CN102836121A

CN102836121A - 水包油乳液外相凝胶稳定方法及其所制备的乳液和用途

Info

Publication number: CN102836121A
Application number: CN2012103086289A
Authority: CN
Inventors: 刘红晶; 姚辉; 于大伟; 李凤华; 白晓琳; 田贺
Original assignee: Shenyang University of Technology
Current assignee: Shenyang University of Technology
Priority date: 2012-08-27
Filing date: 2012-08-27
Publication date: 2012-12-26

Abstract

本发明涉及一种把水包油乳液分散在多糖高聚物复配溶液中，从而形成外相凝胶的稳定水包油乳液的方法，该方法可以增强水包油乳液的稳定性，延长产品的货架期，同时制备出新型的果冻型凝胶水包油乳液，该新型水包油乳液可以应用在食品、药品领域。

Description

水包油乳液外相凝胶稳定方法及其所制备的乳液和用途

技术领域

本发明涉及一种把水包油乳液分散在多糖高聚物复配溶液中，从而形成外相凝胶的稳定水包油乳液的方法，同时制备出新型的果冻型凝胶水包油乳液，该新型水包油乳液可以应用在食品、药品领域。

背景技术

乳液是一个多相体系，其中至少有一种液体以液珠的形式均匀地分散于一个和它不混溶的液体之中，液珠的直径一般大于0.1微米。简单的乳液通常有两种类型，一种是油包水型（W/O），一种是水包油型（O/W）。在这样的乳液中有两个相，其中以小液滴存在的相，被称之为分散相，把小液滴分散的另一相称之为连续相，也称外相。

由于脂溶性的物质和水溶性的活性物质可以分别溶于油相和水相中，使之共存于同一个体系。所以水包油乳液在许多领域里有重要的应用价值，如食品、化妆品、医药、农药等，尤其在药剂领域。

乳液是一个多分散体系，具有很大的界面能，它的形成是非自发过程，有自发形成两个主体相的趋势，故在热力学上是不稳定的。若要保持产品较长的货架期，需克服乳液聚集态不稳定过程，如分层和沉降、絮凝、奥氏陈化、聚并、变型以及破乳。而且这些不稳定过程常常是彼此相互影响、相互作用、共同发生，这就给研究乳液的稳定性带来了困难。尽管乳液热力学是不稳定的，但在动力学上可以追求其稳定，使之能够长期稳定存在。目前，从动力学角度改善水包油乳液的稳定性是研究点，具有现实意义。

为了改善乳液的稳定性，近十年来人们做了许多的工作。改善乳液稳定性的方法主要是针对水相、油相和界面的改进。主要采取的措施包括，可以通过制备装置的改进，制备粒径小且均匀的分散相（如专利03141261.0），或是加入更好的表面活性剂来增加乳液稳定性，或是采用高分子表面活性剂（蛋白质、多糖）改善表面活性剂在界面的覆盖（如专利03810903.4），使表面活性剂更好地嵌入在界面，或是内相固化或半固化制成微球（如专利201080005795.5），或是通过用胶体固体粒子形成更加坚固的界面膜（如专利200780038663.0）。以上方法都一定程度地改善了乳液的稳定性，但其稳定均具有一定的特定性，即针对所研究的特定乳液体系所采取的方法，换做其它的乳液体系，该方法则需要具体的调整，需实验验证是否合适和可行。

发明内容

发明目的

本发明涉及一种水包油乳液外相凝胶稳定方法及其所制备的乳液和用途，采用天然多糖类高聚物作为水包油乳液凝胶原料，对制备的水包油乳液进行外相凝胶化，形成更加稳定的凝胶型水包油乳液体系。

技术方案

一种水包油乳液外相凝胶稳定方法，其特征在于：步骤如下：

（1）水包油乳液的制备，采用剪切乳化的方法制备出水包油乳液；

（2）多糖高聚物凝胶化的处理，采用先对多糖溶液加热煮沸，至沸点后降温凝胶方式；

（3）凝胶水包油乳液的制备，在多糖溶液煮沸降温过程中，凝胶体系还未形成，在此过程中，在40℃至50℃的温度范围内，加入已制备的水包油乳液，经搅拌后使乳液分散在还未凝胶的溶液中，然后静置，在体系降至室温的过程中，形成果冻型凝胶水包油乳液。

