高岭石与滑石层状颗粒稳定水包水皮克林乳液:特性、影响及应用前景

【字体: 时间:2025年05月13日 来源:Applied Clay Science 5.3

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  为解决水包水(w/w)乳液稳定难题,研究人员用高岭石(Kaol)和滑石(Talc)层状颗粒稳定由支链淀粉(AMP)和木葡聚糖(XG)形成的 w/w 乳液。结果发现 Kaol 稳定的乳液更稳定,这为 w/w 乳液在多领域应用提供了理论依据。

  在乳液的世界里,水包水(w/w)乳液是一种特殊存在。它由两种或更多互不相溶的水性胶体分散液组成,内部含有像多糖、蛋白质或合成聚合物这样的大分子。与传统的水包油(w/o)或油包水(o/w)乳液相比,w/w 乳液的界面张力超低,只有它们的千分之一到万分之一。可别小看这一点,这使得用普通的小分子表面活性剂来稳定 w/w 乳液变得极为困难。因为在室温下,小分子的布朗运动太过活跃,轻松就突破了乳液的界面能,而且 w/w 乳液的 “界面厚度” 较大,表面活性剂根本没法好好地吸附在液滴界面上,想要成功覆盖界面简直难如登天。
此前,虽然有不少研究在探索如何稳定 w/w 乳液,但大多使用的合成和天然层状化合物都太亲水了。而滑石颗粒作为部分疏水的层状硅酸盐,其表面没那么多羟基与水分子互动,可奇怪的是,居然一直没人研究用它来稳定 w/w 乳液。于是,为了填补这一空白,来自国外的研究人员开启了一项极具意义的研究,相关成果发表在《Applied Clay Science》上。

研究人员选用了高岭石(Kaol)和滑石(Talc)这两种在结构和形态上差异明显的颗粒,以及生物可降解、生物相容性好且商业化的支链淀粉(AMP)和木葡聚糖(XG)来制备 w/w 乳液。在研究过程中,主要运用了 X 射线衍射(XRD)技术来确定矿物的晶体结构和层状特征,通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析矿物表面的官能团 ,还使用了测量液滴尺寸分布和表观接触角(ACA)等方法。

颗粒表征


研究人员通过 XRD 对高岭石和滑石进行分析,其 XRD 图谱强化的反射峰,确认了二者的层状结构,高岭石的基面间距为 7.17?,滑石为 9.29?,这与文献数据相符。FTIR 光谱则帮助研究人员进一步了解了两种矿物表面的化学基团情况。

乳液稳定性评估


在研究高岭石和滑石对 w/w 乳液的影响时,研究人员从宏观和微观两个层面进行评估。宏观上观察乳液的整体状态,微观上则借助液滴尺寸分布数据进行分析。研究发现,滑石颗粒形成的乳液液滴尺寸(D50 = 2.01 ± 0.20μm)比高岭石(D50 = 0.34 ± 0.02μm)大很多,这就导致滑石颗粒无法完全覆盖液滴表面。而且,滑石颗粒拖拽液滴下沉的速度更快,制备 24 小时后,乳液的聚并现象增加,平均液滴尺寸变大。相比之下,高岭石颗粒在 72 小时后仍能留在液滴界面,形成稳定性更强的皮克林乳液。这是因为虽然两种颗粒都会因与水相的密度差而发生沉降,但高岭石在稳定乳液方面更具优势。

研究表明,高岭石和滑石的片状颗粒能够吸附并覆盖 w/w 乳液的液滴界面,产生皮克林效应。这得益于它们的层状形态,相比同等大小的球形颗粒,能覆盖更大的表面积。而且,高岭石稳定的乳液比滑石稳定的乳液表现出更好的稳定性。这一研究成果为 w/w 乳液在食品、化妆品和制药等领域的应用提供了重要的理论支持,有助于开发更稳定、更安全的产品。同时也为后续研究不同颗粒对 w/w 乳液稳定性的影响指明了方向,推动相关领域进一步探索新型乳液稳定剂,拓展乳液在更多领域的应用可能性。

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