柠檬油纳米乳液的制备及稳定性研究开题报告

1. 研究目的与意义

纳米技术在21世纪将成为食品精细加工领域的核心技术之一。在纳米乳化领域, 国外在化妆品和新型药物制备方面已经进行了很深入的研究, 特别是欧洲、日本、美国等国家^[1]。纳米乳液(Nano-emulsions)是一种液相以液滴形式分散于第相的胶体分散体系。非热力学稳定体系, 呈透明或半透明状, 粒度尺寸在50-200nm之间,也被称为miniemulsions, ultrafineemulsions, emulsoids,unstablemicroemulsions, submicrometeremulsions,等^[2]。同具有抗沉降和乳析的动力学稳 定特性。纳米乳液的研究在食品领域已经成为热点。国内, 在蛋白质改性加工方面, 研究表明超声和超高压处理植物蛋白, 得到蛋白乳液, 其功能特性得到显著提高和改善^[3]。尽管纳米乳液与传统乳液相比具有无可比拟的优势。但是, 直到最近几年相关研究才得到广泛开展。这是因为:1.制备纳米乳液需要专门的技术手段。例如, 高压均质、超声波等一些仪器设备(如微射流均质机)到最近几年才得到广泛应用。2.个人护理品和化妆品领域, 纳米乳液的制备生产相当昂贵, 昂贵的设备和高浓度乳化剂的应用都成为限制该技术发展的瓶颈。3.对纳米乳液生产机理缺乏足够的认识, 对表面活性剂和 助表面活性剂的作用都不甚了解。4.在纳米乳液制备过程中, 对相关界面化学的知识缺乏认识。例如, 当时大多数化学家还不能认识到转相乳化(PIT)这个概念如何有效地应用到制备小粒径的乳液当中去。5.对纳米乳液的不稳定问题, 如奥氏熟化的机理缺乏认识;对可以协同用来克服奥氏熟化的一些因素不甚了解等等^[4]。随着高压均质机作为一种新型手段的到来, 纳米乳液的制造成本将不断降低以至最终接近传统乳液。同时消费者对纳米乳液类新型产品的认知和接受程度也在不断提高^[5]。

在食品领域中, 以纳米食品加工技术, 纳米配料和食品添加剂的结构控制, 纳米复合包装材料, 纳米检测技术等方面的研究最为活跃, 已经成为食品纳米技术的研究热点。目前的纳米功能食品主要有钙、硒、锌等的矿物质制剂, 维生素制剂, 添加营养素的钙奶、豆奶, 具有降压等功能的小分子肽等^[6]。专利EP1 597 973 A1发明了一种新型w/o/w纳米乳剂, 在油滴内部, 添加亲脂性添加剂(LPA)作用, 自发形成了一段0.5 ～ 50nm长的亲水区域, 因此这种新型纳米乳剂不仅可以溶解携带亲油性物质, 还可以同时传递亲水性的或有些两性的活性分子以及水溶性成分^[7]。日本报道了纳米技术制备的安全高效色素, 该色素的光, 热稳定性皆好于现有的人工色素, 并且具有很好的安全性。纳米添加剂能很好的分散在食品中, 提高利用率, 还可提高其稳定性和安全性。专利EP1 792 544 A1在纳米功能食品领域, 发明了一种锌强化食品和锌纳米颗粒载体。WO2007038621 A2发明了新型的用于食品涂层包覆的工艺, 可以延长食品货架期限, 避免了传统工艺在食品安全方面的隐患。

2. 国内外研究现状分析

纳米乳液是一类液相以液滴形式分散于第二相的胶体分散体系，呈透明或半透明状，粒度尺寸在50 ～200 nm 之间，也被称为细乳液、超细乳液、不稳定的微乳液和亚微米乳液等。纳米乳液的制备方法有高能乳化法( 高压均质法、微射流法和超声波剪切法) 和低能乳化法( 相转变温度法、反相乳化法和自乳化法) 。高能乳化法能耗大因而应用受到制约，低能乳化法尤其是反相乳化法在制备放大方面具有重大的应用潜力。纳米乳液是动力学稳定体系，其性质和稳定性主要依赖于制备方法、原料的加序和乳化过程中产生的相态变化。纳米乳液的优点是粒径小，通过布朗运动可克服重力作用，因此在储藏过程中不会出现沉淀，同时也阻止了絮凝状物质的产生，使体系达到均一。但是，纳米乳液在热力学上是不稳定的，且液滴粒径越小，所具有的界面能越高，越有利于奥斯特瓦尔德熟化的发生，小液滴中的流体越容易转移到大液滴中，最终导致乳液的粗化，因而稳定性问题是限制纳米乳液广泛应用的最重要因素之一。与纳米乳液相比，微乳液的粒径较小，其粒度尺寸在10 ～ 100 nm 之间，且溶液呈透明状。在乳化过程中，纳米乳液所需的乳化剂含量较小，而微乳液需要较高含量的乳化剂。纳米乳液是热力学不稳定体系，而微乳液是热力学稳定体系，在表面活性剂存在条件下能够自发形成。微乳液在动力学上是不稳定的，主要表现在两方面: 一是加水稀释时液滴易受到破坏，二是温度变化时微乳液体系也极不稳定。纳米乳液在稀释和温度变化这两方面则表现出较好的稳定性^[8]。因此，该特性对于终端产品的应用具有重要意义。近几年来，人们对纳米乳液的应用研究越来越关注，应用研究涵盖制药、化妆品和食品等领域。

1 纳米乳液的制备方法

纳米乳液为非平衡系统，因此不能自发形成。纳米乳液的形成通常需要外加能量，如来自于外界机械设备的能量或是利用乳液结构中的化学潜能。

3. 研究的基本内容与计划

2014.12 文献查阅，完成开题。

2015.03-04 制备纳米柠檬精油并测定透光率，测试稳定性及缓释性

2015.05 讨论表明活性剂、助表面活性剂及香基浓度对实验的影响

4. 研究创新点

发展低能乳化法制备稳定的纳米乳液体系，可以进一步降低液滴的尺寸和缩小液滴尺寸的分布范围。