水包油乳液的制备，采用了剪切制乳法，在恒温条件下进行，步骤如下：

（1）开启恒温装置，设定温度为40度；

（2）称取水相，并根据所需百分比计算出表面活性剂的质量，准确称出后，加到水相中，并搅拌均匀；

（3）量取水相与表面活性剂的混合物，恒温预热；

（4）调节剪切乳化搅拌机为低转速，开始搅拌表面活性剂水溶液，同时向搅拌的表面活性剂水溶液中缓慢的加入水油体积比在2:1至5:1的油相，待油相加完后，提高剪切制乳机的转速，继续搅拌，即制得水包油乳液。

多糖高聚物凝胶化的处理，步骤如下：

（1）将蒸馏水加热至60℃；

（2）加入总质量0.4%的山梨酸钾，以防止制得的胶体发霉；

（3）溶胶：边搅拌边加入总质量浓度为1%的高聚物胶；

（4）煮胶：当胶体完全溶解后，缓慢加热至沸腾；

（5）成胶：沸腾5min后，慢慢冷却至室温即得。

凝胶水包油乳液的制备：

（1）在多糖高聚物水溶液凝胶过程中，在40℃至50℃的温度范围内，逐滴加入水包油乳液，同时进行低速搅拌，搅拌均匀后停止搅拌；

（2）体系静置，在冷却至室温的过程中即可得到果冻型凝胶水包油乳液。

根据上述水包油乳液外相凝胶稳定方法所制备的水包油乳液，其特征在于：该水包油乳液包括分散相油相、连续外相水相、表面活性剂相，以及多糖高聚物。

油相是植物油和烷烃类。

水包油乳液的凝胶形式为果冻型凝胶的水包油乳液。

采用三种多糖高聚物对水包油乳液进行连续水相凝胶化，这三种多糖高聚物分别为黄原胶、卡拉胶和魔芋胶。

三种多糖高聚物分别进行复配，采用黄原胶和卡拉胶复配、卡拉胶和魔芋胶复配、黄原胶和魔芋胶复配，以及黄原胶、卡拉胶以及魔芋胶三胶复配形成凝胶水包油乳液体系。

水包油乳液外相凝胶稳定方法制备的水包油乳液作为药剂或者食品用途。

优点及效果

本发明是一种水包油乳液外相凝胶稳定方法及其所制备的乳液和用途，具有以下优点与有益效果：

本发明是采用外相凝胶化法来增加水包油乳液体系稳定性，延长乳液货架期的方法，采用多糖高聚物黄原胶、卡拉胶和具有降糖作用的魔芋胶多糖复配凝胶，制备外相凝胶果冻型水包油乳液。该体系可以应用在食品、医药等领域。该体系若作为药剂时，具有在胃酸性环境中迅速恢复流动性的特点，呈现剪切变稀的流变特征，有利于药物的分散、释放。

该方法相比于现有的乳液稳定技术，具有显著的特色，体现在：

（1）利用高聚物多糖凝胶特性使水包油乳液外相凝胶化，普适性强；

（2）利用高聚物凝胶化形成的空间立体网络结构，分隔油滴，保持油滴为液相，可避免大量油滴之间的相互碰撞引起的不稳定现象，如絮凝和聚并。形成的果冻型水包油乳液稳定期延长；

（3）高聚物多糖黄原胶、卡拉胶和魔芋胶的复配体系在胃酸性环境中迅速恢复流动性，这对该体系在药剂学应用非常有利。

附图说明

图1为水包油乳液显微镜照片；

图1(a)为通过剪切制乳机制备的水包油乳液，连续相为水，油相为液体石蜡，表面活性剂为吐温80；图1(b)为制备的水包油乳液的粒径分布，其平均粒径采用D₃₂公式进行计算，其平均粒径为2.93μm，平均粒径D₃₂的计算公式为

其中D_i为第i个分散液滴的直径，N_i代表直径为D_i的分散液滴的个数。

照片1是凝胶和凝胶水包油乳液宏观照片；

照片1(a)为以黄原胶和魔芋胶按总胶质量浓度为1wt%，黄原胶和魔芋胶质量比为6:4混合，经煮胶、冷却得到的果冻型凝胶，照片1(b)为制备的水包油乳液在照片1(a)煮胶后冷却过程中，当温度为50度时，被加入到多糖溶液，混匀后冷却至35度时形成的果冻型凝胶水包油乳液体系。

