椰子油微乳的制备及其性质研究

鲁梦齐，向东

(海南大学 食品学院，海南 海口， 570228)

椰子油微乳的制备及其性质研究

鲁梦齐，向东*

(海南大学 食品学院，海南 海口， 570228)

用非离子型表面活性剂司班80和吐温80制备椰子油微乳，考察制备方法、亲水亲油平衡值(hydrophilic lipophilic balance value ，HLB)、助乳化剂和乳化剂用量对微乳形成的影响，以确定椰子油微乳的最优制备工艺参数。结果表明，复合乳化剂的HLB值为12，助乳化剂为丙三醇，乳化剂用量为油水总量的3.2%时，用超声辅助搅拌的方法能制备稳定的o/w型椰子油微乳。当椰子油和乳化剂与水的质量比为1∶9和2∶8时制得的微乳稳定性最佳，而3∶7时制得的微乳在低温下不太稳定。

椰子油；超声；微乳；稳定性

微乳是一种由适当比例的表面活性剂、助表面活性剂、水和油自发形成的各向同性、外观透明或半透明、热力学稳定的分散体系[1]，其粒径一般在1～100 nm之间。微乳液是一种热力学稳定的牛顿非黏稠液体，但其内部结构是由一系列的表面活性剂所稳定的，并对另一种液体或者是其他的包嵌分子有很大的增溶能力如食品添加剂、营养制品、香味、化妆品、活性成分和药物[2]。由于其良好的稳定性和增溶性，微乳液在涂料工业[3]、织物染整[4]、皮革助剂[5]、金属加工[6]、医药[7-8]、美容[9]、食品[10]等领域均有广泛应用。

椰子油是源于椰子果肉的植物性油脂，是国际油脂贸易的大宗产品，椰子油中短链脂肪酸的比例高达80%以上，其中C12脂肪酸含量占60%，具有减少机体负荷[11]、抗菌、抗氧化、降血脂和胆固醇等多种生理功能，广泛用于食品、化工、医药等领域[12]。但椰子油流动性差，在工业上大量使用时难均匀分散于基质中，并在称取、填充、包装及容器清洗时都会造成困难。故实验拟制备椰子油微乳，扩大其应用范围。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

椰子油，海南乾程科技实业开发有限公司；吐温80(HLB值15)，国药集团化学试剂有限公司；司班80(HLB值4.3)，国药集团化学试剂有限公司；丙三醇，国药集团化学试剂有限公司；葡萄糖，广州化学试剂厂；NaCl,广州化学试剂厂。实验所用试剂均为分析纯。

DropMeter A-60光学接触角/表界面张力测量仪，宁波海曙迈时检测科技有限公司；ZMD-2自动电子密度(比重)仪，上海方瑞仪器有限公司；FJ-200高速分散均质机，上海标本模型厂；AL204电子天平，梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；FS-600N超声处理器，上海生析超声仪器有限公司；PHS-3C型pH计，上海仪电科学仪器股份有限公司；DDS-11C型电导率仪，上海仪电科学仪器股份有限公司；TS-RO-20L/H超纯水设备，陶氏水处理设备工程有限公司；TG16-WS台式高速离心机，长沙高新开发区湘麓离心机仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 微乳的制备

在一直搅拌或均质辅以搅拌(即将形成微乳的其中3种成分混合后经均质处理，再边搅拌边滴加第4种成分)或超声辅以搅拌(即将形成微乳的其中3种成分混合后经超声处理，再边搅拌边滴加第四种成分)的条件下，采用滴水法、滴油法、滴助剂法制备微乳。控制油水比为2∶8，固定乳化剂量占油水总量比为0.16%，将不同方法制备的微乳装在25 mL比色管中放在室温下观察并连续3天测量乳析指数Y。

(1)

式中：A，微乳上浮层高度，mm；B，微乳总高度，mm。

1.2.2 微乳配方筛选

1.2.2.1 乳化剂最佳HLB的确定

以司班80和吐温80 复配得到不同HLB值的复合乳化剂，根据不同的HLB值确定其各自的质量分数，按下式计算：

(2)

WAB=WA+WB

式中：HLBAB，复合乳化剂的亲水亲油平衡值；HLBA，司班80的亲水亲油平衡值，本试验中HLBA=4.3；HLBB，吐温80的亲水亲油平衡值，本试验中HLBB=15。WA，溶液中司班80的质量分数，%；WB，溶液中吐温80的质量分数，%；WAB，溶液中复合乳化剂的质量分数，%。

根据上式计算HLB值为7.9、8.3、8.7、9.1、9.5、9.9、10.3、10.7、11.1、11.5、11.9、12.3、12.7、13.1、13.5、13.9、14.3、14.7所需的司班80和吐温80的量，称量加入蒸馏水中于60 ℃水浴加热使之充分溶解后并冷至室温测定密度，同时测定椰子油在室温下的密度，再测界面张力。根据测定结果确定界面张力较小的样品所对应的HLB值范围，在该范围选取八个代表性HLB值并制备微乳，根据乳化效率确定最佳HLB值。

