淀粉基Pickering乳状液的稳定性及应用研究进展

基于淀粉基颗粒乳化剂具有安全可食、来源广且价格低等优点,综述了以淀粉微粒为颗粒乳化剂稳定的Pickering乳状液的制备及界面稳定机制的研究进展,分析了淀粉基Pickering乳状液中脂质氧化稳定性及其影响因素,展望了其在食品、医药和化妆品等行业的应用前景,并对相关存在的问题进行了分析,以期进一步促进相关基础理论的发展,并拓展乳状液的应用范围。

表面活性剂-纳米颗粒相互作用与智能体系的构建(Ⅲ)相反电荷表面活性剂-纳米颗粒相互作用(ii)——用常规表面活性剂构建刺激-响应性Pickering乳状液和Pickering泡沫

在水介质中,离子型表面活性剂能够通过静电相互作用吸附到带相反电荷的无机纳米颗粒表面,产生原位疏水化作用,使原本强亲水性的无机纳米颗粒转变为表面活性颗粒,进而能够吸附到油(空气)/水界面,稳定Pickering乳状液和Pickering泡沫。如果能够通过某种触发机制促使表面活性剂从颗粒表面脱附,就可以解除原位疏水化作用,于是颗粒恢复其原本具有的强亲水性,自油(空气)/水界面脱附,导致破乳和消泡。如果这种吸附-脱附作用能够多次循环,就得到了所谓的刺激-响应体系。本讲座将介绍如何利用常规商品表面活性剂和普通纳米颗粒例如纳米二氧化硅和纳米氧化铝颗粒等来达成这一目标,主要采用离子对形成触发机制和pH触发机制。

疏水化淀粉与阴离子乳化剂协同稳定的Pickering乳状液的性质研究

以大米淀粉为原料制备辛烯基琥珀酸酐疏水化修饰淀粉,然后,以葵花籽油为油相,疏水化淀粉微粒和5种阴离子型乳化剂联合使用,构筑水包油型Pickering乳状液。通过测定乳相体积、液滴粒径分布和微观结构,探讨淀粉微粒与阴离子型乳化剂的协同稳定效果。结果表明:在乳化剂添加量为1%时(乳状液质量分数),疏水化淀粉/阴离子乳化剂复配稳定的乳状液比仅淀粉微粒稳定的乳状液具有更好的物理稳定性;淀粉与黄原胶、羧甲基纤维素钠复配比例分别为3︰1和4︰1时,乳状液稳定性最好,此时乳状液液滴的平均粒径最小,分别为83.01μm和76.29μm。激光共聚焦扫描显微镜结果表明:疏水化改性淀粉微粒与阴离子乳化剂联合使用时,淀粉颗粒吸附于油-水界面,呈现机械屏障以防止液滴聚集,增加乳状液的稳定性。

表面活性剂-纳米颗粒相互作用与智能体系的构建(Ⅱ)相反电荷表面活性剂-纳米颗粒相互作用(i)——开关转移构建开关性Pickering乳状液和Pickering泡沫

表面能够部分被水润湿、部分被油润湿的胶体颗粒具有表面活性,能够吸附到油(空气)/水界面稳定Pickering乳状液和Pickering泡沫。大多数无机纳米颗粒在水介质中表面是带电的,由于过于亲水而不具有表面活性或者表面活性偏低。一种简单的方法是在无机纳米颗粒的分散液中加入微量的带相反电荷的离子型表面活性剂,它们会通过静电作用吸附到颗粒表面,形成疏水性单分子层,从而提高颗粒表面的亲油性,赋予颗粒表面活性。这种作用被称为原位疏水化作用(hydrophobization in situ)。本讲座将讨论如何利用原位疏水化作用赋予无机纳米颗粒表面活性,以及如何借助于开关性表面活性剂与纳米颗粒的相互作用,将表面活性剂的开关转移给颗粒,进而构建开关性Pickering乳状液和Pickering泡沫。

淀粉微粒和酪蛋白酸钠协同稳定Pickering乳状液性质

制备淀粉微粒和酪蛋白酸钠协同稳定的Pickering乳状液。以流体动力学直径、Zeta电位、界面张力、粒度、界面蛋白浓度、脂肪部分聚结率、流变性和光学显微镜观察为指标,研究淀粉微粒质量浓度变化对Pickering乳状液性质的影响。结果表明,淀粉微粒质量浓度变化显著影响协同体系流体动力学直径、Zeta电位和界面张力。当淀粉微粒质量浓度为0.04 g/100 mL时,其与酪蛋白酸钠协同稳定的Pickering乳状液表现剪切稀释特性,乳状液表面积平均直径和体积平均直径最小,分别为3.50μm和1.97μm;界面蛋白浓度和脂肪部分聚结率最高,分别为3.90 mg/m^2和7.98%;分散相脂肪球直径最小,为4.11μm,表明淀粉微粒在一定质量浓度范围内对酪蛋白酸钠的界面活性起到促进作用,两者能够共同维持Pickering乳状液稳定。

