猕猴桃亚麻酸油纳米乳剂的制备工艺

张永康，胡江宇，欧阳辉，沈国励，陈功锡，王晓京力

(1.吉首大学植物资源保护与利用湖南省高校重点实验室，湖南 吉首 416000；2.湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室，湖南 长沙 410082；3.湖南省猕猴桃产业化工程技术研究中心，湖南 吉首 416000 )



猕猴桃亚麻酸油纳米乳剂的制备工艺

张永康1，胡江宇1，欧阳辉1，沈国励2，陈功锡1，王晓京力3

(1.吉首大学植物资源保护与利用湖南省高校重点实验室，湖南 吉首 416000；2.湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室，湖南 长沙 410082；3.湖南省猕猴桃产业化工程技术研究中心，湖南 吉首 416000 )

利用自身研制的具有一定pH值的复合乳化剂，采用高速剪切乳化或纳米高压均质技术对猕猴桃亚麻酸油进行分散或均质，使猕猴桃亚麻酸形成具有纳米尺度的稳定的水包油颗粒，再运用纳米粒度及Zeta电位仪对其进行纳米粒径表征.以粒径小、稳定时间长为主要考察指标，得到制取猕猴桃亚麻酸油纳米乳剂的最佳工艺条件为乳化剂4 g，猕猴桃亚麻酸油4 mL，制备液体积200 mL，9 000 r/min剪切乳化20 min或150 MPa左右高压均质循环2次.研究结果表明，在最佳工艺条件下平均粒径为(60±10)nm，剪切乳化稳定时间约1.5 a，高压均质稳定时间达2 a以上，满足制药和保健品的需要.

纳米乳剂；猕猴桃；亚麻酸油；水包油；剪切乳化；高压均质

亚麻酸具增长智力、保护视力、降低血压和胆固醇、延缓衰老、抗过敏、抑制癌症的发生和转移等功效[1-2].然而，亚麻酸在人体内不能合成，必须从体外摄取.人体一旦长期缺乏亚麻酸，将会导致脑器官、视觉器官的功能衰退和老年性痴呆发生，并引发高血脂、高血压、癌症等病变.国外将亚麻酸作为药物和食品添加剂来预防和治疗心血管疾病、癌症等，国内也有这方面的药品和功能性食品出售.

猕猴桃果仁油富含亚麻酸，其质量分数在60%以上.湖南省湘西老爹生物有限公司利用超临界流体萃取技术，从猕猴桃种子中提取亚麻酸油，用亚麻酸油制成猕猴桃果仁油软胶囊.经功能性试验验证，该软胶囊具有比较明显的降血脂、降血压、预防癌变、改善心血管疾病、提高脑神经功能等保健功能[3]，已被国家卫生部授予“国家重点新产品”称号.但是，人体对软胶囊状态的猕猴桃果仁油，其亚麻酸的吸收率仅为所摄入亚麻酸总量的15%～25%(下文中百分数均为质量分数)，绝大部分随着粪便排出去了.这不仅造成了资源的极大浪费，而且大大影响了服用效果，不利于产品的优化升级和市场竞争.研究证明，当分散相粒径达到50～100 nm时，药物的转运机制将会发生质的转变.在油状液体药物制备成纳米级脂质分散体后，其主要吸收方式为胞饮作用[4-5].这种吸收方式可使药物更易进入细胞内，发挥其作用.将猕猴桃亚麻酸油做成纳米级的脂质分散体后，由于分子粒径减小，人体对其吸收将畅通无阻[6-8].将它进一步开发成针剂，直接用于临床，进行静脉或肌肉注射，调节血脂和延缓衰老的功效提高数十甚至上百倍以上.笔者采用剪切乳化技术和高压均质纳米技术对猕猴桃亚麻酸油纳米乳剂的制备工艺进行了相关研究.

1 试验部分

1.1 仪器、试剂和材料

(1)仪器.超临界流体萃取装置(中国南通HA221-50-12)；纳米粒度及Zeta电位仪(英国DTS5301)；超高压纳米均质机(加拿大艾维斯汀Emulsiflex-C50)；高速剪切乳化搅拌机(上海标本模型厂JRJ)；电热鼓风干燥箱；水浴锅；冰箱.

