迷迭香精油微乳体系的构建及其性质研究

殷春燕，宋祎静，史美佳，乔莉娟，王树民

（1.邯郸学院 生命科学与工程学院，河北 邯郸 056005；2.邯郸学院科研处，河北 邯郸 056005）

迷迭香为唇形科迷迭香属多年生常绿亚灌木。迷迭香精油是从迷迭香中提取出来的挥发性物质，主要含有樟脑、α-蒎烯、桉叶油醇、莰烯和1,8-桉叶素等成分，具有抗菌、抗氧化、抗炎等生理活性，被广泛应用于医药、食品和农药等领域[1]。迷迭香精油难溶于水，且在生产和储存过程中易挥发、稳定性差，很大程度上限制其在食品行业中的应用。因此，需要改善迷迭香精油的水溶性和稳定性。

微乳是由表面活性剂、助表面活性剂、油和水自发形成的各向同性、外观透明或半透明、热力学稳定的分散体系，粒径一般在1～100 nm[2]。微乳液由于具有良好的稳定性和增溶性，已应用于改善玫瑰精油[3]、艾叶精油[4]等植物精油的水溶性和稳定性。

本研究采用滴加水法制备迷迭香精油微乳，通过研究迷迭香精油微乳的制备条件并对其稳定性进行分析，旨在提高迷迭香精油的稳定性和水溶性，为进一步探索迷迭香精油在食品领域的应用与开发提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

迷迭香精油，广州普朗斯生物科技有限公司；其余试剂均为市售分析纯。

1.2 仪器与设备

ALC-2100.2 电子分析天平，赛多利斯科学仪器有限公司；85-2 数显恒温磁力搅拌器，常州市图旺仪器制造有限公司；快速混匀器，晶玻实验仪器厂；DDS-11A 电导率仪，上海雷磁精密仪器厂。

1.3 实验方法

1.3.1 迷迭香精油微乳的制备及伪三元相图的绘制

采用滴定水法，按照文献[4]的方法制备迷迭香精油微乳，并绘制伪三元相图，计算相图中微乳区面积。

1.3.2 迷迭香精油微乳的制备工艺优化

（1）表面活性剂种类对微乳体系的影响。以吐温60、吐温80、m（吐温40）∶m（吐温80）=1 ∶1、m（吐温80）∶m（司班20）=1 ∶1 为表面活性剂，分别与助表面活性剂无水乙醇以质量比3 ∶1 混合，得到混合表面活性剂，制备迷迭香精油微乳并绘制伪三元相图。

（2）助表面活性剂对微乳体系的影响。以吐温80为表面活性剂，分别与助表面活性剂无水乙醇、丙三醇、正丁醇、1,2-丙二醇以质量比3 ∶1 混合，得到混合表面活性剂，制备迷迭香精油微乳并绘制伪三元相图。

（3）表面活性剂和助表面活性剂质量比（Km）值对微乳体系的影响。以吐温80 为表面活性剂，正丁醇为助表面活性剂，两者分别以Km=1、2、3、4 混合，制备迷迭香精油微乳并绘制伪三元相图。

1.3.3 迷迭香精油微乳的类型鉴别

采用电导率法和染色法[5]对迷迭香精油微乳的类型进行鉴别。

1.3.4 微乳稳定性测定

（1）离心稳定性。取制备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下离心15 min，离心结束后测定其在550 nm 下的吸光度，采用公式（1）计算微乳透光率。

式中：T为透光率，%；A1是处理后微乳的吸光度；A0是处理前微乳的吸光度。

（2）热稳定性。取适量微乳分别在30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃下加热30 min，在加热过后，测定其在550 nm 下的吸光度并采用公式（1）计算透光率。

1.3.5 数据处理

采用Origin 8.0、AutoCAD 2020、Excel 2010 进行数据统计分析，平行试验3 次。

2 结果与分析

2.1 迷迭香精油微乳的制备工艺优化

2.1.1 表面活性剂种类对微乳体系的影响

由图1 可知，不同表面活性剂形成微乳区域面积大小依次为吐温80（53.13%）＞吐温60（51.68%）＞吐温80+吐温40（51.50%）＞吐温80+司班20（42.29%）。吐温80 分别和司班20、吐温40 复配后，形成的微乳区域减小。可能是由于复配后两种表面活性剂形成的化学构象不利于表面活性剂的协同增溶作用[3]。因此选择吐温80 为最佳表面活性剂。