图2果冻型水包油乳液显微镜照片及粒径分布图；

图2(a)为以卡拉胶和魔芋胶复配制备的果冻型凝胶乳液在制备初期时的显微镜液滴微观形貌照片。图2(b)为分散乳液滴的粒径分布，平均粒径D₃₂为3.09μm。

图3为凝胶水包油乳液与非凝胶水包油乳液微观形貌随时间变化的显微镜照片对比图；

图3系列为一个月间隔内，采用黄原胶和魔芋胶在总胶质量浓度为1wt%，黄原胶和魔芋胶质量比为7:3混合，经煮胶、冷却得到的凝胶乳液形貌的显微照片与非凝胶乳液显微照片对比。图3(a)系列为凝胶乳液，图3(b)系列为非凝胶乳液，由此图可以看出，凝胶乳液微观形貌良好。

照片2是凝胶水包油乳液和非凝胶水包油乳液分层图片；

照片2(a)为凝胶乳液放置15天后的乳液状态图，照片2(b)为分层凝胶水包油乳液状态图，照片2(c)为非凝胶乳液放置15天后的状态图，由此可以看出，乳液经过恰当的凝胶化后可以显著地克服乳液的分层现象，提高水包油乳液的稳定性。

表1凝胶水包油乳液与非凝胶水包油乳液粒径随时间变化及标准偏差表；

表1为凝胶水包油乳液与非凝胶水包油乳液粒径随时间变化对比表，以及标准偏差。1#样品为黄原胶和魔芋胶在总胶质量浓度为1wt％，黄原胶和魔芋胶按质量比3:1复配制得的凝胶水包油乳液，2#样品为卡拉胶和魔芋胶总胶质量浓度为1wt％，卡拉胶和魔芋胶按质量比1:1复配制得的凝胶水包油乳液，考察一个月内，凝胶乳液粒径与非凝胶水包油乳液粒径的变化，平均粒径采用D₃₂公式进行计算，油相液滴粒径相对于初始制备的乳液粒径分散程度，采用准偏差S计算。标准偏差的计算公式为其中D₀代表刚制备的新鲜乳液的分散液滴平均粒径，在这里标准偏差S表明了总样本的乳液滴粒径与初始乳液粒径的分散程度，分散程度越大，体系的稳定性越差。表1表明，凝胶化后的乳液滴粒径的标准偏差值小于非凝胶乳液粒径的标准偏差，故凝胶水包油的稳定性好于非凝胶水包油乳液的稳定性。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步的说明：

外相凝胶水包油乳液的制备方法，步骤如下：

（3）凝胶水包油液的制备，在多糖溶液煮沸降温过程中，凝胶体系还未形成，在此过程中，在40℃至50℃的温度范围内，加入已制备的水包油乳液，经搅拌后使乳液分散在还未凝胶的溶液中，然后静置，在体系降至室温的过程中，形成果冻型凝胶水包油乳液。

水包油乳液的制备，步骤如下：

采用了剪切制乳法，在恒温条件下进行，具体步骤如下：

（1）打开恒温设备，并设定温度为40度。

（2）称取水相，并根据所需百分比计算出表面活性剂的质量，准确称出后，加到水相中，并搅拌均匀。

（3）量取水相与表面活性剂的混合物，恒温预热。

（4）调节剪切乳化搅拌机为低转速，开始搅拌表面活性剂水溶液，同时向搅拌的表面活性剂水溶液中缓慢的加入水油体积比为2:1至5:1的油相，待油相加完后，提高剪切制乳机的转速，继续搅拌即制得水包油乳液。

多糖高聚物凝胶化处理，步骤如下：

（1）将蒸馏水加热至60℃；

（2）加入总质量0.4%的山梨酸钾，以防止制得的胶体发霉；

（3）溶胶：边搅拌边加入总质量浓度为1%的高聚物胶（高聚物胶是黄原胶和卡拉胶复配、卡拉胶和魔芋胶复配、黄原胶和魔芋胶复配，以及黄原胶、卡拉胶以及魔芋胶三胶复配）；

（4）煮胶：当胶体完全溶解后，缓慢加热至沸腾；

（5）成胶：沸腾5min后，慢慢冷却至室温即得。

凝胶水包油乳液的制备，步骤如下：

（1）在多糖高聚物水溶液凝胶过程中，在40℃至45℃的温度范围内逐滴加入O/W乳液，同时进行低速搅拌，搅拌均匀后停止搅拌。

（2）体系静置，在冷却至室温的过程中即可得到果冻型凝胶O/W乳液。

本发明所述的凝胶水包油乳液包括分散相油相、连续外相水相、表面活性剂相，以及多糖高聚物；油相可以选烷烃类和食用植物油；烷烃油包括碳5至碳25的烷烃；食用植物油可以选豆油、花生油、橄榄油；因此油溶性的活性物质可以溶解在所述的油相中。