Pickering乳状液及其在油田中的应用

随着纳米技术的不断进步,Pickering乳状液由于其独特的优势,在食品、化妆品、医药等领域有着广泛的应用。目前,Pickering乳状液在石油领域的应用国外已经较为成熟,而国内只有少数论文提及。因此,从Pickering乳状液形成与稳定的机理的分析入手,讨论了Pickering乳状液的稳定性影响因素及其流变学特性,最后介绍了Pickering乳状液在油田领域的应用现状及前景。结论认为:(1)Pickering乳状液由于其独特的稳定性,针对它的破乳技术将是一个重要的研究方向。(2)对环境刺激响应的固体颗粒乳化剂的深入研究将会更好地促进Pickering乳状液在油田领域的应用。(3)为促进Pickering乳状液在油田领域的广泛应用,可重点考虑对纳米SiO2和纳米CaCO3的改性。

Pickering乳状液的研究进展及其在制革中的前景展望

介绍了Pickering乳状液的稳定机理,阐述了影响Pickering乳状液稳定性的因素,包括颗粒表面性质、颗粒粒度、颗粒浓度、油水比等,综述了Pickering乳状液在Pickering乳液聚合、微胶囊、功能材料、环境响应性乳液方面的研究进展,并就Pickering乳状液在制革中的应用前景进行了展望。

Pickering乳状液的研究进展及其在制革中的前景展望(续)

介绍了Pickering乳状液的稳定机理,阐述了影响Pickering乳状液稳定性的因素,包括颗粒表面性质、颗粒粒度、颗粒浓度、油水比等,综述了Pickering乳状液在Pickering乳液聚合、微胶囊、功能材料、环境响应性乳液方面的研究进展,并就Pickering乳状液在制革中的应用前景进行了展望。

基于Pickering乳状液的油基钻井液乳化稳定性能研究

将纳米材料形成的Pickering乳状液机理引入到油基钻井液中,形成了新型的油基钻井液。室内研究出了强亲油性的纳米材料CQ-NZC,对其形成的油基钻井液乳状液稳定性及影响因素进行了研究。实验表明,由该纳米材料CQ-NZC形成的乳状液极为稳定,破乳电压可达到2 000 V以上,有机土、润湿剂、降滤失剂及密度调节剂(重晶石和中空玻璃微珠)的加入后均会使乳状液稳定性降低,但在一定范围内乳状液还是具有一定的稳定性能,纳米材料形成Pickering乳状液的油基钻井液体系具有很深的研究价值。

Pickering乳状液的电导率振荡

首次设计和制备了环己烷-水-碳酸钙和环己烷-甲醇-碳酸钙Pickering乳状液电导率振荡系统,用恒定浓度的氯化钾作为背景电解质,借助计算机自动数据采集系统对该乳状液的电导率振荡进行了监测,探讨了固体稳定剂、辅助表面活性剂和油水极性等因素对电导率振荡的影响.结果发现环己烷-水-碳酸钙乳状液电导率振荡的平均振幅约为400μS.cm-1,明显高于普通乳状液振荡系统;而环己烷-甲醇-碳酸钙乳状液电导率振荡的平均振幅约为10μS.cm-1,与普通乳状液振荡系统基本相近.当少量非离子表面活性剂TX-100添加于振荡系统后,电导率振荡的振幅都会明显减小,但前者减小的幅度大于后者.两类乳状液系统的电导率振荡在数天内持久不衰.

