迷迭香精油微乳體系的構(gòu)建及其性質(zhì)研究

殷春燕，宋祎靜，史美佳，喬莉娟，王樹(shù)民

（1.邯鄲學(xué)院 生命科學(xué)與工程學(xué)院，河北 邯鄲 056005；2.邯鄲學(xué)院科研處，河北 邯鄲 056005）

迷迭香為唇形科迷迭香屬多年生常綠亞灌木。迷迭香精油是從迷迭香中提取出來(lái)的揮發(fā)性物質(zhì)，主要含有樟腦、α-蒎烯、桉葉油醇、莰烯和1,8-桉葉素等成分，具有抗菌、抗氧化、抗炎等生理活性，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品和農(nóng)藥等領(lǐng)域[1]。迷迭香精油難溶于水，且在生產(chǎn)和儲(chǔ)存過(guò)程中易揮發(fā)、穩(wěn)定性差，很大程度上限制其在食品行業(yè)中的應(yīng)用。因此，需要改善迷迭香精油的水溶性和穩(wěn)定性。

微乳是由表面活性劑、助表面活性劑、油和水自發(fā)形成的各向同性、外觀透明或半透明、熱力學(xué)穩(wěn)定的分散體系，粒徑一般在1～100 nm[2]。微乳液由于具有良好的穩(wěn)定性和增溶性，已應(yīng)用于改善玫瑰精油[3]、艾葉精油[4]等植物精油的水溶性和穩(wěn)定性。

本研究采用滴加水法制備迷迭香精油微乳，通過(guò)研究迷迭香精油微乳的制備條件并對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行分析，旨在提高迷迭香精油的穩(wěn)定性和水溶性，為進(jìn)一步探索迷迭香精油在食品領(lǐng)域的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

迷迭香精油，廣州普朗斯生物科技有限公司；其余試劑均為市售分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

ALC-2100.2 電子分析天平，賽多利斯科學(xué)儀器有限公司；85-2 數(shù)顯恒溫磁力攪拌器，常州市圖旺儀器制造有限公司；快速混勻器，晶玻實(shí)驗(yàn)儀器廠；DDS-11A 電導(dǎo)率儀，上海雷磁精密儀器廠。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 迷迭香精油微乳的制備及偽三元相圖的繪制

采用滴定水法，按照文獻(xiàn)[4]的方法制備迷迭香精油微乳，并繪制偽三元相圖，計(jì)算相圖中微乳區(qū)面積。

1.3.2 迷迭香精油微乳的制備工藝優(yōu)化

（1）表面活性劑種類對(duì)微乳體系的影響。以吐溫60、吐溫80、m（吐溫40）∶m（吐溫80）=1 ∶1、m（吐溫80）∶m（司班20）=1 ∶1 為表面活性劑，分別與助表面活性劑無(wú)水乙醇以質(zhì)量比3 ∶1 混合，得到混合表面活性劑，制備迷迭香精油微乳并繪制偽三元相圖。

（2）助表面活性劑對(duì)微乳體系的影響。以吐溫80為表面活性劑，分別與助表面活性劑無(wú)水乙醇、丙三醇、正丁醇、1,2-丙二醇以質(zhì)量比3 ∶1 混合，得到混合表面活性劑，制備迷迭香精油微乳并繪制偽三元相圖。

（3）表面活性劑和助表面活性劑質(zhì)量比（Km）值對(duì)微乳體系的影響。以吐溫80 為表面活性劑，正丁醇為助表面活性劑，兩者分別以Km=1、2、3、4 混合，制備迷迭香精油微乳并繪制偽三元相圖。

1.3.3 迷迭香精油微乳的類型鑒別

采用電導(dǎo)率法和染色法[5]對(duì)迷迭香精油微乳的類型進(jìn)行鑒別。

1.3.4 微乳穩(wěn)定性測(cè)定

（1）離心穩(wěn)定性。取制備好的迷迭香精油微乳，于4 000 r·min-1、6 000 r·min-1、8 000 r·min-1、10 000 r·min-1下離心15 min，離心結(jié)束后測(cè)定其在550 nm 下的吸光度，采用公式（1）計(jì)算微乳透光率。

式中：T為透光率，%；A1是處理后微乳的吸光度；A0是處理前微乳的吸光度。

（2）熱穩(wěn)定性。取適量微乳分別在30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃下加熱30 min，在加熱過(guò)后，測(cè)定其在550 nm 下的吸光度并采用公式（1）計(jì)算透光率。

1.3.5 數(shù)據(jù)處理

采用Origin 8.0、AutoCAD 2020、Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，平行試驗(yàn)3 次。

2 結(jié)果與分析

2.1 迷迭香精油微乳的制備工藝優(yōu)化

2.1.1 表面活性劑種類對(duì)微乳體系的影響

由圖1 可知，不同表面活性劑形成微乳區(qū)域面積大小依次為吐溫80（53.13%）＞吐溫60（51.68%）＞吐溫80+吐溫40（51.50%）＞吐溫80+司班20（42.29%）。吐溫80 分別和司班20、吐溫40 復(fù)配后，形成的微乳區(qū)域減小。可能是由于復(fù)配后兩種表面活性劑形成的化學(xué)構(gòu)象不利于表面活性劑的協(xié)同增溶作用[3]。因此選擇吐溫80 為最佳表面活性劑。

