王海燕

(莆田學(xué)院 工程實(shí)訓(xùn)中心，福建 莆田 351100)

0 引言

鱷魚是迄今生存著的最原始的動(dòng)物之一,其全身都是寶,已被開發(fā)并廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域。研究發(fā)現(xiàn),鱷魚油中所含的脂肪酸多達(dá)24種,不飽和脂肪酸高達(dá)71.5%,主要由亞油酸和花生四烯酸組成[1],且其理化特性與人體脂肪相近,具有良好的滲透性,極易為人體接納與吸收[2]。鱷魚油已被證實(shí)具有防凍防寒、抗菌抗炎、促進(jìn)皮膚燒傷愈合、抑制疤痕形成等功效[3－4],因此其在化妝品領(lǐng)域具有巨大潛力。目前關(guān)于鱷魚油的研究,大多集中在鱷魚油提取和精制方面[5－6],而關(guān)于鱷魚油產(chǎn)品方面,國(guó)內(nèi)外已開發(fā)出鱷魚油凍瘡膏、鱷魚油燙傷膏等系列產(chǎn)品,但若能對(duì)鱷魚油進(jìn)一步開發(fā)利用,將其廣泛應(yīng)用于護(hù)膚品中,則具有廣闊前景。

鱷魚油富含多不飽和脂肪酸,在生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中很多成分容易損失和氧化,影響其深加工和高值化利用。微包埋技術(shù)是解決這些問(wèn)題的有效手段之一,微包埋技術(shù)主要包括微膠囊技術(shù)[7]和微乳化技術(shù)[8]。微膠囊技術(shù)是將鱷魚油固體化進(jìn)而保護(hù)與控釋,但固體化形式會(huì)制約其在化妝品中的應(yīng)用。微乳是由水、油、表面活性劑及助表面活性劑依照一定配比自發(fā)形成的各向同性且熱力學(xué)穩(wěn)定的透明或半透明的溶液體系,粒徑在1~100 nm之間[9]。微乳可以在不改變結(jié)構(gòu)的前提下改善鱷魚油的水溶性,在離心及長(zhǎng)時(shí)間靜置后保持穩(wěn)定,一系列表面活性劑使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,且對(duì)其他的液體或包嵌分子具備較強(qiáng)的增溶功能[10－11],因而其具有更高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。目前尚未見到關(guān)于鱷魚油微乳包埋的相關(guān)研究,本文以鱷魚油為原料,研究鱷魚油微乳的制備工藝,以利鱷魚油的進(jìn)一步應(yīng)用與開發(fā)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

聚氧乙烯山梨糖醇酐單硬脂酸酯(Tween-60,上海麥克林生化科技有限公司)；丙三醇(天津市化學(xué)試劑供銷公司)；山梨醇酐油酸酯(Span-80)、異丁醇、蘇丹紅Ⅲ(上海阿拉丁生化科技股份有限公司)；乙二醇、山梨醇酐月桂酸酯(Span-20)、聚氧乙烯山梨糖醇酐單月桂酸酯(Tween-20)、無(wú)水乙醇、亞甲基藍(lán)(國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；以上試劑均為分析純。精制鱷魚油(福建鼉龍集團(tuán))。

1.2 試驗(yàn)儀器

FA-25D勻漿機(jī)(上海弗魯克科技發(fā)展有限公司)；H1850高速離心機(jī)(湘儀離心機(jī)儀器有限公司)；Vortex3旋渦混合儀(廣州儀科實(shí)驗(yàn)室技術(shù)有限公司)；HJ-3恒溫磁力攪拌器(深圳天南海北實(shí)業(yè)有限公司)；3100C電導(dǎo)率儀(奧豪斯儀器(上海)有限公司)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 鱷魚油微乳的配方設(shè)計(jì)

(1)單一表面活性劑的篩選

分別添加0.5 mL Span-20、0.5 mL Tween-20、0.5 mL Span-80、0.5 mL Tween-60到4支試管中。再向試管內(nèi)分別添加3 mL鱷魚油,用旋渦混合儀旋渦振搖30 s,使之充分混勻。隨后分別加入6.5 mL去離子水,旋渦振搖5 min,使之充分混勻。觀察并記錄放置一定時(shí)長(zhǎng)后試管內(nèi)溶液的分層體積。