(2)试剂.自身研制的具有一定pH值的混合乳化剂(无毒、无害、可降解且具有保健功效)；CO2(食品级，纯度大于99.5%)；纯净水或去离子水；调味剂等.

(3)材料.猕猴桃果籽由湖南湘西老爹生物有限公司提供.将猕猴桃果籽粉碎至30～40目，处理过后，采用电热鼓风进行干燥，物料温度控制在45～50 ℃，干燥后含水量控制在3%以下，备用.

1.2 猕猴桃亚麻酸油的制备

称取600 g处理好的猕猴桃果籽，在萃取压力30 MPa、萃取温度45℃、分离温度30 ℃、萃取时间1.75 h的条件下进行超临界CO2流体萃取，开启精馏柱，收集最底层的精馏柱的馏分，经过脱水、过滤处理后可得到含亚麻酸60%以上[9]的猕猴桃亚麻酸油.

1.3 纳米乳剂的配制和纳米粒径的表征

称取一定量的乳化剂，用80 ℃的去离子水在恒温水浴锅中溶解成糊状并充分搅拌.取一定量的猕猴桃亚麻酸油和适量水混合搅拌，加入上述处理好的乳化剂适量并搅拌，加水定容至200 mL并搅匀.用高速剪切乳化搅拌机剪切乳化3～30 min或在一定压力下进行高压均质，得到乳白色的猕猴桃果仁油纳米乳剂.将制得的猕猴桃亚麻酸油纳米乳剂用纳米粒度及Zeta电位仪进行纳米粒径表征(以平均粒径小为佳)，并置于室温下考量其稳定时间(以稳定时间长为佳).

2 结果与讨论

2.1 剪切乳化工艺

剪切乳化技术被广泛应用于食品、化工、医药等领域.亚麻酸为十八碳三烯酸，是一种多不饱和脂肪酸.亚麻酸因其高度不饱和性，极易被氧化而失去保健功能.在剪切乳化或高压均质过程中均产生大量的热量，若不及时除去，其热量势必对试验产生较大影响.笔者采用冰水浴冷却的方法，简便易行，效果令人满意.

混合乳化剂由湖南大学、吉首大学和湖南省猕猴桃产业化工程技术研究中心联合研制，该乳化剂无毒、无害，具有抗氧化、防腐功能，稳定性好，是一种很好的乳化剂和保健食品，已获国家专利[10].

剪切乳化条件下，当每次制备液的体积为200 mL时，影响猕猴桃亚麻酸油纳米乳剂平均粒径和稳定时间的因素，包括乳化剂和猕猴桃亚麻酸油的用量、剪切时间和剪切速度.

图1 不同配比下乳化剂与亚麻酸油用量对乳剂粒径的影响

2.1.1 乳化剂和亚麻酸油用量的影响 乳化剂与亚麻酸油的配比及总量均对产品的粒径和稳定性有较大影响.理论上要求制备的乳剂的浓度尽可能地大，粒径尽可能地小，稳定性尽可能地好.一般来说，在乳液或胶体体系中，粒径越小，稳定性也越好.然而，当乳剂增大时，单位体积内的粒子数增多，碰撞的几率增大.乳剂中的粒子均为带电荷的颗粒，当正负粒子相撞时会出现聚沉、破乳.乳化剂和亚麻酸油的配比也类似.乳化剂过多将引起乳剂浓度增大，不利于稳定；乳化剂过少，无法将乳液中亚麻酸完全包裹住而出现破乳，同样不利于稳定.因此，需要寻找一个最佳的用量和配比.取一定量的乳化剂和亚麻酸油按照1.3节进行处理，在转速为10 000 r/min的条件下剪切乳化30 min，再取适量乳液进行纳米粒径表征，亚麻酸油1 mL代表1 g.表征结果见图1.

由试验结果可知，所制备乳剂的平均粒径与乳化剂、亚麻酸油的用量基本上是成正比的，这可能是由于随着所用原料的增多产品浓度增大，溶液中的微粒相互碰撞并团聚在一起的几率增大，当所用总量增大到20 g以上时，乳液则为不稳定体系.当乳化剂与亚麻酸的配比逐渐增大时，乳液的粒径变化也很明显.当配比较低时，粒径较大，体系也较不稳定，这与乳化剂用量较少，无法将亚麻酸油完全包裹并形成稳定的水包油颗粒有关.随着配比的增大，当配比为1∶1时表面活性剂即乳化剂刚好能将亚麻酸油完全包裹平均粒径最小，稳定性也最好；当乳化剂出现过剩时，乳液中粒子的粒径反而增大，不利于乳液的稳定.既考虑到乳液的浓度、使每毫升的亚麻酸载药量最大，又考虑到使乳液的粒径尽可能地小、乳化剂用量尽可能地少，故以乳化剂和亚麻酸油的配比1∶1、总量8 g为最佳.

