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超聲法制備的固體脂肪結晶顆粒的性質(zhì)及其乳液穩(wěn)定性分析

2022-01-27 07:39張霞昝勝杰李冰劉苑焦文娟羅鑫李琳
關鍵詞:液滴乳液晶體

張霞 昝勝杰 李冰 劉苑 焦文娟 羅鑫 李琳

(1.華南理工大學 食品科學與工程學院,廣東 廣州 510640;2.廣東省農(nóng)業(yè)科學院 蠶業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,廣東 廣州 510640;3.東莞理工學院,廣東 東莞 523808)

乳液在食品體系中有著廣泛的應用,一些常見食品如牛奶、人造奶油、冰淇淋等產(chǎn)品都屬于乳液體系。新型乳液及其功能體系的開發(fā)是目前膠體領域的研究熱點之一。皮克林乳液是目前研究較多的新型乳液中的一種,其用固體顆粒代替?zhèn)鹘y(tǒng)乳化劑來穩(wěn)定油水界面,使體系保持穩(wěn)定[1]。與傳統(tǒng)乳液相比,皮克林乳液具有更強的穩(wěn)定性,這是因為其中起乳化作用的固體顆粒在油-水界面上的吸附過程不可逆,為液滴之間的接觸提供了空間上的物理屏障[2]。研究表明,當皮克林顆粒與其穩(wěn)定的乳液液滴粒徑至少相差一個數(shù)量級時,乳液是穩(wěn)定的[3]。目前,已發(fā)現(xiàn)具有皮克林穩(wěn)定效應的食品級單一型顆粒主要有以下幾類:多糖基顆粒(如淀粉、微晶纖維素等)、蛋白基顆粒(大豆分離蛋白、玉米醇溶蛋白等)、脂肪基顆粒(如固體脂顆粒、單甘脂結晶等)[4- 6]。在利用蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素等天然物質(zhì)制備皮克林顆粒時,常常涉及化學試劑的使用,存在安全性問題[7]。

固體脂肪顆粒(SLPs)通常以固體脂肪作為基質(zhì),在乳化劑存在的條件下與水相混合均質(zhì)而成[8]。相較于其他類型的食品級皮克林顆粒(蛋白、淀粉或纖維素等),SLPs具有天然綠色、制備工藝簡單、不涉及化學試劑的使用、原料來源廣泛且成本低、生物利用率高等優(yōu)勢。

近年來,一些國際學者研究發(fā)現(xiàn)SLPs可以作為新型的皮克林顆粒來制備食品級皮克林乳液[9],且該乳液的穩(wěn)定性顯著高于傳統(tǒng)乳化劑制備的乳液[10- 11]。研究表明,SLPs作為皮克林乳液穩(wěn)定顆粒來說,它的粒徑、形態(tài)以及晶型均會影響乳液的性質(zhì)[6,12- 13]。Rousseau[12]指出,小尺寸的SLPs在制備乳液時可以形成小的乳液液滴,而且小顆粒比大顆粒能更好地覆蓋界面。Garti等[13]在研究采用三硬脂酸甘油酯SLPs制備油包水乳液時發(fā)現(xiàn),α型顆粒的親水性比β型強,且α型顆粒更容易吸在界面上[14]。Santos等[15]則指出球形SLPs由于與連續(xù)相介質(zhì)接觸面更小因而更易擴散??梢?,SLPs的粒徑、形態(tài)以及晶型對乳液的性質(zhì)具有重要影響,然而截止目前其內(nèi)在關系尚未十分清楚。

對于SLPs而言,其粒徑、形態(tài)以及晶型等性質(zhì)取決于其加工方式,常見的加工方式有高壓均質(zhì)、超聲、乳化-溶劑揮發(fā)法等[16]。與其他方式相比,超聲處理由于所需樣品量少[17]、成本低、處理時間短、操作簡單而被廣泛使用,適合用于實驗室研究。因此,文中通過改變超聲處理功率與時間以期獲得不同結構的SLPs,并對其穩(wěn)定乳液的性質(zhì)進行研究,擬為SLPs在食品領域的應用提供一定的參考和理論指導。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

