱼油微乳区面积不大，在 O/W 型鱼油微乳的制备中没有体现出优势。

图 1 Km=2 时微乳拟三元相图
Fig.1 Pseudo-ternary phase diagrams of Km=2
表 1 Km=2 时不同表面活性剂对微乳区面积的影响
2.2表面活性剂:助表面活性剂（Km）对微乳区域的影响
以 Triton X-114、Tween60、Tween80 为表面活性剂，无水乙醇为助表面活性剂，鱼油作为油相，分别取 Km 值为 1:1，2:1，3:1，4:1，5:1（w/w），构建微乳相图并计算形成微乳区面积的大小，考察 Km 值对鱼油微乳形成能力的影响，将TritonX-114/无水乙醇/水/鱼油拟三元相图列于图3。

图 2 不同Km 值时微乳的拟三元相图
Fig.2 Pseudo-ternary phase diagrams of different Km
表 2 Km 值不同时微乳区面积比较
Tab.2 Effect of Km on the area of microemulsion region
表 2 数据看出，随着 Km 值的增大，微乳区面积会逐渐增大，对于不同的表面活性剂，微乳区面积的增大幅度不同。

Triton X-114 作为表面活性剂时，形成的微乳区面积要比 Tween系列及 Triton X-114 与 Tween 系列复配的微乳区面积大。

从数据中看出，使用 Triton X-114微乳液中，Km=4 时，微乳区面积明显大于 Km=1,2,3，时的微乳区面积，而 Km=5 时微乳区面积最大。

对于 Tween60，Km=2 为 Tween60:无水乙醇的最佳比例。

对于 Tween80，Km=3为最佳。

在最佳 Km 时，TritonX-114 作为乳化剂形成的微乳区面积最大。

2.3助表面活性剂对微乳区域的影响
助表面活性剂可协助表面活性剂降低界面张力，减少微乳形成时的界面弯曲能力，调节表面活性剂的
HLB 值，使表面活性剂在油与水界面有较多的吸附。

表 3 助表面活性剂对微乳面积的影响
以 Triton X-114 为表面活性剂，鱼油作为油相，乙醇、1,2-丙二醇和甘油分别作为助表面活性剂，Km 值从 1 至 5，采用滴定法构建微乳相图，计算形成微乳区面积的大小，比较不同助表面活性剂对鱼油微乳形成能力的影响。

结果见表 3。

从表3 得出，助表面活性剂为无水乙醇和 1,2-丙二醇时，随着 Km 值增大，形成的微乳区面积逐渐增大。

甘油流动性极差，滴加水前混合物已呈浑浊态，水浴平衡有分层，粘度很大，加水后仍然浑浊，无法形成微乳，故排除用甘油作助表面活性剂。

这与陈丽娟等[6]的报道是一致的。

1,2-丙二醇与无水乙醇作助表面活性剂形成的微乳区面积相差不大，但是 1,2-丙二醇比乙醇粘稠，与表面活性剂 Triton X-114 混合后增加了乳化剂的粘度，在形成微乳的过程中出现凝胶现象，产生大量气泡并且不易消失。

因此，选用无水乙醇作为制备鱼油微乳的助表面活性剂更有优势。

2.4电导率法鉴定微乳类型
微乳区域中包含 W/O 型、双连续型、O/W 型三种类型微乳。

通常 O/W 型微乳具有较高的电导率值；W/O 型微乳则具有类似油的低电导率值；在双连续区时水和油同时成为连续相，电导率有明显的突变，电导率的大小变化也就体现出微乳类型的改变。

因此，可以通过测定微乳液的电导率判断微乳类型的转变，并且通过电导率变化的临界值确定微乳类型转变时的临界微乳液的配比，从而将 O/W 型微乳区域在整体微乳区域中划分出来。

图 3 为 TritonX-114/无水乙醇/鱼油/水体系，Km=4:1，在鱼初始含油量分别为10%、20%、30%时测得的鱼油微乳电导率与含水量的变化曲线图。

图 4 为以 Triton X-114 为表面活性剂，无水乙醇为助表面活性剂，Km 值从 2 到 4 增大时，划分的各个区域。

图 3 电导率随含水量的变化趋势
Fig.3 Variation of the electrical conductivity (κ) as a function of water content
图 4 改良后的鱼油微乳拟三元相图
Fig. 4 Modified pseudo-ternary phase diagrams for the fish oil microemulsion 从图 4 得出，对于 TritonX-114/无水乙醇/鱼油/水微乳体系，Km=2:1 时，含水量达 78%左右时形成 O/W 型微乳；Km=3:1 及 Km=4:1 时，含水量达 62%左右时形成 O/W 型微乳；Km=5:1 时，含水量达 59%左右时形成 O/W 型微乳。