(2)復(fù)合表面活性劑的篩選

取5支試管,先在5支試管中各添加3 mL鱷魚油,再分別添加不同親水親油平衡值(hydrophilic lipophilic balance,HLB值)的復(fù)合表面活性劑0.5 mL,旋渦振搖30 s,使其混合充分。隨后各加入6.5 mL去離子水,旋渦振搖5 min,使其完全混合。觀察并記錄放置一定時(shí)長(zhǎng)后試管內(nèi)溶液的分層體積。

(3)擬三相圖的繪制

將復(fù)合表面活性劑與助表面活性劑按質(zhì)量比3∶1混勻形成混合表面活性劑,再將混合表面活性劑與鱷魚油分別按照1∶9、2∶8、3∶7、4∶6、5∶5、6∶4、7∶3、8∶2、9∶1的質(zhì)量比進(jìn)行混合[12],充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?邊攪拌邊緩慢滴加去離子水。觀察攪拌過(guò)程中乳液從澄清到渾濁再到澄清的現(xiàn)象,記錄下臨界點(diǎn)水的滴加量,分別計(jì)算達(dá)到臨界狀態(tài)時(shí)各相的質(zhì)量百分比,以水、鱷魚油和混合表面活性劑為三個(gè)頂點(diǎn),分別標(biāo)出各臨界點(diǎn)在相圖中的點(diǎn)并連成線,即為擬三相圖[12]。

(4)助表面活性劑的篩選

將優(yōu)選的復(fù)合表面活性劑分別和助表面活性劑以質(zhì)量比3∶1的比例混合均勻,置于離心機(jī)中以4000r/min的轉(zhuǎn)速離心10 min,觀察并記錄離心后每支試管中的溶液是否發(fā)生分層。繪制擬三相圖,比較各微乳區(qū)域面積的大小。

1.3.2 樣品1的制備

以Span-80和Tween-60為復(fù)合表面活性劑,無(wú)水乙醇為助表面活性劑,混合表面活性劑與鱷魚油質(zhì)量比(S/O)值為9∶1,含水量為80%(以微乳總質(zhì)量計(jì)),制得O/W型鱷魚油微乳,記為樣品1。

1.3.3 鱷魚油微乳理化性質(zhì)分析方法

通過(guò)觀察丁達(dá)爾現(xiàn)象初步確定是否形成微乳。通過(guò)觀察亞甲基藍(lán)和蘇丹紅Ⅲ在樣品1中的擴(kuò)散速度,判斷鱷魚油微乳是水包油(O/W)型還是油包水(W/O)型。采用電導(dǎo)率儀測(cè)定樣品1的電導(dǎo)率,觀察并記錄鱷魚油微乳電導(dǎo)率隨含水量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的變化趨勢(shì)。

1.3.4 鱷魚油微乳穩(wěn)定性檢測(cè)

(1)離心試驗(yàn)

將樣品1加入離心管內(nèi),放置在離心機(jī)中以4000 r/min的轉(zhuǎn)速離心20 min,觀察并記錄離心之后鱷魚油微乳外觀變化及有無(wú)分層、破乳現(xiàn)象發(fā)生。

(2)溫度試驗(yàn)

取樣品1分別在4℃、25℃、40℃放置15 d,觀察其外觀形態(tài)變化,有無(wú)分層或渾濁現(xiàn)象發(fā)生。

1.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

表面活性劑復(fù)配得到不同HLB值的復(fù)合表面活性劑,根據(jù)不同的HLB值確定其各自的質(zhì)量分?jǐn)?shù),按下式計(jì)算:

式中:HLBST,復(fù)合表面活性劑的HLB值；HLBS,Span-80的HLB值,HLBS＝4.3；HLBT,Tween-60的HLB值,HLBT＝14.9；WS,Span-80的質(zhì)量分?jǐn)?shù),%；WT,Tween-60的質(zhì)量分?jǐn)?shù),%；WST,復(fù)合表面活性劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù),%。

2 結(jié)果與分析

2.1 鱷魚油微乳體系的配方設(shè)計(jì)