全氫化大豆油(滑動熔點為68.3 ℃,反式脂肪酸含量小于0.1%),益海嘉里特種油脂(上海)有限公司生產(chǎn);玉米油,益海嘉里食品有限公司生產(chǎn);吐溫40(T40,HLB值為15.6),上海麥克林生化科技有限公司生產(chǎn);磷鎢酸,天津市大茂化學試劑廠生產(chǎn);異丙醇,國藥集團化學試劑有限公司生產(chǎn)。

1.2 儀器與設備

MS- H- Pro+恒溫磁力攪拌器,北京大龍興創(chuàng)實驗儀器有限公司生產(chǎn);ZNCL- GS恒溫水浴鍋,鞏義市予華儀器有限責任公司生產(chǎn);Ultra- Turrax T18高速剪切機,德國 IKA公司生產(chǎn);VCX500超聲細胞破碎儀(總功率為500 W),美國SONICS公司生產(chǎn);Nano ZS型納米粒度分析儀,英國 Malvern公司生產(chǎn);DSC 3,瑞士METTLER TOLEDO公司生產(chǎn);Smart lab多功能X射線衍射儀,日本Rigaku公司生產(chǎn);JEM 1400透射電子顯微鏡,日本JEOL株式會社生產(chǎn)。

1.3 實驗方法

1.3.1 SLPs的制備

采用Gupta等[10]、Pawlik等[18]建立的SLPs的制備方法,并加以改進來制備SLPs。首先制備質(zhì)量分數(shù)為2%的T40水溶液(水相),并將其置于85 ℃恒溫水浴中預熱;然后準確稱取一定量的全氫化大豆油85 ℃恒溫30 min,使其完全熔化獲得油相。將油相(質(zhì)量分數(shù)5%)與水相(質(zhì)量分數(shù)95%)混合,立即在85 ℃恒溫條件下均質(zhì)處理 2 min,之后進行超聲分散,最后置于冰水浴中在適度轉(zhuǎn)速下攪拌冷卻,儲存于4 ℃冰箱中并測定其性質(zhì)。對照組分散液的水相中不添加T40,其他制備條件均不改變。

超聲參數(shù)設置如下。固定參數(shù):超聲頻率 20 kHz,探頭直徑13 mm,以脈沖方式進行??烧{(diào)參數(shù):超聲處理時間分別設置為1、2、4和6 min;超聲功率分別設置為300、350、400和450 W。

1.3.2 SLPs的粒徑大小及分布測定

采用納米粒度分析儀對SLPs的粒徑大小及粒度分布進行測定。儀器設定固定角度90°、散射光角度173°、波長658nm。分散劑水的折光指數(shù)為1.330,氫化大豆油的折光指數(shù)為1.470;測試溫度為25 ℃。為了避免多重光散射帶來的干擾,測試前將所有樣品用蒸餾水稀釋。每個樣品重復分析3次,結果以Zave表示。

1.3.3 SLPs的熱性質(zhì)分析

采用差示掃描量熱儀(DSC)測定純油和SLPs分散液中的晶體熔化/結晶曲線,獲得結晶/熔化峰的起始溫度、峰值溫度、熔化焓等。分別稱取6 mg全氫化大豆油和20 mg SLPs分散液于專用盤中密封,并以空盤作為對照。以5 ℃/min分別從0 ℃加熱至80 ℃獲得熔化曲線,恒溫5 min,再以-5 ℃/min從80 ℃冷卻至0 ℃獲得結晶曲線。樣品的熔化和結晶曲線的參數(shù)(峰溫和焓值)通過DSC軟件計算得到。

1.3.4 SLPs晶型分析

采用X射線衍射儀(XRD)測定SLPs的晶型轉(zhuǎn)變。使用具有Ni過濾器的Cu- KR輻射,在4 ℃條件下從1°至10°(0.2(°)/min)、10°至30°(2.0(°)/min)掃描樣品,獲得樣品的晶型信息。

1.3.5 SLPs的顆粒形貌觀察

取適量SLPs分散液,按照一定比例稀釋后滴加到覆有支持膜的銅網(wǎng)上,銅網(wǎng)水平放置2~3 min使分子聚集體沉積到網(wǎng)面上,用濾紙將表面多余溶液輕輕吸干,并加入5 μL質(zhì)量分數(shù)為1%的磷鎢酸溶液,負染,除去多余的溶液,并在室溫下自然晾干。采用透射電子顯微鏡觀察樣品并拍照。

