迷迭香精油微乳體系的構建及其性質研究

殷春燕，宋祎靜，史美佳，喬莉娟，王樹民

（1.邯鄲學院 生命科學與工程學院，河北 邯鄲 056005；2.邯鄲學院科研處，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的揮發性物質，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，被廣泛應用于醫藥、食品和農藥等領域[1]。迷迭香精油難溶于水，且在生產和儲存過程中易揮發、穩定性差，很大程度上限制其在食品行業中的應用。因此，需要改善迷迭香精油的水溶性和穩定性。

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

本研究采用滴加水法制備迷迭香精油微乳，通過研究迷迭香精油微乳的制備條件并對其穩定性進行分析，旨在提高迷迭香精油的穩定性和水溶性，為進一步探索迷迭香精油在食品領域的應用與開發提供依據。

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 儀器與設備

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

1.3 實驗方法

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[4]的方法制備迷迭香精油微乳，并繪制偽三元相圖，計算相圖中微乳區面積。

1.3.2 迷迭香精油微乳的制備工藝優化

（1）表面活性劑種類對微乳體系的影響。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水乙醇以質量比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水乙醇、丙三醇、正丁醇、1,2-丙二醇以質量比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量比（Km）值對微乳體系的影響。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

采用電導率法和染色法[5]對迷迭香精油微乳的類型進行鑒別。

1.3.4 微乳穩定性測定

（1）離心穩定性。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，離心結束后測定其在550 nm 下的吸光度，采用公式（1）計算微乳透光率。

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）熱穩定性。取適量微乳分別在30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃下加熱30 min，在加熱過后，測定其在550 nm 下的吸光度并采用公式（1）計算透光率。

1.3.5 數據處理

采用Origin 8.0、AutoCAD 2020、Excel 2010 進行數據統計分析，平行試驗3 次。

2 結果與分析

2.1 迷迭香精油微乳的制備工藝優化

2.1.1 表面活性劑種類對微乳體系的影響

由圖1 可知，不同表面活性劑形成微乳區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 復配后，形成的微乳區域減小。可能是由于復配后兩種表面活性劑形成的化學構象不利于表面活性劑的協同增溶作用[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域面積大小依次為正丁醇（62.09%）＞無水乙醇（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域最大，因此本文選擇正丁醇作為助表面活性劑進行進一步研究。

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，結果如圖3 所示。隨著Km值的增加，微乳區面積先增大后減小，當Km=3 時，微乳區域面積最大，為62.09%。可能是由于助表面活性劑濃度較低時，其對表面活性劑的助乳化作用不足；而濃度較高時，反而減弱了表面活性劑與水的結合作用，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

根據上述試驗，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量比分別為9 ∶1、8 ∶2、7 ∶3、6 ∶4、5 ∶5、4 ∶6、3 ∶7、2 ∶8、1 ∶9，發現當混合表面活性劑與精油質量比為9 ∶1 時，可得到穩定的無限稀釋微乳。因此在該比例下對微乳進行類型鑒別。

染色法是微乳類型判斷最直觀的方法，根據油溶性染料蘇丹Ⅲ在微乳中的擴散速率來判斷微乳類型。由圖4 可看出，在相同的時間內，當迷迭香精油微乳中水分含量為0～40%時，蘇丹Ⅲ能夠完全擴散其中。而蘇丹Ⅲ部分擴散于水分含量為50%～60%的微乳中，完全不擴散于水分含量為70%～90%的微乳中。說明當水分含量為0～40%時，該迷迭香精油微乳為W/O 型微乳，水分含量為50%～60%時微乳為雙連續型，水分含量高于70%時微乳為O/W 型。

圖4 迷迭香精油微乳電導率隨含水量的變化圖

電導率法也是常用于判斷微乳類型的方法之一。由圖4 可知，初始時迷迭香精油微乳的電導率隨著水分含量的增加而迅速增加，當水分含量達到47%時，電導率的增加速率較為緩慢；水分含量達到61%時電導率達到最大值，隨著水分含量的進一步增加，微乳的電導率開始下降。說明當水分含量低于47%時，形成的微乳為W/O 型；當水分含量高于61%時，形成的微乳為O/W 型，與染色法得到的結果基本一致。

2.3 迷迭香精油微乳的穩定性

根據2.2 試驗結果，選擇水分含量為70%的O/W型迷迭香精油微乳進行穩定性評價。

2.3.1 離心穩定性

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

表1 離心速率對微乳穩定性的影響表

2.3.2 熱穩定性

由表2 可知，當溫度在30～60 ℃時，隨著溫度的逐漸上升，微乳的透光率逐漸下降。當溫度不高于50 ℃時，微乳仍能保持澄清透明狀態，透光率在80%以上。隨著溫度進一步升高至60 ℃時，微乳出現渾濁跡象，透光率降至68%，且體系不再穩定。由此可知，迷迭香精油微乳應在50 ℃以下使用和保存。

表2 溫度對微乳穩定性的影響表

3 結論

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量比為1 ∶9 時，可形成穩定、澄清透明、無限稀釋的微乳。該微乳水分含量在低于47%時為W/O 型微乳，47%～61%時為雙連續型，高于61%時為O/W 型。為確保該微乳在加工、儲存的過程中不發生性質的改變，對含水率為70%的O/W 型微乳進行離心穩定性和熱穩定性研究。結果表明，該微乳具有良好的離心穩定性，適宜在不高于50 ℃的條件下使用和儲存。本研究對迷迭香精油的應用與開發具有指導意義。