2.1.2 剪切时间的影响 取4 g乳化剂和4 g亚麻酸油按照1.3节进行处理，在转速为10 000 r/min的条件下剪切乳化.取适量乳液进行纳米粒径表征，并测试其稳定性.剪切时间对纳米乳剂粒径的影响见图2.

图2 剪切乳化时间对乳液粒径的影响

当剪切乳化时间超过5 min后，剪切乳化时间的延长对乳液粒径降低不明显，粒径大小整体维持在60 nm的水平；当剪切乳化时间在5 min以内时，粒径变化十分明显，提示剪切时间不能低于5 min.通过长期观测，剪切时间在5～20 min时稳定性有较大变化，整体上随着剪切乳化时间的延长而增强，在剪切乳化时间达到20 min时稳定性最好，稳定时间在1.5 a以上；剪切乳化时间在20～30 min时，随着时间的增多稳定性无明显增强.因此，考虑到乳剂的稳定性和粒径，剪切乳化时间选定20 min为宜.

2.1.3 剪切速度的影响 取乳化剂和亚麻酸油各4 g按照1.3节进行处理，在不同的转速下剪切乳化20 min，考察剪切乳化速度对纳米乳剂粒径和稳定性的影响，试验结果见图3，4.

图3 剪切乳化速度对乳液粒径的影响

图4 剪切乳化速度对乳液稳定性的影响

剪切速度在4 000～9 000 r/min变化时，无论是对乳液的稳定性还是粒径大小都有较大影响，总体上随着转速的增加，粒径减小、乳液稳定性增强.乳液的粒径减小时稳定性也随之增强，这与前面所述是一致的.剪切速度大于9 000 r/min时，剪切速度的增大对乳液的粒径减小和稳定性增强均不明显，反而使乳液的发热量和能耗增大，因此9 000 r/min为最佳的剪切速度.

2.2 高压均质工艺

高压均质是一种制备超细液-液乳化液或液-固分散物的通用设备，广泛应用于食品、化工、制药、轻工、生物工程等行业的生产和科研领域.

高压均质机工作时，物料的加工是在均质阀里进行的，并在高压下进入调节间隙的阀件时，物料获得极高的流速(200～300 m/s)，从而在均质阀里形成一个巨大的压力下跌，湍流和剪切的多种作用下将原先比较粗糙的乳浊液或悬浮液加工成极细微分散、均匀、稳定的液-液乳化物或液-固分散物.

试验证明，剪切乳化工艺中乳化剂、猕猴桃亚麻酸油的总量和配比与高压均质工艺效果是一致的，即当乳化剂和猕猴桃亚麻酸油各为4 g时，效果最佳.

高压均质时，在相同循环次数下压力取60，100，140，180 MPa，结果发现压力取140 MPa时，分散效果和物理稳定性较佳；继续增加压力，分散效果和物理稳定性并无明显改善.在压力等于140 MPa时,分别循环2，4，6次，结果表明，循环2次时粒径达60 nm左右(图5)，稳定时间达2 a以上；循环2，4次的样品，粒径和稳定性没有太大的区别，且在循环6次时，粒径有增大的趋势.因此,确定均质压力为140 MPa，循环次数为2次.

通过高压均质后的猕猴桃亚麻酸油纳米乳剂与剪切乳化后的乳剂相比，具有较高的稳定性和产品品位，能够进行连续操作，提高产品保存质量等.其缺点是对设备要求较高，价格昂贵，且目前国内尚无合适的设备，在高压均质过程中热量无法散发导致部分亚麻酸氧化.