1.3.6 乳液的制備

稱取一定量的玉米油(質(zhì)量分數(shù)為10%)和上述SLPs分散液(質(zhì)量分數(shù)為90%)共混,經(jīng)均質(zhì)處理(11000 r/min、1 min)制備乳液,整個過程維持冰水浴以避免高溫引起SLPs熔化。將制備好的乳液儲存于4 ℃冰箱以備后續(xù)測試,并觀察乳液的外觀變化。

1.3.7 乳液的粒徑測定

采用Mastersizer 3000激光粒度儀測定乳液的粒徑及分布。用蒸餾水作為分散劑,測定時吸取適量的乳液分散到水中。測試時參數(shù)設置如下:玉米油折光指數(shù)為1.473,水折光指數(shù)為1.330,顆粒吸收率為0.001。乳液的液滴粒徑以測量的體積平均直徑(D4,3)來表征。

1.4 數(shù)據(jù)處理

每組試驗至少重復3次,每個樣品的各指標至少平行測定3次,結果以平均值±標準偏差表示。使用SPSS 22.0軟件對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析,P<0.05時表明存在顯著性差異;采用Origin 9.5軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 SLPs的粒度分析

粒徑大小是SLPs分散液的最基本性質(zhì),可以反映其穩(wěn)定性[15],且對其潛在用途具有重要影響。不同超聲功率(300、350、400和450 W)和時間(1、2、4和6 min)對SLPs平均粒徑及其分布的影響如圖1和圖2所示。

2.1.1 超聲處理功率對粒徑的影響

固定超聲時間為4 min,超聲功率對SLPs平均粒徑及粒度分布的影響見圖1。從圖1(a)可以看出,當超聲功率為300 W時,未添加T40的SLPs與添加T40的SLPs的平均粒徑分別為(1.6±0.2)μm和(259±3)nm,可見,T40的添加顯著地降低了SLPs的平均粒徑(P<0.05),這與乳化劑降低油水界面張力及穩(wěn)定界面的作用有關[19]。隨著超聲功率的增加,二者的平均粒徑整體有所增大,但二者的變化稍有不同。對于未添加T40的SLPs來說,當超聲功率增加到350 W時,其平均粒徑增大到(2.0±0.0)μm,而當超聲功率進一步增至400 W時,其平均粒徑為(2.0±0.3)μm,無顯著性變化,但當超聲功率為450 W時,其平均粒徑進一步顯著增加至(2.9±0.1)μm。對于添加T40的SLPs而言,當超聲功率低于400 W時,隨超聲功率的增大,其平均粒徑無顯著性變化,但當超聲功率為450 W時,其平均粒徑增大至(286±4)nm。鄭媛媛[20]發(fā)現(xiàn)采用超聲處理乳液時,產(chǎn)生的強烈的空化作用會使體系形成更小的液滴,但超聲強度過大時,粒子間的運動、相互碰撞加劇反而會破壞液滴的結構,更容易聚集而使粒徑增大,這也是本實驗中高超聲功率(450 W)處理的SLPs平均粒徑顯著增大的原因。值得注意的是,與含T40的SLPs相比,隨超聲功率的增加,未添加T40的SLPs的平均粒徑增大更為明顯。可見,T40的添加可以弱化超聲功率增加而導致的SLPs平均粒徑的增大,這與T40的添加增加了液滴之間的斥力有關[19]。

超聲功率對二者粒度分布的影響如圖1(b)所示。值得注意的是,未添加T40的SLPs的粒徑分布呈單分散性,且其粒徑分布范圍為200~400 nm,這與其平均粒徑結果不一致,原因可能在于體系中存在部分粒徑較大的顆粒且超出了圖中的最大量程,這與該體系的多分散系數(shù)為1是一致的。添加了T40的SLPs的粒徑分布圖呈雙峰分布,其中主峰的粒徑分布在200~400 nm之間,在3.5~6.4 μm處有一個小峰,表明樣品內(nèi)有少量SLPs發(fā)生了聚集。對于未添加T40和添加了T40的SLPs而言,隨超聲功率的增加,尤其是功率在450 W時,二者的粒徑分布明顯移向粒徑增大一側。