非离子-阴离子Bola型表面活性剂和纳米SiO2颗粒协同稳定的双重响应型O/W乳状液

合成了一种非离子-阴离子Bola型智能表面活性剂,通过pH-响应可以在非离子型CH_(3)O(EO)_(5)-R_(11)-COOH(pHpKa)之间转换。单独使用时,非离子型和Bola型分别表现为不良乳化剂和优良乳化剂。与纳米SiO_(2)颗粒复配使用时,非离子型能与SiO_(2)颗粒协同稳定O/W(正癸烷)型Pickering乳状液,其中表面活性剂通过氢键作用吸附到颗粒表面产生原位疏水化作用,提高了颗粒的表面活性,并且这种Pickering乳状液具有pH-和温度-双重响应性,能够通过改变pH或者温度使乳状液在稳定和破乳之间实现多次转换。另一方面,Bola型CH_(3)O(EO)5-R_(11)-COONa能够与纳米SiO_(2)颗粒协同稳定分散液包油(oil-in-dispersion)乳状液,该乳状液具有良好的耐温性,但对调节pH时产生的盐较为敏感。然而与破乳后能完全返回水相便于回收再利用的同系物CH_(3)O(EO)7-R_(11)-COOH相比,具有较短EO链的CH_(3)O(EO)_(5)-R_(11)-COOH无论处于非离子型还是Bola型状态仍具有相当的油溶性,破乳后不能完全返回水相,表明EO数大小对这类新型智能表面活性剂的性能有显著的影响。

纳米SiO2/十二烷基氨基丙酸钠协同稳定的pH响应性Pickering乳状液

用纳米SiO_2颗粒与微量氨基酸型两性表面活性剂十二烷基氨基丙酸钠作复合乳化剂,以正癸烷为油相,制备了pH响应性O/W型Pickering乳状液.室温下该乳状液在pH≤4.0时稳定,在pH≥6.0时不稳定,因此,可以通过改变水相的pH值使乳状液在稳定和破乳之间多次循环.在酸性水介质中,氨基酸型两性表面活性剂分子呈阳离子状态,可通过静电作用吸附到带负电荷的SiO_2颗粒表面,产生原位疏水化作用,使其转变为表面活性颗粒;而在中性和碱性水介质中,氨基酸型两性表面活性剂呈两性或阴离子状态,不能产生原位疏水化作用,因而导致乳状液破乳.相关作用机理通过吸附量、Zeta电位及接触角等实验数据得以论证.该刺激-响应性Pickering乳状液在乳液聚合、油品输送以及燃料生产等领域具有重要的应用价值.

Pickering乳状液稳定性的研究进展

从乳状液稳定机理、影响因素以及表面活性剂等活性物质对Pickering乳状液稳定性的影响进行了介绍,阐述了机械阻隔理论与三维黏弹粒子理论是主要稳定机理。评述了Pickering乳状液的应用前景,指出固体颗粒与聚合物的协同作用是否受其他因素影响值得研究,同时指出Pickering乳状液在石油行业的应用也值得探索,另外,研究响应环境刺激的固体颗粒乳化剂将拓宽Pickering乳状液的应用范围。

Pickering乳状液的研究进展及展望

Pickering乳状液因其具有环境友好和稳定性强的特性,并且随着纳米技术的不断发展和广泛的应用,其在食品、化妆品、医药等领域有着越来越广泛的应用,目前,国外Pickering乳液在石油领域的应用已日趋成熟,而国内对Pickering乳化液的研究及相关文献相对较少,因此,国内科研工作者对纳米颗粒稳定的Pickering乳状液的研究愈加看中。本文着重从Pickering乳状液的稳定机理、稳定性影响因素及其在相关领域的应用3个方面总结了Pickering乳状液近些年的研究进展,并在文章最后对其在原油降粘方面的应用前景进行了展望。

矿粉微粒制备Pickering乳液降低原油乳状液黏度的研究

采用一种价廉易得的S115型矿渣微粉和羧乙基纤维素、十二烷基苯磺酸钠协同稳定航煤-水乳状液,制备水包油型Pickering乳状液,室温下30 d后乳化指数大于95%,表明其具有很好的稳定性。采用粒度分析、Zeta电位、界面张力及流变性能测试等方法对稳定机理进行了研究,结果表明,矿渣颗粒吸附于油水界面与十二烷基苯磺酸钠协同形成单层或多层颗粒膜,增加了Zeta电位和黏弹性,降低了油水界面张力,导致其稳定性增加。将制备的Pickering乳状液用于稠油乳状液的降黏,结果比不含固体颗粒的普通乳状液具有更好的降黏效果。

