不想多重乳液“翻车”？多种乳化剂对比，实现长效稳定不破乳！

本文采用两步法制备W/O/W多重结构乳状液，探讨了不同的油包水乳化剂、阴离子乳化剂以及第一相体积比对多重乳液的形成及稳定性的影响。结果表明，选用ES-5300乳化剂更有助于形成均一稳定的W/O/W多重乳液，ISL形成的多重乳液具有更好的稳定性，但含量的增加不利于多重乳液的高温稳定性。此外，当第一相体积比为1时，制备的多重乳液结构清晰，包裹率较好，并且具有较好的高温稳定性。

研究亮点速览

①优选W/O乳化剂：ES-5300乳化剂能更有效地形成包裹率高、结构稳定的W/O/W多重乳液，并表现出更优的长期高温稳定性。

②ISL可构建稳定的多重乳液：ISL因其较大的亲水基团，能有效降低油水界面张力并锁住结合水，从而提高多重乳液的稳定性和形成效果。

③高含量ISL不利于乳液稳定：乳化剂的含量对乳液稳定性影响显著，添加3%ISL会破坏乳液结构，添加1%和2%ISL制备出的多重乳液高温稳定性差。

④第一相体积比影响乳液稳定：当油相与内水相的体积比为1时，内外水相与油相达到平衡，利于多重乳液的稳定存在。

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实验部分

主要试剂

☛油相组分：

①角鲨烷，Vantage Specialty Chemicals,Inc；

②鲸蜡硬脂醇，Thailand Fatty Alcohol；

③鲸蜡醇，P.T. Musim Mas；

④聚二甲基硅氧烷，陶氏化学(上海)有限公司；

☛W/O乳化剂：

①ES-5300(月桂基PEG-10三(三甲硅氧基)甲硅烷基乙基聚二甲基硅氧烷)，陶氏化学(上海)有限公司；

②EM90(鲸蜡基PEG/PPG-10/1聚二甲基硅氧烷)，赢创工业股份公司；

③SPAN 60(山梨坦硬脂酸酯)，禾大化学品(上海)有限公司；

④S2(硬脂醇聚醚-2)，禾大化学品(上海)有限公司；

⑤TGI(聚甘油-3双异硬脂酸酯)，巴斯夫(中国)有限公司；

☛O/W乳化剂：

①SG(硬脂酰谷氨酸钠)，巴斯夫(中国)有限公司；

②AK(鲸蜡醇磷酸酯钾)，帝斯曼(中国)有限公司；

③LE(鲸蜡硬脂醇硫酸脂钠)，巴斯夫(中国)有限公司；

④ISL(异硬脂酰乳酰乳酸钠)，Ascend biotech LLC,USA；

⑤Tween 60(聚山梨醇酯-60)，禾大化学品(上海)有限公司；

☛水相组分：

①甘油，P.T. Musim Mas；

②氯化钠，天津海光药业股份有限公司。

W/O/W多重乳液的制备

采用两步法制备W/O/W多重结构乳状液，制备方法：分别称取内水相、油相和外水相各组分于3个烧杯中，将内水相、油相和外水相加热至(70~80)℃，在8600r/min均质下将内水相加入到油相，均质2min后在6600r/min的均质强度下，将形成的W/O初乳液加入到外水相，均质3min。室温条件下以200r/min搅拌冷却至室温，制备得到W/O/W多重结构乳状液。

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实验结果与讨论

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W/O乳化剂对W/O/W多重乳液形成及稳定的影

从显微镜观察结果图1可以看出，在同等条件下，采用SPAN 60、S2、TGI这3款W/O乳化剂无法获得清晰的多重乳液，得到的乳液为单一的O/W乳液。利用EM90虽可以制备得到多重乳液，然而得到的多重乳液包裹的内水相较少，包裹率较低，且存在较多的空包裹油滴，多重乳液的形成效果不佳。而采用ES-5330制备形成的多重乳液，包裹率高，油滴内相含有多个水滴，多重乳液的形成效果较好。

此外，将采用ES-5300和EM90乳化剂制得的多重乳液置于45℃条件下进行高温稳定性观察后发现(表2)，EM90得到的多重乳液在45℃3个月后多重乳液结构消失，变为单一的O/W乳液，而采用ES-5330得到的多重乳液结构稳定，因此选用ES-5330作为油包水乳化剂能够获得结构稳定，包裹率高的多重乳液。

5种W/O乳化剂分子结构图如图2(A：S2，B：TGI，C：SPAN 60，D：EM90，E：ES-5300)，SPAN 60，S2，TGI这3款乳化剂为直链结构，而ES-5300和EM90存在较多的支链，呈树枝状结构。较多的支链有助于乳化剂更好的固定在油水界面，提高了界面膜的稳定性。