(a)對平均粒徑的影響

2.1.2 超聲處理時間對粒徑的影響

固定超聲功率為350 W,超聲時間對SLPs的平均粒徑及其粒度分布的影響如圖2所示。從圖2(a) 可以看出,對于未添加T40和添加了T40的SLPs,隨超聲時間的延長,二者的平均粒徑都出現(xiàn)了不同程度的下降,這與超聲的空化作用導致液滴的破碎有關,然而,二者平均粒徑的下降趨勢有所不同。對于未添加T40的SLPs,在4 min內(nèi),隨超聲時間的延長其平均粒徑無顯著性變化(P>0.05),但當超聲時間進一步延長到6 min時,體系的平均粒徑顯著減小(P<0.05)。而對于添加T40的SLPs,隨超聲時間延長至4 min時,其平均粒徑顯著減小(從(480±44)nm至(261±3)nm),但當超聲時間進一步延長至6 min時,其平均粒徑((265±5)nm)無顯著性變化??梢姡琓40可以一定程度上穩(wěn)定超聲時間延長而引起的液滴粒徑減小的效應,但當超聲時間延長到一定程度時,SLPs的粒徑不再減小,這與體系中乳化劑濃度有關[8]。胡蔣寧等[21]的研究指出,當超聲時間足夠時,空化作用破碎后的液滴較小,液滴數(shù)量多,表面積大,但是體系中的乳化劑有限,不足以完全覆蓋形成的界面,小液滴重新聚集。因此可見,對本研究而言,當超聲處理時間在4 min以內(nèi)時,體系中乳化劑T40的量可以覆蓋形成的液滴界面,從而穩(wěn)定小液滴;但當超聲時間延長至6 min時,形成的液滴更小且數(shù)量進一步增加,此時T40的量不足以覆蓋形成的界面,液滴發(fā)生聚集,從而導致此時冷卻后的SLPs粒徑并沒有明顯減小。

(a)對平均粒徑的影響

超聲時間對二者的粒度分布的影響如圖2(b)所示。從圖中可以看出,未添加T40的SLPs的粒度分布也是呈單分散性,與其平均粒徑結果也不一致,這也是由于體系中存在部分粒徑較大的顆粒且超出了圖中的最大量程引起的,與超聲功率作用的圖(圖1(b))類似。對于添加T40的SLPs來說,隨著超聲時間延長至4 min,SLPs粒度分布主峰位于100~450 nm之間,并向粒徑減小側偏移;但當超聲時間延長至6 min時,體系呈雙峰分布,主峰的粒度分布范圍并未發(fā)生明顯的變化,而在40~90 nm處出現(xiàn)了一個小峰,這可能是超聲時間延長增強了剪切作用產(chǎn)生的。粒度分布的結果與平均粒徑的結果一致。