本发明所述的果冻型凝胶水包油乳液中的多糖高聚物，采用三种多糖对水包油乳液进行连续水相凝胶化，分别是黄原胶、魔芋胶和卡拉胶，三胶中每两种进行复配，以及三种胶复配，（黄原胶和卡拉胶复配、卡拉胶和魔芋胶复配、黄原胶和魔芋胶复配，以及黄原胶、卡拉胶以及魔芋胶三胶复配）即两种多糖或三种多糖按比例混合、煮沸，再和水包油乳液混匀、降温成凝胶乳液，该凝胶水包油乳液更为稳定。

本发明所述的凝胶水包油乳液，由于复配的多糖种类和复配比例不同，有两种不同的凝胶状态，一是弱凝胶型，粘度大，但仍有微弱的流动性；第二种是果冻型凝胶，呈固态。本发明所述凝胶为果冻型凝胶状态。水包油乳液的凝胶形式为果冻型凝胶的水包油乳液。

本发明所述的凝胶水包油乳液稳定性是通过粒径分析考察。测定乳液分散体系粒径的变化，即凝胶水包油乳液在贮存期间粒径是否呈现快速的增长。

本发明所述的凝胶水包油乳液稳定性是通过体系分层情况来考察。若乳液在凝胶状态下的分层，即乳液从凝胶中离析出来，即发生乳析现象，稳定性变差。

上述水包油乳液外相凝胶稳定方法所制备的水包油乳液包含药物活性成分，作为药剂用途；包含食品成分，作为食品用途。

本发明所述的采用黄原胶和魔芋胶复配体系制备的水包油果冻型凝胶乳液，在胃酸的条件下迅速恢复流动性，这对于本发明中油相载药的凝胶水包油药剂体系在胃内快速分散和药物释放有利。

本发明所述的凝胶型水包油乳液的油相和水相中均可溶解活性组分，例如维生素、香料等，可应用于药剂和食品产品中。

实施例1：

采用多糖类高聚物黄原胶和魔芋胶进行复配，总胶质量浓度为溶液的1wt%，黄原胶和魔芋胶的复配质量比例为3:1，加入质量浓度为0.4%的山梨酸钾，搅拌至完全溶解，加热至煮沸。采用剪切制乳机制备水包油乳液，油相采用液体石蜡，亲水性表面活性剂采用吐温80，质量浓度为3wt%，水油体积比为2:1。多糖溶液煮沸后，静置降温，在降温至40度时按照多糖高聚物水溶液体积数和乳液体积数比为5:2加入水包油乳液，并搅拌2分钟，再静置放置，32度时形成果冻型凝胶水包油乳液。

实施例2：

采用多糖类高聚物黄原胶和卡拉胶进行复配，总胶质量浓度为溶液的1wt%，黄原胶和卡拉胶的复配质量比例为3:1，加入质量浓度为0.4%的山梨酸钾，搅拌至完全溶解，加热至煮沸。采用剪切制乳机制备水包油乳液，油相采用液体石蜡，亲水性表面活性剂采用吐温80，质量浓度为3wt%，水油体积比为2:1。多糖溶液煮沸后，静置降温，在降温至40度时按照多糖高聚物水溶液体积数和乳液体积数比为5:1加入水包油乳液，并搅拌2分钟，再静置放置，31度时形成果冻型凝胶水包油乳液。

实施例3：

采用多糖类高聚物卡拉胶和魔芋胶进行复配，总胶质量浓度为溶液的1wt%，卡拉胶和魔芋胶的复配质量比例为3:1，加入质量浓度为0.4%的山梨酸钾，搅拌至完全溶解，加热至煮沸。采用剪切制乳机制备水包油乳液，油相采用液体石蜡，亲水性表面活性剂采用吐温80，质量浓度为3wt%，水油体积比为4:1。多糖溶液煮沸后，静置降温，在降温至50度时按照多糖高聚物水溶液体积数和乳液体积数比为5:1加入水包油乳液，并搅拌2分钟，再静置放置，35度时形成果冻型凝胶水包油乳液。