图1 不同种类表面活性剂的迷迭香精油微乳伪三元相图

2.1.2 助表面活性剂对微乳体系的影响

由图2 可知，不同助表面活性剂形成微乳区域面积大小依次为正丁醇（62.09%）＞无水乙醇（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区域最大，因此本文选择正丁醇作为助表面活性剂进行进一步研究。

图2 不同种类助表面活性剂的迷迭香精油微乳伪三元相图

2.1.3Km值对微乳体系的影响

分别选用Km=1、2、3、4 制备迷迭香精油微乳，结果如图3 所示。随着Km值的增加，微乳区面积先增大后减小，当Km=3 时，微乳区域面积最大，为62.09%。可能是由于助表面活性剂浓度较低时，其对表面活性剂的助乳化作用不足；而浓度较高时，反而减弱了表面活性剂与水的结合作用，使微乳体系难以维持两相界面的平衡。因此制备迷迭香精油微乳的最佳Km值为3。

图3 不同Km 值的迷迭香精油微乳伪三元相图

2.2 迷迭香精油微乳类型的鉴别

根据上述试验，选择表面活性剂为吐温80、助表面活性剂为正丁醇、Km=3 制备迷迭香精油微乳。其中混合表面活性剂与精油质量比分别为9 ∶1、8 ∶2、7 ∶3、6 ∶4、5 ∶5、4 ∶6、3 ∶7、2 ∶8、1 ∶9，发现当混合表面活性剂与精油质量比为9 ∶1 时，可得到稳定的无限稀释微乳。因此在该比例下对微乳进行类型鉴别。

染色法是微乳类型判断最直观的方法，根据油溶性染料苏丹Ⅲ在微乳中的扩散速率来判断微乳类型。由图4 可看出，在相同的时间内，当迷迭香精油微乳中水分含量为0～40%时，苏丹Ⅲ能够完全扩散其中。而苏丹Ⅲ部分扩散于水分含量为50%～60%的微乳中，完全不扩散于水分含量为70%～90%的微乳中。说明当水分含量为0～40%时，该迷迭香精油微乳为W/O 型微乳，水分含量为50%～60%时微乳为双连续型，水分含量高于70%时微乳为O/W 型。

图4 迷迭香精油微乳电导率随含水量的变化图

电导率法也是常用于判断微乳类型的方法之一。由图4 可知，初始时迷迭香精油微乳的电导率随着水分含量的增加而迅速增加，当水分含量达到47%时，电导率的增加速率较为缓慢；水分含量达到61%时电导率达到最大值，随着水分含量的进一步增加，微乳的电导率开始下降。说明当水分含量低于47%时，形成的微乳为W/O 型；当水分含量高于61%时，形成的微乳为O/W 型，与染色法得到的结果基本一致。

2.3 迷迭香精油微乳的稳定性

根据2.2 试验结果，选择水分含量为70%的O/W型迷迭香精油微乳进行稳定性评价。

2.3.1 离心稳定性

由表1 可知，迷迭香精油微乳在不同转速下，离心前后均澄清透明，且静置不分层，透光率都在90%以上，说明此微乳体系具有良好的离心稳定性。

表1 离心速率对微乳稳定性的影响表

2.3.2 热稳定性

由表2 可知，当温度在30～60 ℃时，随着温度的逐渐上升，微乳的透光率逐渐下降。当温度不高于50 ℃时，微乳仍能保持澄清透明状态，透光率在80%以上。随着温度进一步升高至60 ℃时，微乳出现浑浊迹象，透光率降至68%，且体系不再稳定。由此可知，迷迭香精油微乳应在50 ℃以下使用和保存。

表2 温度对微乳稳定性的影响表

3 结论

本研究采用滴水法制备迷迭香精油微乳，确定制备迷迭香精油微乳的体系为迷迭香精油/吐温80/正丁醇/水。迷迭香精油与混合表面活性剂质量比为1 ∶9 时，可形成稳定、澄清透明、无限稀释的微乳。该微乳水分含量在低于47%时为W/O 型微乳，47%～61%时为双连续型，高于61%时为O/W 型。为确保该微乳在加工、储存的过程中不发生性质的改变，对含水率为70%的O/W 型微乳进行离心稳定性和热稳定性研究。结果表明，该微乳具有良好的离心稳定性，适宜在不高于50 ℃的条件下使用和储存。本研究对迷迭香精油的应用与开发具有指导意义。