疏水化改性淀粉微粒稳定的Pickering乳状液的性质研究

以辛烯基琥珀酸酐疏水化改性的大米淀粉和苋菜籽淀粉为颗粒乳化剂,葵花籽油为油相,构筑Pickering乳状液,研究淀粉浓度和油相浓度对乳状液稳定性的影响。结果表明,改性苋菜籽淀粉浓度为0.5%~4.0%时,乳状液的液滴粒径为86.29~94.08μm;改性大米淀粉浓度为0.5%~4.0%时,乳状液的液滴粒径为87.75~101.48μm。油相浓度在25%~75%范围内增加时,改性苋菜籽淀粉稳定的乳状液液滴粒径为82.47~91.10μm,而改性大米淀粉稳定的乳状液液滴粒径为77.77~106.57μm。在相同制备条件下,改性苋菜籽淀粉稳定的乳状液中乳相体积均比改性大米淀粉稳定的乳状液大。疏水化淀粉微粒均匀包裹在油滴表面,阻止油滴聚集,稳定乳状液体系。淀粉微粒稳定的Pickering乳状液表现出假塑性流体特征,改性苋菜籽淀粉稳定的乳状液的黏度和储能模量较高,而Tanδ值较小。

纳米TiO2颗粒制备刺激–响应性Pickering泡沫

本文探究了无机纳米TiO2颗粒和表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)共同作用形成稳定的Pickering泡沫以及泡沫获得刺激–响应性的可能性。结果表明:原始的TiO2颗粒表面活性较差,不能获得Pickering泡沫。和CTAB混合之后,被原位疏水化,在CTAB浓度为0.06 mM时,就能形成稳定的Pickering泡沫。随着CTAB浓度的增加,泡沫体积越来越多,稳泡性能也有所提高。向稳定的泡沫体系中,加入等摩尔的阴离子型表面活性剂SDS,振荡摇晃之后,泡沫消失;再向其中加入和初始浓度相同的游离CTAB,震荡后又能形成稳定的泡沫,如此可以进行5次循环,得到刺激–响应性Pickering泡沫,而重新稳定的泡沫体积与初始泡沫的体积基本相同。

食品级Pickering乳状液稳定剂研究进展

该文阐述Pickering乳状液的质构构建及稳定性影响因素,重点论述生物大分子固体颗粒的种类及其稳定Pickering乳状液的机理。高分子生物聚合物因具有低细胞毒性、易被降解、生物兼容性和利用率高的优点,成为食品领域制备Pickering乳状液固体颗粒的良好材料。蛋白质具有亲水-亲油的双亲结构特性,可以吸附在油-水界面上,降低界面的自由能,同时也能够在界面上形成一层厚的立体阻隔层,防止乳状液液滴的聚结从而稳定乳状液。多糖类包括淀粉、甲壳素以及一些纤维素及其衍生体,也可以用来制备固体颗粒稳定剂,但多糖类偏亲水,因此可以通过一定的改性,如接入疏水基团,使多糖在油-水界面上达到亲水-亲油平衡。另外多糖由于其带电性质,可以通过静电排斥作用,防止液滴的聚集,从而稳定乳状液。蛋白与小分子乳化剂、多糖与小分子乳化剂、蛋白质与多糖在一定的pH值、离子强度、温度等条件下产生协同增效作用,形成聚合体颗粒,也可有效地稳定Pickering乳状液。

表面活性剂-纳米颗粒相互作用与智能体系的构建（Ⅳ）非离子表面活性剂-纳米颗粒相互作用——氢键作用构建温度-响应性Pickering乳状液

在水介质中,多数无机商品纳米颗粒的表面除了带有电荷,一般还分布有大量的羟基。这些表面羟基一方面使颗粒表面具有强亲水性,另一方面提供了丰富的位点,使其能够与聚氧乙烯(EO)基团形成氢键,故而含有EO基团的非离子表面活性剂能够通过氢键作用吸附于这些固体颗粒表面,形成以EO链朝向颗粒表面、烷基链朝向水的单分子层,对颗粒产生原位疏水化作用。由于氢键具有温度效应:在低温下易于建立和稳定,在高温下减弱或断裂,因此利用氢键作用可以获得以温度为触发机制的开关性表面活性颗粒。本讲座将介绍如何利用非离子表面活性剂和普通纳米颗粒例如纳米SiO2组合,通过氢键作用构建温度-响应性Pickering乳状液。

冰淇淋的结构──乳状液与泡沫

冰淇淋的结构──乳状液与泡沫（无锡轻工大学，２１４０３６，无锡）许时婴，王璋乳状液可定义为一种液体分散在另一种不相混溶的液体中，分散相颗粒大小为０．１～１０μｍ，在Ｏ／Ｗ食品乳状液如牛奶、稀奶油、冰淇淋、色拉调味料、面糊、乳化香精以及肉糜中，分散相为...