2.2 SLPs的熱性質(zhì)

超聲功率及超聲時間對SLPs的熔化和結晶曲線的影響如圖3所示,對其中峰溫和焓值進行計算,結果如表1和表2所示。

對于未添加T40和添加T40的SLPs,不同超聲功率和時間處理后其熔化曲線均存在3個吸熱峰,但峰溫及峰強度有所不同(見圖3(a)和3(b) 及表1)。在未添加T40的SLPs的熔化曲線中,3個吸熱峰的峰溫分別位于51.90、60.90以及66.50 ℃左右。與未添加T40的SLPs相比,添加了T40的SLPs的熔化曲線的3個吸熱峰均明顯地向低溫區(qū)移動,其中峰1和峰2的峰強度明顯降低(焓值變小),而峰3的峰強度則明顯增強(焓值變大)??梢?,T40的添加引起了SLPs熔化性質(zhì)的變化。而研究表明,固體結晶脂肪的熔化曲線中的吸熱峰的變化與其晶型變化有關[11],因此可以推測,T40的添加引起了SLPs中晶型的變化。Ramírez- Gómez等[22]在研究純?nèi)珰浠蠖褂腿刍袨闀r發(fā)現(xiàn),在52.97、61.55及66.30 ℃處的熔化峰分別對應α型、β′型和β型晶體,同時,其還發(fā)現(xiàn)在52.97和61.55 ℃兩個熔化峰之間存在一個重結晶放熱峰,因此Ramírez- Gómez等認為其中的β′型晶體是體系在熔化過程中發(fā)生重結晶形成的。據(jù)此,本實驗中未添加T40的SLPs在51.90、60.90以及66.50 ℃處的3個吸熱峰(見圖3(a)和3(b) 中的峰1、峰2和峰3)分別對應α型、β′型和β型晶體,其中在53.14、63.51 ℃之后出現(xiàn)了兩個明顯的放熱峰(峰Ⅰ、峰Ⅱ),表明該體系在熔化過程中發(fā)生了晶體的熔化和重結晶,從而產(chǎn)生了β′型和β型晶體,而初始未添加T40的SLPs中存在的晶型為α型,這一推測將會在下文中結合XRD進行驗證。而對于添加T40的SLPs的熔化曲線,其吸熱峰1和峰2的峰溫均低于52.80 ℃,與α型對應,峰3則與β型對應,體系中不存在放熱峰,由此表明,含T40的SLPs體系中存在的晶型為α和β型,而該體系的α型與未添加T40的SLPs中的α型之間的熔化溫度差異,則是與T40中脂肪酰基參與晶體形成有關[23]。結合各熔化峰強度和焓值變化可見,T40的增加減少了體系中的α型晶體,促進了β型晶體的生成。由表1可知,隨著超聲功率的增加,未添加T40和添加T40的SLPs熔化峰峰溫和焓值變化相似,其中峰1和峰2的峰溫及焓值無明顯變化,峰3的峰溫也無明顯變化,但焓值逐漸增大,表明β型脂肪晶體生成增多,可見,在未添加T40的SLPs中,超聲功率的增加促進了體系重結晶并生成β型晶體,而在添加T40的SLPs中,超聲功率的增加則是促進了原始體系中β型晶體的生成。由表2可知,隨超聲時間的延長,未添加T40和添加T40的SLPs熔化峰峰溫和焓值變化相似,其中3個熔化峰的峰溫變化不大,但焓值均增大,表明超聲時間的延長促進了體系中脂肪晶體的生成。SLPs的結晶曲線如圖3(c) 和3(d)所示,從圖中可以看出,不同超聲功率及時間條件下未添加T40和添加T40的SLPs的結晶曲線均只有一個放熱峰,其中未添加T40的SLPs的放熱峰位于50.00 ℃左右,添加T40的SLPs的放熱峰位于33.00 ℃左右,可見,T40的添加降低了SLPs的結晶溫度,這與T40的結晶溫度低有關[24]。由于該結晶曲線是SLPs樣品測試完熔化曲線后再進行測試的,所以超聲功率和時間對該體系的結晶曲線無明顯影響。

(a)不同超聲功率下的熔化曲線

表1 超聲功率對未添加T40和添加T40的SLPs的熔化峰溫和焓值的影響Table 1 Effects of ultrasonic power on peak temperature and enthalpy of SLPs with or without T40

表2 超聲時間對未添加T40和添加T40的SLPs的熔化峰溫和焓值的影響Table 2 Effects of ultrasonic time on peak temperature and enthalpy of SLPs with or without T40

2.3 SLPs的晶型分析

對于固體脂肪而言,其中存在同質(zhì)多晶現(xiàn)象,因此,有必要對本研究的SLPs的晶型進行測定,超聲功率及時間對SLPs晶型的影響分別如圖4和圖5所示。未添加T40的SLPs的短間距譜圖(見圖4(a)和5(a))中均只有一個強衍射峰(位于0.411 nm左右),添加T40的SLPs的短間距譜圖(見圖4(b)和5(b))在0.406 nm和0.458 nm處均出現(xiàn)衍射峰。Ramírez- Gómez等[22]研究全氫化大豆油的X射線衍射譜圖時,發(fā)現(xiàn)0.410 nm處的衍射峰對應的是α型脂肪晶體,0.456 nm處的衍射峰對應的是β型脂肪晶體。因此可見,本實驗中未添加T40的SLPs的晶型為α型,添加T40的SLPs的晶型為α型和β型,表明T40的添加促進了SLPs中晶體的晶型轉(zhuǎn)變(α→β),這些結果與前面DSC的結果一致。隨超聲功率和時間的增加,二者的晶型未見明顯變化,未添加T40的SLPs中晶型仍為α型,添加T40的SLPs中晶型仍為α型和β型。