(3)

式中：M表示质量，g。

1.2.2.2 助乳化剂的筛选

按1.2.1确定的制备方法，1.2.2.1确定的最佳HLB条件下，固定油水比为1∶9，乳化剂量占油水总量比为1.6%，从丙三醇、1,2-丙二醇，乙醇，PEG-400中筛选最佳助乳化剂。

1.2.2.3 乳化剂最佳用量的确定

设定乳化剂量占油水总量的质量比为0.8%、1.6%、2.4%、3.2%、4%、4.8%、5.6%、6.4%、7.2%、8%、8.8%、9.6%，通过现象观察、乳化效率和三元相图来确定最佳乳化剂用量。

1.2.3 微乳类型的鉴定

用染色法[13]鉴定微乳类型，将制备的微乳置于比色管中，分别加入少量等量的油溶性染料苏丹红Ⅲ(红色)和水溶性染料亚甲基蓝(蓝色)，静置观察2种染料的扩散速度。若蓝色比红色扩散快，则是水包油型微乳，反之，则是油包水型微乳，若2种染色溶液的扩散速度相同，则该微乳为双连续型。

1.2.4 稳定性实验

选取各组分比例不同的微乳样品进行短期稳定性研究。

1.2.4.1 离心稳定性

将制备的微乳经4 000 r/min，离心30 min，观察外观是否出现分层、浑浊等不稳定现象。

1.2.4.2 化学稳定性

配制0.9%的NaCl溶液和5%的葡萄糖溶液，分别缓慢滴加到5g微乳中并搅拌均匀直至微乳变浑浊，记录加入的溶液质量。

1.2.4.3 贮藏稳定性

将微乳分别置于-18 ℃、4 ℃、60 ℃、常温下放置1周，观察放置前后的外观并测定放置前后的电导率、pH和粒径及分散指数(polydisper dispersion index，PDI)。

2 结果与分析

2.1 微乳的制备方法

在一直搅拌或均质辅以搅拌或超声辅以搅拌的条件下，采用滴水法不能制备出透明微乳，溶液一直呈乳白状态。采用滴油法也不能制备出透明微乳，油难被乳化，浮于溶液表面。采用滴助表面活性剂的方法均能制备出透明微乳，但稳定性有差异，通过测定乳析指数进一步确定微乳的最佳制备方法。不同方法制备的微乳的乳析指数见图1。

图1 不同方法制备的微乳的乳析指数Fig.1 Creaming index of microemulsion prepared by different methods

如图1所示，不同方法制备的微乳的乳析指数相差很大，经超声辅以搅拌的方法制备的微乳的乳析指数最小且随时间的变化不大，即微乳最稳定。另两种方法制备的微乳稳定性不佳。故选用超声辅以搅拌的方法制备微乳。

2.2 微乳配方筛选

2.2.1 乳化剂最佳HLB的确定

DropMeter A-60光学接触角/表界面张力测量仪是利用仪器的自动加液系统形成一相液体在另一相液体中的悬滴，通过LED灯从背面照射液滴，从而获得液滴的轴截面轮廓图像。仪器自带的软件依靠高速视频摄像系统周期性的获取液滴的轮廓图像(选取实验中具有代表性的不同HLB体系经过相同摄像时间的悬滴图像见图2，并拟合到Young-Laplace[14]方程，求得界面张力在内的相关参数。实验测得不同HLB体系的界面张力见图3。

图2 悬滴图像Fig.2 Image of pendent drop

图3 不同HLB体系的界面张力Fig.3 Interfacial tension of systems with different hydrophilic-lipophilic balance

悬滴形状越趋于圆形，两相间的界面张力越大，反之则越小。如图2所示从左到右图形越来越圆表明界面张力越来越小，与图3所测定的张力值趋势一致。界面张力是影响乳液稳定性的一个重要因素，一般界面张力越小，则乳液越稳定。由图3可知，当HLB介于8.7～12.7时，界面张力较小且在较小的范围内波动，体系相对稳定。故选取HLB值为9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5的体系进行乳化效率分析以确定最佳HLB值，测定结果见图4。

图4 不同HLB值体系的乳化效率Fig.4 Emulsifying efficiency of systems with different hydrophilic-lipophilic balance

由图4可知，当复合乳化剂的HLB值为12时，乳化效率最高。

2.2.2 助乳化剂的筛选

在超声辅以搅拌的条件下，控制乳化剂的HLB为12，四种助乳化剂制备微乳的情况见表1。

表1 不同助乳化剂的滴定结果

由表1可知，丙三醇和聚乙二醇400作为助乳化剂均能得到微乳。但聚乙二醇400制得的微乳稳定性不好，而且实验中聚乙二醇400制得微乳的乳化效率相比丙三醇的要小很多。所以丙三醇为助乳化剂能制得稳定的微乳。

