纳米乳液的制备及稳定性研究

食品纳米技术与纳米食品研究进展李华佳，辛志宏，胡秋辉*(南京农业大学食品科技学院，江苏南京210095)摘要：纳米微粒在常态下能表现出普通物质不具有的特性，这使纳米材料和纳米技术极具潜力、倍受瞩目。

在食品领域，纳米食品加工技术、纳米营养素制备技术、纳米食品包装、纳米检测技术成为研究热点。

本文综述了食品纳米技术与纳米食品最新研究进展与成果，提出了食品纳米技术与纳米食品今后研究的前沿科学问题与需要突破的关键技术。

纳米技术是指在纳米尺度(0.1～100 nm)上研究利用原子、分子结构的特性及其相互作用原理，并按人类的需要，在纳米尺度上直接操纵物质表面的分子、原子乃至电子来制造特定产品或创造纳米级加工工艺的一门新兴学科技术。

纳米技术主要包括：纳米材料学、纳米电子学、纳米动力学、纳米生物学和纳米药物学[ 1 ]。

纳米技术加深了人们对于物质构成和性能的认识，使人们在物质的微观空间内研究电子、原子和分子运动的规律和特性，运用纳米技术我们可以在原子、分子的水平上设计并制造出具有全新性质和各种功能的材料[ 2 ]。

由于纳米材料表现出的新特性和新功效，纳米技术的迅速发展将引发一场新的工业革命。

继信息科技、材料科学等高精尖应用领域之后，纳米技术的应用深入到生命科技和传统产业方面，逐步影响着人们的衣、食、住、行。

如医药方面，广泛的应用载药纳米微粒溶解、包裹或者吸附活性组分，达到缓释药物、延长药物的作用时间、靶向运输、增强药物效应、减轻毒副反应、提高药物的稳定性的目的，建立一些给药的新途径[ 3 ]。

我国传统的中药采用纳米术加工可使细胞壁破裂，增大药物在体内的分布，因而可提高药物的生物利用度[ 4 ]。

中药纳米化后可能导致药物的理化性质、生物活性及药理性质发生重要变化，甚至改变中药药性，产生新的功效。

纳米化为中药新药的研制与开发提供了全新的思路和途径[5,6]。

纳米技术在医药上的许多应用正逐步的被应用于食品行业，不仅使食品生产的工艺得到了改进，效率得到了提高，还产生了许多新型的食品和具有更好功效和特殊功能的保健食品。

参考文献：[1] 赵树朋, 杨玉瑛, 屈平, 等. 纳米技术在农业工程中的应用[J]. 农机化研究, 2006, (2):119-120.[2] 刘彩云, 周围, 毕阳, 等. 纳米技术在食品工业中的应用[J]. 食品工业科技, 2005, 26 (4):185-186.[3] 师少军, 李忠芳, 曾繁典. 载药纳米微粒研究进展[J]. 中国临床药理学杂志, 2004, 20 (5):395-398.[4] 郭国荣, 秦升. 纳米技术在中药现代化中的作用及应用前景[J]. 湖南中医药导报, 2003, 9(9): 34-35.[5] 刘金洪, 张冰冰, 郝永龙, 等. 纳米技术在中药研发中的应用前景展望[J]. 四川中医, 2004, 22 (4): 24-25.[6] 张晓静. 中药纳米化的作用及存在的问题[J]. 江苏中医药, 2003, 24(3): 40-44.质轻防碎新款P E T 葡萄酒瓶在澳大利亚问世：澳大利亚著名酿酒公司WolfBlass Wines 上周推出了一款名为Bilyara Reserve 的高档葡萄酒。