(a)不同超聲時間下的短間距(未添加T40)

長間距可用于判斷脂肪晶體的層間堆積方式,如二倍鏈長方式、三倍鏈長方式[25],研究表明,4.100 nm左右的長間距衍射峰對應的是脂肪晶體中的三倍鏈長堆積方式,1.400 nm左右的長間距衍射峰則與脂肪晶體中的二倍鏈長方式有關[26]。如圖4(c)和5(c)所示,未添加T40的SLPs存在兩

(a)不同超聲功率下的短間距(未添加T40)

個長間距衍射峰,分別位于5.130 nm和1.705 nm左右,比文獻中脂肪晶體的長間距值要大一些,這應該是由于SLPs的原料油為全氫化大豆油,其中的脂肪酸鏈為飽和脂肪酸直鏈,鏈長較長,從而使得體系中長間距值較長。因此,未添加T40的SLPs主要為三倍鏈長堆積結構,同時存在少量兩倍鏈長堆積結構。添加T40的SLPs的長間距衍射峰消失(見圖4(d)和圖5(d)),再次說明甘油三酯分子的堆積方式因為T40的加入發(fā)生了改變。

2.4 SLPs的微觀形貌觀察

為進一步探究超聲處理功率及時間對SLPs的微觀結構的影響,采用透射電鏡對SLPs的微觀形貌進行觀察,結果如圖6所示。從圖中可以看出,起始時,未添加T40的SLPs主要呈大小不一的寬板條狀,而添加了T40的SLPs尺寸明顯減小,其中大部分形態(tài)呈窄長棒狀,小部分呈小球狀和小板狀,可見T40的加入引起了SLPs的形態(tài)變化。二者的形態(tài)差異應該與其晶型有關,XRD結果顯示未添加T40的SLPs呈α型,添加T40的SLPs呈α型和β型。超聲功率增至350 W前,隨超聲功率的增加,未添加T40的SLPs的尺寸逐漸增大,當超聲功率在350~400 W時,其尺寸變化不大,而在超聲功率達到450 W時尺寸明顯增大,但不同超聲功率下該SLPs的形態(tài)變化不明顯,這與上文中粒徑及晶型的研究結果一致。對于添加T40的SLPs,當超聲功率小于400 W時,隨超聲功率的增加,其尺寸無明顯變化,但體系中球狀顆粒逐漸增多,當功率達到450 W時,其尺寸顯著增大且其中出現(xiàn)大量球狀顆粒,這與上文中粒徑及晶型的研究結果一致,在超聲功率達到450 W時體系粒徑顯著增大且β型晶體增多。由此可見,本實驗中α型晶體為棒狀,而β型晶體為球狀。隨超聲時間的延長,未添加T40的SLPs和添加T40的SLPs的尺寸逐漸減小,但是形態(tài)無明顯變化,結果與上文粒徑和晶型的變化一致。

(a)不同超聲功率下,未添加T40,超聲時間4 min

2.5 乳液的粒度分析

為驗證不同結構的SLPs制備皮克林乳液的能力,分別采用經(jīng)不同超聲功率和時間處理所獲得的未添加T40和添加T40的SLPs制備乳液,并對其平均粒徑進行測定。其中,未添加T40的SLPs不能形成穩(wěn)定的乳液,體系上層形成大塊絮凝物,可見未添加T40的SLPs不能形成穩(wěn)定的皮克林乳液,這與未添加T40的SLPs的界面疏水性太強且粒徑較大有關。在制備乳液的過程中,疏水性強的SLPs傾向于與極性相似的玉米油結合,形成絮凝物[21]。而添加T40的SLPs則可以形成穩(wěn)定的乳液,但不同超聲處理條件獲得的SLPs乳液之間性質(zhì)有所不同,其平均粒徑(D4,3)如圖7所示。

