Page 12 - 《精细化工》2022年第12期
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·2378· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷
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润湿性是稳定乳液的决定性因素 ,由于稳定油水 物,多糖在自然界中分布极为广泛,常见的多糖包
界面颗粒的类型和来源不同,其表面性质有较大的 括淀粉、纤维素、壳聚糖、环糊精等,与合成乳化
差异,进而导致形成的 Pickering 乳液的稳定性有所 剂相比,多糖基颗粒具有良好的生物降解性和生物
差异。目前,人们发现有许多固体颗粒可用于制备 相容性。
Pickering 乳液,包括无机颗粒(如 SiO 2、TiO 2、Fe 3O 4、 1.1.1 淀粉
高岭土、蒙脱土等) [3-7] 、有机颗粒(如淀粉颗粒、 淀粉是由许多葡萄糖通过糖苷键连接而成的高
蛋白质颗粒、纤维素纳米晶等) [8-10] 和聚合物颗粒(如 分子碳水化合物,常存在于各类植物的块茎及籽实
聚苯乙烯、双亲性嵌段共聚物、Janus 粒子等) [11-13] 。 中。天然淀粉含有大量羟基,亲水性较强且粒径较大,
无机纳米颗粒大多亲水性较强,通常需要对颗粒表 一般为 1~100 μm。固体颗粒粒径越小,对提高乳液稳
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面进行化学改性,但化学残留杂质限制了它们在食 定性越有利,因此,颗粒粒径通常为 10~1×10 nm [17] 。
品、化妆品和医药领域中的应用,特别是许多无机 淀粉纳米晶(SNC)是通过水解支链淀粉的无
纳米颗粒还存在潜在的健康风险,化妆品法规中对 定形部分和连接点,在淀粉颗粒的半晶体结构上经过
无机纳米颗粒的使用进行了诸多规定 [14] 。近年来, 处理得到的晶体纳米片。通常用物理法或化学法制备
天然来源的颗粒由于其无刺激性、无毒性、具有较 SNC,粒径在 30~200 nm,可制备高效的 Pickering
乳化剂 [18] 。根据植物来源和处理条件的不同,所制
高的生物相容性和生物降解性等优点,受到人们越
来越多的关注 [15] 。本文结合了近年来国内外天然来 备的 SNC 的形态、表面特性、溶胀能力和糊化温度
也不同。LI 等 [19] 通过硫酸水解玉米淀粉制备了粒径
源的颗粒的研究成果,对天然来源固体颗粒稳定的
为 40~100 nm 的 SNC,以 SNC 为乳化剂,制备出
Pickering 乳液及其在化妆品中的应用进行归纳和总
稳定的水包油乳液,其中油相体积分数可达 50%。
结,并对天然来源的固体颗粒稳定的 Pickering 乳液
但是通过化学法制备 SNC 的工艺耗时长,回收率
的发展前景进行展望。
低,不适用于工业生产。由于淀粉链上存在大量的
1 不同天然来源的固体颗粒 羟基,可通过改性剂与淀粉表面羟基发生吸附、酯
化、醚化等反应来改变其润湿性。LI 等 [20] 用辛烯基
天然来源的固体颗粒是指从植物、动物或微生 琥珀酸酐(OSA)对淀粉进行改性,制备 Pickering
物中提取或分离的物质制成的粒子,常见的固体颗 乳液,过程示意图见图 1。淀粉分子结合长链疏水
粒包括多糖基颗粒和蛋白质基颗粒。相比于刚性的 的辛烯基从而增加了改性淀粉的疏水性,改性后淀
无机纳米颗粒,天然来源的固体颗粒具有一定的柔 粉颗粒可以稳定地吸附在油水界面处,形成紧密的
性,在流变界面上可以拉伸变形,增强颗粒在油水 界面膜,同时形成的淀粉颗粒层也增加了液滴之间
界面上的吸附作用,从而形成更为稳定的 Pickering 的相互作用,体系黏度升高,乳液稳定性增加。YU
乳液 [16] 。 等 [21] 用 OSA 对芋头淀粉进行改性,改性后淀粉的疏
1.1 多糖基颗粒 水性得到提高,并且制备的乳液稳定性随着取代度
多糖是由多个单糖缩合而成的一类高分子化合 的增加而提高。
DS 代表 OSA 的取代度;φ 指油相体积分数(10%~90%)
图 1 辛烯基琥珀酸酐改性淀粉稳定 Pickering 乳液的机理 [20]
Fig. 1 Stabilization mechanism of Pickering emulsions by starch modified with octenyl succinic anhydride [20]
除了用化学法对淀粉进行改性,也可通过物理 支链结构比例、表面性质均存在差异 [23] 。LI 等 [24]
法对淀粉进行改性。LU 等 [22] 用氧化钇稳定的四方 以液体石蜡为油相,研究了大米、糯玉米、小麦和
氧化锆对玉米淀粉进行研磨,研磨后的淀粉颗粒结 马铃薯淀粉的乳化性能。结果表明,使用大米、糯
构和形态均发生了变化,以研磨后的淀粉为乳化剂, 玉米和小麦淀粉颗粒作为乳化剂可以制备乳液,而
大豆油为油相,制备的乳液在 6 个月的储存期间表 马铃薯淀粉没有乳化能力。
现出抗聚结的稳定性。此外,淀粉的乳化能力也取 1.1.2 纤维素
决于淀粉的来源,不同来源淀粉的粒径大小、直链/ 纤维素是由 D-葡萄糖以 1,4-糖苷键连接而成的