亲水亲油平衡值(HLB)是决定乳化剂乳化性能的重要参数。ES-5300和EM90的HLB值分别为3.0和5.0，HLB值越高说明乳化剂与水相的亲和性越好，乳化剂更易于在内外水相之间迁移，因此EM90在高温下更易从内水相界面迁移至外水相界面，从而导致多重乳液结构破坏。

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阴离子乳化剂对W/O/W多重乳液形成及稳定的影响

阴离子乳化剂能够解离出带有电荷的基团从而有助于水油界面的稳定。本文选择SG、AK、LE、ISL这4种常用的阴离子乳化剂，根据配方表3，采用两步法制备W/O/W多重乳液，观察其对多重乳液的形成及稳定的影响。

从显微镜观察结果图3可以看出，采用SG、AK、LE3种阴离子乳化剂制得的乳液为单一的O/W乳液，乳液未见到明显的多重结构，而采用ISL可获得清晰均一的W/O/W多重乳液。

乳化剂是由亲水基团和疏水基团组成，不同的结构对乳化剂的性能有不同影响。4种阴离子乳化剂分子结构如图4所示(a-SG，b-AK，c-LE，d-ISL)，均有较长的疏水链，而ISL的亲水基团较大，能够锁住更多的结合水，降低油水表面张力，进而提高了多重乳液的稳定性。

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ISL含量对W/O/W多重乳液形成及稳定的影响

乳化剂的浓度也是影响多重乳液稳定性和生成率的一个重要因素。本文选取ISL阴离子乳化剂为研究对象，根据表4，比较了ISL在不同浓度下对W/O/W多重乳液形成及稳定的影响。

从显微镜观察结果图5可以看出，当ISL的含量在3%时，多重乳液结构消失，乳液中含有较多聚集的小液滴，这可能是因为过多的ISL进入到内水相，破坏了内水相的界面平衡，导致初乳破乳，内水相迁出，从而破坏了多重乳液结构。ISL的添加量在0.5%、1%、2%下均可制备出多重乳液，然而在45℃下放置3个月后，如表5所示，1%和2% ISL制备出的多重乳液经过高温放置后，多重乳液结构不稳定，包裹的内相液滴消失减少，这说明ISL添加量的提高不利于多重乳液的长期稳定存在。

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第一相体积比对W/O/W多重乳液形成及稳定的影响

分散相体积分数对乳状液的性质具有重要影响。在W/O/W型多重乳液中，第一相体积比指油相与内水相的体积比，即Vp=Vo/Viw。本文通过改变内水相的含量，根据配方表6，研究了不同相比对多重乳液形成及稳定的影响。

从显微镜观察结果图6可以看出，在制备过程中，内相水的含量对多重乳液的形成具有一定影响：

①当Vp=2时，多重乳液无法形成，存在较多的片状物和小液滴，这可能是因为内相水较少，油相及ES-5300乳化剂较多，过多的乳化剂容易发生凝聚而失效，从而无法形成多重乳液。

②当Vp=1/2时，多重乳液形成的同时伴随这部分小液滴，可能是因为内水相比例过大时，中间相油层逐渐变薄，乳液粒子易破裂所致。

③当Vp=1和Vp=2/3时，制备出的多重乳液结构清晰，包裹率较好。

在45℃高温下放置3个月后，如表7所示：

①在Vp=2/3时制得的多重乳液内相液滴破裂消失，多重乳液结构不稳定。

②在Vp=1时制得的多重乳液仍稳定存在。

说明在Vp=1的配比下，内外水相及油相达到平衡，乳液界面膜较为稳定，有利于多重乳液的稳定存在。

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结论

①采用两步法制备的W/O/W多重乳液，比较了不同W/O乳化剂对多重乳液的形成及稳定的影响。结果表明，采用ES-5300能够制备出包裹率较好的多重乳液，并且具有较好的高温稳定性。

②相较于SG，AK和LE，ISL阴离子乳化剂具有相对较大的亲水基团，从而能够锁住更多的结合水，降低油水表面张力，进而形成稳定的W/O/W多重乳液。而ISL含量的持续增加不利于多重乳液的高温稳定。

③第一相体积比较大或较小均不利于多重乳液的稳定。当相体积比为1时，制备的多重乳液结构清晰，包裹率较好，并且具有较好的高温稳定性。

由于多重乳液具有独特的“两膜三相”的多隔室结构，因此可以根据所需溶解物质的性质差异，将其溶解在不同的相中，从而对溶解的物质实现隔离、保护、控制、释放等多种功能效果。多重乳液技术将为多领域提供广阔的应用前景。