(a)由不同超聲功率處理的SLPs所制乳液的粒徑

由圖7(a)可看出,當超聲功率低于350 W時,隨超聲功率的增加,添加T40的SLPs所制備的乳液液滴的粒徑無顯著性變化(P>0.05),當超聲功率進一步增加至400 W時,粒徑顯著降低至(3.6±0.1) μm,但當超聲功率進一步增加至450 W時,粒徑((3.8±0.2)μm)保持穩(wěn)定,無顯著性變化(P>0.05)。

由圖7(b)可看出,隨超聲時間的延長,當超聲時間低于4 min時,添加T40的SLPs所制備的乳液液滴的粒徑逐漸減小,而后隨著超聲時間的進一步延長液滴的粒徑保持穩(wěn)定。

前人的研究表明,SLPs作為皮克林乳液穩(wěn)定顆粒來說,其粒徑、形態(tài)以及晶型均會影響其制備的乳液的性質(zhì)[12]。在本實驗中,結合乳液液滴的粒徑變化趨勢以及相應的SLPs的粒徑、晶型和形態(tài)來看,當超聲功率低于350 W時,隨功率的增加,乳液液滴的粒徑基本不變,SLPs的粒徑也基本不變,但β型晶體以及球狀晶體含量稍增多;當超聲功率增加至400 W時,乳液液滴的粒徑顯著降低,為(3.6±0.1)μm,但SLPs的粒徑仍然保持(266±7)nm不變,但β型晶體以及球狀晶體含量進一步增多;當超聲功率進一步增加至450 W時,乳液液滴的粒徑保持(3.7±0.2)μm不變,SLPs的粒徑則顯著增大,為(286±4)nm,β型晶體以及球狀晶體含量顯著增多。而隨超聲時間的延長,SLPs的晶型和形態(tài)無明顯變化,當超聲時間低于4 min 時,乳液液滴的粒徑逐漸減小,該SLPs的粒徑也逐漸減小,但進一步延長至6 min時,乳液和SLPs的粒徑保持不變??梢?,SLPs構建的乳液液滴的粒徑是由其粒徑、形態(tài)以及晶型共同作用的結果。SLPs的粒徑與乳液液滴粒徑之間不是正相關關系,從而否定了Rousseau關于小尺寸的SLPs在制備乳液時可以形成小的乳液液滴的結論[12];與粒徑相比,SLPs的形狀對所構建的乳液液滴的粒徑影響更大;相比于棒狀,球狀SLPs更有助于形成小的液滴,這可能與球狀SLPs與連續(xù)相介質(zhì)接觸面更小、更易擴散有關[15]。

3 結論

文中從SLPs的粒徑、晶型、形態(tài)以及乳液制備方面,探討了不同超聲處理參數(shù)(功率、時間)改變對SLPs粒徑大小和形態(tài)、晶型的影響,結果表明超聲功率的變化對文中添加T40的SLPs的粒徑、晶型及形態(tài)都有影響。當超聲功率低于400 W時,隨著超聲功率的增強,其粒徑無明顯變化,但當功率到達450 W時,其粒徑顯著增大。該SLPs的初始晶型為α型和β型,隨著超聲功率的增加,體系中β型含量增大。該SLPs的初始形態(tài)主要為棒狀,同時存在少量球狀,隨著超聲功率增加,球狀顆粒逐漸增多。超聲時間對添加T40的SLPs的粒徑有影響,但是對其晶型和形態(tài)無明顯影響;當超聲時間低于4 min時,其粒徑逐漸減小,但進一步延長至6 min時,其粒徑保持不變。同時,探討了不同粒徑、晶型及形態(tài)的SLPs所制備的乳液粒徑的差異,發(fā)現(xiàn)SLPs構建的乳液液滴的粒徑是由其粒徑、形態(tài)以及晶型共同作用的結果,并非粒徑大的SLPs一定會形成粒徑大的液滴;與粒徑相比,SLPs的形狀對所構建的乳液液滴的粒徑影響更大;相比于棒狀,球狀SLPs更有助于形成小的液滴。

本研究獲得了不同粒徑、晶型及形態(tài)的SLPs的構建方法以及其對乳液粒徑的影響規(guī)律,可為SLPs在乳液中的應用提供指導,在后續(xù)研究中可繼續(xù)開展不同結構的SLPs對乳液的穩(wěn)定性等其他性質(zhì)和結構影響的研究。

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