图5 猕猴桃亚麻酸油纳米乳剂粒径分布

3 结语

运用纳米粒度及Zeta电位仪对猕猴桃亚麻酸颗粒进行纳米粒径表征，经过长时间的观测和分析，得到制取猕猴桃亚麻酸油纳米乳剂的最佳工艺条件：乳化剂4 g，猕猴桃亚麻酸油4 mL，制备液体积200 mL(亚麻酸的载药量为12 g/L)，9 000 r/min剪切乳化20 min或140 Mpa左右高压均质循环2次.在此最佳工艺条件下，平均粒径达(60±10)nm(图5)，剪切乳化工艺生产的猕猴桃亚麻酸油纳米乳剂稳定时间约1.5 a，高压均质技术得到的猕猴桃亚麻酸油纳米乳剂稳定时间达2 a以上，满足制药和生产保健食品的需要.

[1] 张康健，王 蓝，马柏林，等.中国杜仲次生代谢物[M].北京：科学出版社,2002：3-7.

[2] 陶国琴，李 晨.α-亚麻酸的保健功能及应用[J].食品科学，2000,21(12):140-143.

[3] 欧阳辉.猕猴桃果仁油主要成分及其药理生理作用[J].吉首大学学报：自然科学版，2004，25(1)：80-82.

[4] 何海冰，唐 星.莪术油纳米乳剂的制备及制备工艺影响因素考察[J].沈阳药科大学学报,2005,22(3):164-167.

[5] 何 蕾，王桂玲，张 强.紫杉醇纳米乳剂的体内外考察[J].药学学报，2003,38(3):227-230.

[6] 王长虹，孙殿甲，苗爱东,等.甲苯咪唑水包油型口服乳剂的药物释放[J].中国医院药学杂志,2000,20(1):7-9.

[7] SANTOS MAGATLHAES N S，CAVE G，SEILLER M，et al.The Stability and in Vitro Release Kinetics of a Clofibride Emulsion[J].International Journal of Pharmaceutics,1991,76(3):225-237.

[8] PAN G，SHAWE R M，OIE S，LU D R.In Vitro Gene Transfection in Human Gliom a Cells Using a Novel and Less Cytotoxic Artificial Lipo-Protein Delivery System[J].Pharmaceutical Research，2003，20(5):738-744.

[9] 张永康，姚祖凤，欧阳辉.超临界CO2从猕猴桃果仁油中萃取亚麻酸的工艺研究[R].猕猴桃研究进展(Ⅱ).北京:科学出版社，2003：366-368.

[10] 俞汝勤，张永康，沈国励，等.纳米亚麻酸乳剂的制备方法：中国，CN1425372[P].2003-06-25.

(责任编辑 陈炳权)

Preparing Technology of Nanoemulsion with Kiwi Linolenic Acid Oil

ZHANG Yongkang1，HU Jiangyu1，OUYANG Hui1，SHEN Guoli2，CHEN Gongxi1,WANG Xiaoqing3

(1. University Key Laboratory of Plant Resources Conservation and Utilization(Hunan Province)，Jishou University，Jishou 416000，Hunan China；2.State Key Laboratory of Chemo/Biosensing and Chemometrics,Hunan University,Changsha 410082，China;3.Hunan Kiwi Engineering and Industrialization Research Center,Jishou 416000,Hunan China)

Kiwi linolenic acid oil has been dispersed to form stable nano-scaled oil-in-water particulates with the independently-prepared compound emulsifier with definite pH through high speed shearing，emulsification and high pressure homogenizing technique.According to the nano granularity,the particulate diameter has been represented by Zeta.The results showed that with 4 g emulsifier,4 mL Kiwi linolenic acid oil,200 mL preparation solution,9 000 r/min shearing and emulsification for 20 min or two times of 150 MPa high pressure homogeneity circulation,the average minimum particulate diameter was (60±10)nm and the average maximum stable durations for shearing and emulsification and for high pressure homogeneity were 1.5 a and more than 2 a respectively. Such technological condition is the optimum and can satisfy pharmacy and health food industry.

nanoemulsion；kiwi；linolenic acid oil；oil-in-water；shearing and emulsification；high pressure homogenization

1007-2985(2015)04-0059-05

张永康(1939—)，男，浙江杭州人，吉首大学植物资源保护与利用湖南省高校重点实验室教授，博士生导师，主要从事植物化学及农业产业化开发研究.

TQ460.6

B

10.3969/j.issn.1007-2985.2015.04.015