实施例4：

采用多糖类高聚物黄原胶、卡拉胶和魔芋胶进行复配，总胶质量浓度为溶液的1wt%，黄原胶、卡拉胶和魔芋胶的复配质量比例为1:1:2，加入质量浓度为0.4%的山梨酸钾，搅拌至完全溶解，加热至煮沸。采用剪切制乳机制备水包油乳液，油相采用液体石蜡，亲水性表面活性剂采用吐温80，质量浓度为3wt%，水油体积比为5:1。多糖溶液煮沸后，静置降温，在降温至40度时按照多糖高聚物水溶液体积数和乳液体积数比为5:2加入水包油乳液，并搅拌2分钟，再静置，26度时形成果冻型凝胶水包油乳液。

实施例5：

采用多糖类高聚物黄原胶和魔芋胶进行复配，总胶质量浓度为溶液的1wt%，黄原胶和魔芋胶的复配质量比例为3:1，加入质量浓度为0.4%的山梨酸钾，搅拌至完全溶解，加热至煮沸。采用剪切制乳机制备水包油乳液，油相采用橄榄油50ml，加入活性物质β-胡萝卜素悬浮液20ml，亲水性表面活性剂采用吐温20，质量浓度为3wt%，水油体积比为3:1。多糖溶液煮沸后，静置降温，在降温至40度时按照多糖高聚物水溶液体积数和乳液体积数比为5:2加入水包油乳液，并搅拌2分钟，再静置放置，32度时形成果冻型凝胶水包油乳液。

实施例6：

采用多糖类高聚物黄原胶和魔芋胶进行复配，总胶质量浓度为溶液的1wt%，黄原胶和魔芋胶的复配质量比例为3:1，加入质量浓度为0.4%的山梨酸钾，搅拌至完全溶解，加热至煮沸。采用剪切制乳机制备水包油乳液，油相用液体花生油50ml，加入活性物质生育酚10ml，亲水性表面活性剂采用吐温80，质量浓度为3wt%，水油体积比为3:1。多糖溶液煮沸后，静置降温，在降温至45度时按照多糖高聚物水溶液体积数和乳液体积数比为5:2加入水包油乳液，并搅拌2分钟，再静置放置，32度时形成果冻型凝胶水包油乳液。在凝胶后水包油乳液放置于人工胃液，人工胃液按国家药典所述进行配置，在人工胃液中，凝胶乳液很快恢复流动性，这有利于药剂在胃内的分散和释放。

下表1为不同凝胶水包油乳液及非凝胶水包油乳液粒径随时间变化及标准方差对比。

Claims

1.一种水包油乳液外相凝胶稳定方法，其特征在于：步骤如下：

2.根据权利要求1所述水包油乳液外相凝胶稳定方法，其特征在于：水包油乳液的制备，采用了剪切制乳法，在恒温条件下进行，步骤如下：

（1）开启恒温装置，设定温度为40度；

（3）量取水相与表面活性剂的混合物，恒温预热；

3.根据权利要求1所述水包油乳液外相凝胶稳定方法，其特征在于：多糖高聚物凝胶化的处理，步骤如下：

（1）将蒸馏水加热至60℃；

（2）加入总质量0.4%的山梨酸钾，以防止制得的胶体发霉；

（3）溶胶：边搅拌边加入总质量浓度为1%的高聚物胶；

（4）煮胶：当胶体完全溶解后，缓慢加热至沸腾；

（5）成胶：沸腾5min后，慢慢冷却至室温即得。

4.根据权利要求1所述水包油乳液外相凝胶稳定方法，其特征在于：凝胶水包油乳液的制备：

5.根据权利要求1所述水包油乳液外相凝胶稳定方法所制备的水包油乳液，其特征在于：该水包油乳液包括分散相油相、连续外相水相、表面活性剂相，以及多糖高聚物。

6.根据权利要求5所述水包油乳液，其特征在于：油相是植物油和烷烃类。

7.根据权利要求5所述水包油乳液，其特征在于：水包油乳液的凝胶形式为果冻型凝胶的水包油乳液。

8.根据权利要求5所述水包油乳液，其特征在于：采用三种多糖高聚物对水包油乳液进行连续水相凝胶化，这三种多糖高聚物分别为黄原胶、卡拉胶和魔芋胶。

9.根据权利要求8所述水包油乳液外相凝胶稳定方法，其特征在于：三种多糖高聚物分别进行复配，采用黄原胶和卡拉胶复配、卡拉胶和魔芋胶复配、黄原胶和魔芋胶复配，以及黄原胶、卡拉胶以及魔芋胶三胶复配形成凝胶水包油乳液体系。

10.根据权利要求1或5所述水包油乳液外相凝胶稳定方法制备的水包油乳液作为药剂或者食品用途。