基于温控超声串联乳化技术连续制备50纳米级大豆油纳米乳液的创新研究

为解决传统超声乳化技术存在的金属污染、温度控制难等问题，研究人员设计了一种新型温控21.1 kHz超声串联乳化装置（USTE），通过协同超声空化与连续流技术，成功制备出平均粒径42-55 nm、PDI<0.2的透明大豆油纳米乳液，其稳定性长达220天，为食品医药领域提供了高效低污染的纳米载体解决方案。

　　

在食品、医药和化妆品领域，纳米乳液因其透明性、高稳定性和卓越的生物利用度备受关注。然而，传统超声乳化技术面临金属探头污染、温度控制不精准等挑战，尤其难以在低表面活性剂用量（<10%）下实现50 nm级纳米乳液的连续制备。针对这一难题，化学与化工广东省实验室（启动基金2111016等）的研究团队创新设计了一套温控21.1 kHz超声串联乳化装置（USTE），相关成果发表于《Food and Bioproducts Processing》。

研究采用玻璃夹套反应器替代金属探头，结合两级超声乳化（20 W/22 W）和连续流技术，通过优化流速（1-2 mL/min）、温度（55℃）及HLB12表面活性剂配比（Span-80/Tween-80，28/72 w/w），实现了粒径42-55 nm、PDI低至0.138的纳米乳液连续制备。关键技术包括：1）高剪切预乳化预处理；2）温控玻璃夹套反应器设计；3）双级超声功率协同调控。

【结果与讨论】

1. 预乳化增效：预乳化使最终乳液粒径减小23%，PDI降低31%（图S2A），证实其可优化液滴破碎效率。
2. 温度与功率优化：55℃下20 W/22 W组合功率实现最小粒径（42 nm），温度过高（>65℃）会导致表面活性剂热变性（图3B）。
3. 表面活性剂筛选：HLB12的Span-80/Tween-80混合体系在5.4%浓度下形成致密界面膜，抑制液滴聚集（图4C）。
4. 长期稳定性：4℃储存220天后粒径仅增长8.7%，归因于小尺寸效应和静电稳定作用（表2）。

与高压均质器和超声微反应器相比，USTE的能耗降低42%（图6D），且无金属污染风险。该技术为功能性脂质（如亚油酸）的递送提供了新策略，其透明特性尤其适合饮料和凝胶食品应用。研究团队特别指出，玻璃反应器的低空化侵蚀设计使设备寿命延长3倍，为工业化放大奠定了基础。未来可进一步探索该技术在疫苗佐剂或经皮给药系统中的潜力。