初始含油量相同时，表面活性剂含量少，形成 O/W 型鱼油微乳所需水量多，即形成的 O/W 型鱼油微乳载油量小；表面活性剂含量多，形成 O/W 型微乳所需水量少，即形成的 O/W 型鱼油微乳载油量大。

电导率测定结果也证明了，制备 O/W 型鱼油微乳时选择 Km 值大的比较合理。

随着 Km 值增大，形成的 O/W 微乳区面积增加，但增加的幅度是逐渐变小的， Km 值为 4:1 时和 Km 为 5:1 时形成 O/W 微乳区面积大小相差不大。

这一变化趋势与微乳区面积随Km 值变化趋势是一致的，证明了 Km 值较大时适合制备鱼油微乳。

2.5微乳粒径测定
平均粒径及多分散度是考察微乳液体系稳定及粒径均一性的重要参数[7]。

为了
进一步确定制备 O/W 型鱼油微乳的最佳 Km 值，选取 Km 值不同的微乳配方，考察
Km 值对鱼油微乳粒径和 PDI 的影响；在 Km 值相同的相图中，在表面活性剂/水含
量比例确定的条件下，选取含油量多的配方。

根据这些原则，选择配方制备鱼油微乳，
测定粒径，结果见表 4。

表 4 不同配方下微乳的粒径
从粒径测定结果可以看出，所有配方下粒径都在 11～14nm 之间，符合微乳性质
要求。

PDI 值在 0.1～0.3 之间，表现出良好的粒径均一性。

据研究报道，微乳粒径越小微乳液体系越稳定，且更易人体吸收[8-9]。

通过比较，实验制备的 O/W 鱼油微乳稳定性好，并且适合作为营养补充剂添加在食品中。

随着 Km 值的增大，微乳粒径呈现减小趋势。

这与王晓黎等[8]对环孢素 A 微乳口服液制备的研究结果是一致的，符合一般规律。

微乳中表面活性剂增加将导致界面膜凝聚，使微乳稳定且粒径变小；助表面活性剂增加将使界面膜扩展而导致微乳粒径
变大[10]。

2.6微乳相变温度（PIT）测定
温度对非离子型表面活性剂微乳的影响比较大：温度低时，易形成水包油型微乳，当温度升高时，非离子型表面活性剂将降低其亲水基的水化度，从而降低了亲水性，容易形成油包水型微乳[11]，即非离子表面活性剂微乳随着温度的变化可能会发生相转变。

因此，测定微乳的相变温度对微乳的储藏有重要的意义。

通过测定电导率随温度的变化可以判断微乳的相变温度，微乳相变温度越高，则分散体系储藏稳定性越好。

测定配方 2（鱼油 8.0%，S/CS 23.0 %，水 69.0，乳化剂 TritonX-114:乙醇=3:1）和配方3（鱼油 10.0%，S/CS 22.5%，水 67.5%，乳化剂 TritonX-114:乙醇=4:1）制备的鱼油微乳的相变温度，结果见图 5。

图 5 微乳的 PIT 测定
Fig.5 Determination of PIT
一般情况下，相变温度越高，分散体系越稳定；电导率-温度曲线越光滑，分散体系的粒度越均匀。

从图 5 可以看出，配方 2 和配方 3 制备的微乳在温度较低时，电导率随着温度的升高而增大；当温度升高到一定值时，电导率开始呈现下降趋势，即发生了相转变。

配方2 制备的微乳液在温度升高到 46.4℃时，电导率开始呈现下降趋势；配方 3 制备的微乳液在温度升高到 42.4℃时，电导率开始呈现下降趋势。

鱼油对氧、光和热极为敏感，一般要求避光、避氧、低温贮存。

实验表明，配方 2 和配方 3 制备的 O/W 型鱼油微乳在低温储藏的条件下是稳定的，不会发生相转变。

3 结论
表面活性剂对微乳形成能力影响很大，尤其对于长链的油相，使其形成微乳，并有可观的载油量，选择合适的表面活性剂尤为重要。

本实验选用的 Triton X-114，在形成微乳过程中黏性较小，流动性较好，消泡更快。

此外，合适的表面活性剂/助表面活性剂比例有利于微乳的形成。

制备 O/W 型鱼油微乳，随着 Km 值的增大，微乳区面积逐渐增加，形成的 O/W微乳区面积增加，但是增加的幅度也是逐渐变小的，Km 值为 4:1 时和 Km 为 5:1 时形成O/W 微乳区面积大小相差不大。

Triton X-114 制备的鱼油微乳平均粒径在 11-14nm，PDI值在 0.1～0.3 之间，表现出良好的粒径均一性，说明鱼油是适合制备成微乳液。

选用的两个配方制备的 O/W 型鱼油微乳相变温度都在 40℃以上，低温储藏条件下，稳定性良好。

海南大学食品学院学生论文
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