2.2.3 乳化剂最佳用量的确定

在超声辅以搅拌的条件下，控制乳化剂的HLB为12，不同乳化剂用量所制备的微乳乳化效率见图5，表观见图6。

图5 不同乳化剂量制备的微乳的乳化效率Fig.5 Emulsifying efficiency of microemulsion prepared by different amount of emulsifier

图6 不同乳化剂量制备的微乳的表观Fig.6 Appearance of microemulsion prepared by different amount of emulsifier

由图5可知，乳化效率随乳化剂量的增加呈上升趋势，但由图5可知不同乳化剂量对微乳体系的表观影响很大，随乳化剂量增多，微乳表观偏白。目测判定微乳粒径等级的方法[15]表明，澄清微蓝的微乳粒径通常小于50 nm，蓝白色的微乳粒径在50～100 nm，亮白色奶状乳剂粒径则大于100 nm。乳化剂量为1.6%、2.4%、3.2%时微乳表观澄清微蓝且表面无油花，乳化效率呈逐渐上升趋势但在较小范围18.88%～22.88%之间。为进一步确定最佳乳化剂量，作乳化剂量为1.6%、2.4%、3.2%的微乳的伪三元相图进行判断。

由图7可知，当乳化剂量为1.6%和2.4%时，微乳区面积(阴影部分)基本相同，当乳化剂量为3.2%时，微乳区面积明显增大。故微乳的最佳乳化剂的量确定为3.2%。

图7 含不同乳化剂量的微乳的伪三元相图Fig.7 Pseudo-ternary phase diagrams of microemulsions with different amount of emulsifier

2.3 微乳类型的鉴定

观察可见蓝色亚甲基蓝在微乳中的扩散速度明显快于红色苏丹红Ⅲ的扩散速度，表明所制备的微乳为水包油(o/w)型。

2.4 微乳的稳定性

由2.1和2.2可知，司盘80和吐温80复配HLB值为12，乳化剂用量为油水总量的3.2%时，在超声辅助搅拌的条件下滴丙三醇可制得稳定微乳。选取(椰子油和乳化剂)与水的质量比为1∶9，2∶8，3∶7时制得的微乳进行稳定性分析。

2.4.1 离心稳定性

3组试样经离心后外观仍保持均一透明，说明制得的微乳具有一定的稳定性。

2.4.2 化学稳定性

由表2可知，随微乳配方中的水增加而油减少，微乳对NaCl溶液和葡糖糖溶液的增溶能力增加，即微乳的化学稳定性越好。可能是因为NaCl和葡糖糖溶于水而不溶于油，则随水油质量比的增加其增溶量变大。且微乳对葡萄糖的增溶量远大于NaCl的增溶量，可能是由于NaCl的盐析作用使体系临界胶束浓度和界面张力升高，不利于微乳形成，使粒径又逐渐增大[16-19]。

表2 微乳的化学稳定性

2.4.3 贮藏稳定性

试样1∶9、2∶8、3∶7贮藏前后性质依次见表3、表4、表5。

表3 试样1∶9贮藏前后的性质

表4 试样2∶8贮藏前后的性质

表5 试样3∶7贮藏前后的性质

由表3和表4可知，微乳试样1∶9和2∶8在贮藏前后外观、电导率、pH和粒径/PDI均变化不大，表明该微乳稳定性好。由表5可知，微乳试样3∶7经-18 ℃和4 ℃贮藏后出现分层现象，说明该微乳不适宜低温贮藏。

3 结论

采用超声辅助搅拌的方法，当司班80和吐温80复合乳化剂HLB值为12，乳化剂用量为油水总量的3.2%时，滴丙三醇能制备出具有一定稳定性的o/w型椰子油微乳。当椰子油和乳化剂与水的质量比为1∶9和2∶8时制得的微乳稳定性良好，而质量比为3∶7时制得的微乳在低温下稳定性略差。椰子油是一种多功能性植物油脂，微乳具有稳定、粒径小、增容性强等优点，两者在食品、化工、医药等领域均有广泛应用，制备出的椰子油微乳将两者的优点加以结合，应用前景可观。

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Study on the preparation and properties of coconut oil microemulsion

LU Meng-qi, XIANG Dong*

(College of Food Science, Hainan University, Haikou 570228,China)

The microemulsion of coconut oil was prepared with span 80 and Tween 80. The effect of preparation method, hydrophilic lipophilic balance value (HLB), cosurfactant and emulsifier amount were investigated for determining the best process parameters of coconut oil microemulsion. The results showed that stable oil in water microemulsion of coconut oil can be prepared by ultrasonic assisted stirring method with HLB12, glycerol as cosurfactant and 3.2% of emulsifier. The microemulsion had the best stability when the ratio of total amount of coconut oil and emulsifier and the amount of water was 1∶9 or 2∶8, the microemulsion was not stable at low temperature when the ratio was 3∶7.

coconut oil; ultrasonic; microemulsion; stability

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201704027

硕士研究生(向东副教授为通讯作者，E-mail：foods2003@126.com)。

海南省重点研发计划项目(ZDYF2016102)

2016-07-27，改回日期：2016-09-22