圖1 不同種類表面活性劑的迷迭香精油微乳偽三元相圖

2.1.2 助表面活性劑對(duì)微乳體系的影響

由圖2 可知，不同助表面活性劑形成微乳區(qū)域面積大小依次為正丁醇（62.09%）＞無(wú)水乙醇（53.13%）＞1,2 丙二醇（52.48%）＞丙三醇（24.83%）。正丁醇形成的迷迭香精油微乳區(qū)域最大，因此本文選擇正丁醇作為助表面活性劑進(jìn)行進(jìn)一步研究。

圖2 不同種類助表面活性劑的迷迭香精油微乳偽三元相圖

2.1.3Km值對(duì)微乳體系的影響

分別選用Km=1、2、3、4 制備迷迭香精油微乳，結(jié)果如圖3 所示。隨著Km值的增加，微乳區(qū)面積先增大后減小，當(dāng)Km=3 時(shí)，微乳區(qū)域面積最大，為62.09%。可能是由于助表面活性劑濃度較低時(shí)，其對(duì)表面活性劑的助乳化作用不足；而濃度較高時(shí)，反而減弱了表面活性劑與水的結(jié)合作用，使微乳體系難以維持兩相界面的平衡。因此制備迷迭香精油微乳的最佳Km值為3。

圖3 不同Km 值的迷迭香精油微乳偽三元相圖

2.2 迷迭香精油微乳類型的鑒別

根據(jù)上述試驗(yàn)，選擇表面活性劑為吐溫80、助表面活性劑為正丁醇、Km=3 制備迷迭香精油微乳。其中混合表面活性劑與精油質(zhì)量比分別為9 ∶1、8 ∶2、7 ∶3、6 ∶4、5 ∶5、4 ∶6、3 ∶7、2 ∶8、1 ∶9，發(fā)現(xiàn)當(dāng)混合表面活性劑與精油質(zhì)量比為9 ∶1 時(shí)，可得到穩(wěn)定的無(wú)限稀釋微乳。因此在該比例下對(duì)微乳進(jìn)行類型鑒別。

染色法是微乳類型判斷最直觀的方法，根據(jù)油溶性染料蘇丹Ⅲ在微乳中的擴(kuò)散速率來(lái)判斷微乳類型。由圖4 可看出，在相同的時(shí)間內(nèi)，當(dāng)迷迭香精油微乳中水分含量為0～40%時(shí)，蘇丹Ⅲ能夠完全擴(kuò)散其中。而蘇丹Ⅲ部分?jǐn)U散于水分含量為50%～60%的微乳中，完全不擴(kuò)散于水分含量為70%～90%的微乳中。說(shuō)明當(dāng)水分含量為0～40%時(shí)，該迷迭香精油微乳為W/O 型微乳，水分含量為50%～60%時(shí)微乳為雙連續(xù)型，水分含量高于70%時(shí)微乳為O/W 型。

圖4 迷迭香精油微乳電導(dǎo)率隨含水量的變化圖

電導(dǎo)率法也是常用于判斷微乳類型的方法之一。由圖4 可知，初始時(shí)迷迭香精油微乳的電導(dǎo)率隨著水分含量的增加而迅速增加，當(dāng)水分含量達(dá)到47%時(shí)，電導(dǎo)率的增加速率較為緩慢；水分含量達(dá)到61%時(shí)電導(dǎo)率達(dá)到最大值，隨著水分含量的進(jìn)一步增加，微乳的電導(dǎo)率開(kāi)始下降。說(shuō)明當(dāng)水分含量低于47%時(shí)，形成的微乳為W/O 型；當(dāng)水分含量高于61%時(shí)，形成的微乳為O/W 型，與染色法得到的結(jié)果基本一致。

2.3 迷迭香精油微乳的穩(wěn)定性

根據(jù)2.2 試驗(yàn)結(jié)果，選擇水分含量為70%的O/W型迷迭香精油微乳進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。

2.3.1 離心穩(wěn)定性

由表1 可知，迷迭香精油微乳在不同轉(zhuǎn)速下，離心前后均澄清透明，且靜置不分層，透光率都在90%以上，說(shuō)明此微乳體系具有良好的離心穩(wěn)定性。

表1 離心速率對(duì)微乳穩(wěn)定性的影響表

2.3.2 熱穩(wěn)定性

由表2 可知，當(dāng)溫度在30～60 ℃時(shí)，隨著溫度的逐漸上升，微乳的透光率逐漸下降。當(dāng)溫度不高于50 ℃時(shí)，微乳仍能保持澄清透明狀態(tài)，透光率在80%以上。隨著溫度進(jìn)一步升高至60 ℃時(shí)，微乳出現(xiàn)渾濁跡象，透光率降至68%，且體系不再穩(wěn)定。由此可知，迷迭香精油微乳應(yīng)在50 ℃以下使用和保存。

表2 溫度對(duì)微乳穩(wěn)定性的影響表

3 結(jié)論

本研究采用滴水法制備迷迭香精油微乳，確定制備迷迭香精油微乳的體系為迷迭香精油/吐溫80/正丁醇/水。迷迭香精油與混合表面活性劑質(zhì)量比為1 ∶9 時(shí)，可形成穩(wěn)定、澄清透明、無(wú)限稀釋的微乳。該微乳水分含量在低于47%時(shí)為W/O 型微乳，47%～61%時(shí)為雙連續(xù)型，高于61%時(shí)為O/W 型。為確保該微乳在加工、儲(chǔ)存的過(guò)程中不發(fā)生性質(zhì)的改變，對(duì)含水率為70%的O/W 型微乳進(jìn)行離心穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性研究。結(jié)果表明，該微乳具有良好的離心穩(wěn)定性，適宜在不高于50 ℃的條件下使用和儲(chǔ)存。本研究對(duì)迷迭香精油的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)具有指導(dǎo)意義。