尤为值得关注的是，这款葡萄酒采用了一种质轻、防碎而且环保的7 5 0 m l P E T 瓶，这是全球第一款全规格P E T 酒瓶。

Wolf Blass 此次采用的这款PET 瓶保留了传统玻璃瓶的功能和外形美感，容量上也与标准的750ml 葡萄酒瓶相同。

这款P E T 瓶的优势是不易碎，另外长度上比传统酒瓶要矮3 3 % ，更容易存放在冰箱和柜子中。

WolfBlass Wines 加拿大公司总裁Scott Oliver 说，“新的包装给我们的消费者提供了更多的选择来品尝我们的葡萄酒。

这款Bilyara Reserve 酒提供了更大的便利性和具有重要意义的环保利益。

”Wolf Blass 对PET 酒瓶的研制被认为是对加拿大安省酒管局(LCBO)之前提出的环保战略所做出的响应。

在这项战略中，酒管局督促酒类供应商采用新的包装方法来降低污染。

据介绍，这款新型750ml PET 瓶完全可以回收循环使用，空瓶只有54g 重，比传统玻璃瓶轻85%。

PET 瓶在回收后通常应用在食品接触性包装方面，形成了封闭性再循环利用。

此外，P E T 在商业和工业方面的应用比较广泛，因此也提高了PET 回收的需求。

由于PET 酒瓶质量减轻了很多，采用PET 瓶的酒类产品在运输方面具有很大优势，每次装载的量可以大幅度提高。

从另一方面说，运输相同量的酒所消耗的燃料也相对减少了，这也是节能和环保的另外一个表现。

纳米乳液的制备及稳定性研究康波1, 齐军茹1, 杨晓泉1, 廖劲松2( 1.华南理工大学轻工与食品学院, 广东, 广州510640;2. 华南师范大学生命科学学院, 广东,广州510631)摘要: 本文系统论述了纳米乳液的制备方法以及导致纳米乳化体系不稳定的因素。

探讨了纳米乳化技术在食品、医药化工等领域的应用, 以及今后的研究动向。

关键词: 纳米乳液; 高能乳化; 低能乳化; 稳定性0：序论：纳米技术在21世纪将成为食品精细加工领域的核心技术之一。

在纳米乳化领域, 国外在化妆品和新型药物制备方面已经进行了很深入的研究, 特别是欧洲、日本、美国等国家。

纳米乳液(N ano-emulsions) 是一种液相以液滴形式分散于第二相的胶体分散体系。

非热力学稳定体系, 呈透明或半透明状, 粒度尺寸在50- 200nm 之间,也被称为m iniemulsions, u ltrafine emulsions,emu-lsoids, unstable m icroemulsions, subm icrometer emu-lsions, 等[ 1] 。