2.1.1 表面活性劑的篩選

單一表面活性劑的篩選結(jié)果如表1所示。由表1可得,表面活性劑為Span-20及Tween-20時(shí),乳狀液穩(wěn)定性差,很快就出現(xiàn)分層現(xiàn)象,而表面活性劑為Span-80及Tween-60時(shí),乳狀液不易發(fā)生分層,則可判斷以Span-80及Tween-60為表面活性劑的乳狀液更加穩(wěn)定。

表1 單一表面活性劑篩選結(jié)果

復(fù)配后的表面活性劑具備協(xié)同增溶效果,為了提高乳化效率,將兩種不同的表面活性劑復(fù)配[13－14]。篩選出乳化效果較好的表面活性劑進(jìn)行復(fù)配,形成復(fù)合表面活性劑。本試驗(yàn)以Span-80及Tween-60復(fù)配得到不同HLB值的復(fù)合表面活性劑,根據(jù)HLB值計(jì)算公式確定Span-80、Tween-60用量。復(fù)合表面活性劑篩選結(jié)果如表2所示。由表2可得,當(dāng)復(fù)合表面活性劑HLB值為8時(shí),乳液不易分層,有著良好穩(wěn)定性,此時(shí)復(fù)合表面活性劑Span-80和Tween-60的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為13∶7。

表2 復(fù)合表面活性劑篩選結(jié)果

2.1.2 助表面活性劑的篩選

通過(guò)添加助表面活性劑,調(diào)整水或油的極性,改變表面活性劑的表面活性及HLB值,促進(jìn)微乳的形成。將表面活性劑及助表面活性劑混合,以提高微乳的乳化效率[15]。助表面活性劑從4種常見的短鏈醇,即無(wú)水乙醇、丙三醇、乙二醇和異丁醇中篩選。助表面活性劑篩選結(jié)果見圖1,可知丙三醇和乙二醇作為助表面活性劑的混合液穩(wěn)定性差,發(fā)生分層,而無(wú)水乙醇和異丁醇作為助表面活性劑的混合液穩(wěn)定性較好,不易分層。

圖1 不同助表面活性劑的表現(xiàn)

圖2 、圖3、圖4、圖5為采用不同種類助表面活性劑制備鱷魚油微乳擬三相圖,則4種不同助表面活性劑形成的微乳區(qū)域面積(陰影部分,下同)從大到小排序如下:無(wú)水乙醇>異丁醇>丙三醇>乙二醇。助表面活性劑在微乳形成過(guò)程中,能和表面活性劑形成混合界面膜,降低表面活性劑分子間的電荷斥力及互斥力,改善界面膜的流動(dòng)性和柔順性,降低形成微乳所需的界面彎曲能,促進(jìn)微乳的形成[16]。4種助表面活性劑中,無(wú)水乙醇的分子量最小,更容易插入表面活性劑的單分子膜,有利于微乳的形成,微乳區(qū)域面積相對(duì)較大,而異丁醇、丙三醇、乙二醇由于黏度相對(duì)較大,易形成液晶或凝膠[17],微乳區(qū)域面積相對(duì)較小,故本試驗(yàn)選用無(wú)水乙醇為助表面活性劑來(lái)制備鱷魚油微乳。

圖2 以無(wú)水乙醇為助表面活性劑鱷魚油微乳擬三相圖

圖3 以丙三醇為助表面活性劑鱷魚油微乳擬三相圖

圖4 以乙二醇為助表面活性劑鱷魚油微乳擬三相圖

圖5 以異丁醇為助表面活性劑鱷魚油微乳擬三相圖

2.1.3 鱷魚油微乳的制備

微乳的制備方法有Schulman法和Shah法。Schulman法是由水相、油相和表面活性劑三者混勻形成乳狀液,再緩慢地將助表面活性劑滴入其中,體系會(huì)在某一刻突然變成透明狀態(tài)從而形成微乳[18]；Shah法是先把助表面活性劑、表面活性劑和油相混合均勻形成乳狀液,再緩慢地向該乳狀液中滴加水,體系會(huì)在某一瞬間轉(zhuǎn)為透明狀態(tài)而形成微乳[19]。采用不同方法制備微乳形成的擬三相圖見圖6、圖7,由圖可見,相較Schulman法,Shah法微乳區(qū)域面積更大,且在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,Shah法在相變過(guò)程產(chǎn)生的凝膠、液晶和膠團(tuán)化等狀態(tài)及現(xiàn)象更加清晰明了、易于觀察。

圖6 Schulman法鱷魚油微乳擬三相圖

圖7 Shah法鱷魚油微乳擬三相圖

2.2 鱷魚油微乳理化性質(zhì)分析

樣品1外觀良好,未出現(xiàn)分層,有丁達(dá)爾現(xiàn)象。選用染色法鑒定鱷魚油微乳構(gòu)型,亞甲基藍(lán)在鱷魚油微乳中迅速擴(kuò)散,而蘇丹紅Ⅲ在鱷魚油微乳中基本不擴(kuò)散,表明制得的樣品1為O/W型微乳。

微乳分為油包水(W/O)、水包油(O/W)和雙連續(xù)(B.C.)三種結(jié)構(gòu),電導(dǎo)率在一定程度上能反映微乳的相行為及結(jié)構(gòu)特征,常用于鑒別微乳構(gòu)型[20]。微乳液電導(dǎo)率隨著含水量的增加,通常呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)。這是由于當(dāng)微乳處于W/O狀態(tài)時(shí),隨著水分子的增多,導(dǎo)電粒子碰撞增多,電導(dǎo)率逐漸升高；當(dāng)微乳處于雙連續(xù)狀態(tài)時(shí),微乳中既有W/O微粒,也有O/W微粒,電導(dǎo)率升高速度變慢,直至達(dá)到最大值；當(dāng)微乳處于O/W狀態(tài)時(shí),隨著含水量增加,微乳不斷被稀釋,電導(dǎo)率有所下降。當(dāng)S/O＝9∶1時(shí)能制備出可無(wú)限稀釋微乳,因此在室溫下測(cè)量樣品1的電導(dǎo)率隨著含水量的變化,結(jié)果見圖8?？梢?含水量在10%~70%時(shí),微乳的電導(dǎo)率隨含水量的增加而逐漸升高,表明此時(shí)微乳以W/O型為主；當(dāng)含水量為70%時(shí)電導(dǎo)率達(dá)到最大值,隨后隨著含水量的增加,微乳的電導(dǎo)率下降,這說(shuō)明當(dāng)含水量大于70%時(shí)所形成的微乳是O/W型鱷魚油微乳。

圖8 樣品1的電導(dǎo)率-含水量曲線圖

2.3 穩(wěn)定性試驗(yàn)

對(duì)微乳進(jìn)行穩(wěn)定性研究有助于微乳的貯藏、加工和運(yùn)輸。樣品1在4000 r/min的轉(zhuǎn)速下離心20 min后仍保持原來(lái)的狀態(tài),并無(wú)分層,且沒有發(fā)現(xiàn)破乳現(xiàn)象,故所制備鱷魚油微乳具備良好的離心穩(wěn)定性。在4℃和25℃條件下保存15 d后,樣品1的外觀穩(wěn)定,流動(dòng)性良好,沒有分層現(xiàn)象,表面未出現(xiàn)油滴,說(shuō)明鱷魚油微乳短期內(nèi)在室溫下對(duì)熱較穩(wěn)定,但在40℃下保存15d后,微乳外觀顏色加深,說(shuō)明該微乳不適宜高溫儲(chǔ)藏。

3 結(jié)論

本研究以鱷魚油為油相,借助擬三相圖優(yōu)化鱷魚油微乳配方,同時(shí)考察了在S/O值為9∶1,且含水量為80%的條件下制得的微乳(樣品1)的理化性質(zhì)和穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn):以Span-80和Tween-60(質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為13∶7、HLB值為8)為復(fù)合表面活性劑,無(wú)水乙醇為助表面活性劑,采用Shah法成功制得O/W型鱷魚油微乳。通過(guò)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)可知,樣品1的緩釋性能較強(qiáng),該微乳離心后不發(fā)生分層,保持穩(wěn)定,但高溫不穩(wěn)定,適宜在25℃以下儲(chǔ)藏。本研究將鱷魚油制備成微乳可以增強(qiáng)其滲透性,更易被皮膚吸收,為鱷魚油在化妝品領(lǐng)域的進(jìn)一步開發(fā)和應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。