同时具有抗沉降和乳析的动力学稳定特性。

纳米乳液的研究在食品领域已经成为热点。

国内, 在蛋白质改性加工方面, 研究表明超声和超高压处理植物蛋白, 得到蛋白乳液, 其功能特性得到显著提高和改善[ 2- 5] 。

尽管纳米乳液与传统乳液相比具有无可比拟的优势。

但是, 直到最近几年相关研究才得到广泛开展。

这是因为:1.制备纳米乳液需要专门的技术手段。

例如, 高压均质、超声波等一些仪器设备(如微射流均质机) 到最近几年才得到广泛应用。

2.个人护理品和化妆品领域, 纳米乳液的制备生产相当昂贵, 昂贵的设备和高浓度乳化剂的应用都成为限制该技术发展的瓶颈。

3.对纳米乳液生产机理缺乏足够的认识, 对表面活性剂和助表面活性剂的作用都不甚了解。

4.在纳米乳液制备过程中, 对相关界面化学的知识缺乏认识。

例如, 当时大多数化学家还不能认识到转相乳化( PIT ) 这个概念如何有效地应用到制备小粒径的乳液当中去。

5. 对纳米乳液的不稳定问题, 如奥氏熟化的机理缺乏认识; 对可以协同用来克服奥氏熟化的一些因素不甚了解等等。

随着高压均质机作为一种新型手段的到来, 纳米乳液的制造成本将不断降低以至最终接近传统乳液。

同时消费者对纳米乳液类新型产品的认知和接受程度也在不断提高。

2：纳米乳化的概念和机理：乳化液的制备需要油、水、表面活性剂和能量。

纳米乳液乳化的基本原理与普通乳化基本一致, 要形成纳米级微小粒子型乳液, 大液滴被破碎成小液滴, 发生强烈的变形并且裂开需要极大的能量。

同时, 表面活性剂在纳米乳化作用过程中也起着非常重要的作用。

乳化过程中发生的作用有: 大液滴的分裂, 表面活性剂的吸附, 液滴之间的碰撞(有可能会引起聚结)。

动态光散射技术(光子关联能谱法PCS) 是现在通常用来观察纳米乳剂的形成及粒度分布的手段。

3：纳米乳液的制备方法及原理：乳化大致可分为机械法和物理化学法两大类。

纳米乳剂是非平衡体系, 它的形成需要外加能量, 一般来自机械设备或来自化学制剂的结构潜能。

利用机械设备的能量(高速搅拌器、高压均质机和超声波发生器) 这类方法通常被认为是高能乳化法[ 6] 。

而利用结构中的化学潜能的方法通常被认为是浓缩法或低能乳化法。

3.1：机械法制备纳米乳剂机械法制备纳米乳剂的常规过程有两步: 首先是粗乳液的制备, 通常按照工艺配比将油-水, 表面活性剂及其他稳定剂成分混合, 利用搅拌器得到一定粒度分布的常规乳液; 然后是纳米乳剂的制备, 利用动态超高压微射流均质机或超声波与高压均质机联用对粗乳液进行特定条件下的均质处理得到纳米乳剂。

利用高压均质机或超声波发生器能量的方法通常被叫做高能乳化法。

研究表明, 这些设备能在最短的时间内提供所需要的能量并获得液滴粒径最小的均匀流体[ 7 ] 。

动态超高压微射流均质机在国内外纳米乳剂领域的研究中被广泛应用。

超声波乳化在降低液滴粒径方面相当有效, 但仅仅适用于小批量生产[ 8] 。

3.2：低能乳化法低能乳化法是利用在乳化作用过程中曲率和相转变发生的原理。

乳剂转换点E IP ( Emu lsioninversion po int) 法由M arsza ll和Shick[ 9 ] 首先发明。

在恒定温度下, 乳化过程中不断改变组分就可以观察到相转变。

Sadurn i [ 10] 等研制的O /W 型纳米乳剂, 粒径小至14nm, 同时还具有高的动力学稳定性。

转相乳化PIT ( phase inversion temperature)法由Shinoda 和Sa ito[ 11 ] 首先发明。

在恒定组分条件下, 调节温度得到目标乳化体系。

此法在实际应用中多用来制备O /W 型乳液。

研究表明[ 12 ] , 在不添加任何表面活性剂的情况下, 自发的乳化也会产生, 并获得纳米乳剂。

4：稳定性研究：Tharw atTadros[ 13 ] 等的研究表明, 纳米乳剂具有非常高的动力学稳定性, 几乎没有絮凝(弱或强) 现象出现, 利用高压均质法和PIT 法制得的纳米乳剂相比, 前者奥氏熟化速率更低。

4.1：过处理问题( over- processing )Ja fari[ 14] 的研究中发现, 微射流高压均质技术制备纳米乳剂过程中, 主要的问题是过处理问题。

由于提供了过多的能量导致液滴的重聚结从而微粒粒径变大。

过处理现象出现的原因有很多, 如表面活性成分的低吸收率, 能量密度过大等, 其中均质压力, 均质次数, 表面活性剂与稳定剂的添加比例都是影响体系稳定性的关键因素。

4.2：奥氏熟化现象(O stw ald ripen ing)奥氏熟化现象出现的根本原因是纳米乳剂中小液滴和相对大液滴间的溶解性差异, 即随着放置时间的延长, 体系液滴粒径会出现轻微增大。

几乎所有方法制得的纳米乳剂随着时间的延长,都会出现奥氏熟化现象, 但不同方法制备得纳米乳剂奥氏熟化影响因素不尽相同。