细菌纤维素纳米纤维稳定乳液的性能_贾原媛

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1、Vol．34高等学校化学学报No．62013年6月CHEMICALJOUＲNALOFCHINESEUNIVEＲSITIES1475～1482doi:10．7503/cjcu20120935细菌纤维素纳米纤维稳定乳液的性能1111123贾原媛，万同，霍明明，闫蒙蒙，贾士儒，陈晗，周余来(1．天津科技大学工业发酵微生物教育部重点实验室，天津300457;2．南方医科大学，广州510515;3.吉林大学药学院，长春130021)摘要采用超声和高压均质两种方式分散的细菌纤维素(BC)悬浮液制备了BC纳米纤维稳定的水包油型Pickering乳液，并考察了纤维

2、用量、pH值和机械分散方式对乳液稳定性的影响．结果表明，乳液的稳定性随纳米纤维用量的增加而增加;碱性条件比酸性条件制备的乳液稳定性高，且在pH=12时达到最高．用高压均质方式分散的BC稳定乳液的效果优于采用超声方式分散的BC的效果，这是由于高压均质后的纤维较短，可以提供更多的纳米纤维稳定乳液．计算结果表明，BC纳米纤维在液体石蜡/水界面上的三相接触角为72.5°，说明BC适合稳定水包油型乳液．关键词细菌纤维素;Pickering乳液;稳定性;接触角;屈服应力;界面张力中图分类号O648．2文献标志码A传统的乳化剂主要为表面活性剂和具有表面活性的聚合

3、物(如蛋白质、多糖等)．20世纪初，［1］［2］Ｒamsden发现胶体尺寸的固体颗粒也可以稳定乳液．随后，Pickering对这种乳液体系开展了系统的研究，因而此类乳液又被称为Pickering乳液．为使固体颗粒能够有效地稳定乳液，其中一个重要条件是固体颗粒能够被两种液体部分润湿，即颗粒具有一定的润湿性(Wettability)．通常用三相接触角θ来描述颗粒的润湿性．亲水颗粒的接触角θow＜90°，颗粒大部分位于水相中，易形成水包油型(O/W)乳液或亲水泡沫;疏水颗粒的三相接触角θow＞90°，颗粒大部分位于油相或者空气中，易形成油包水型(W/O)

4、乳液或气溶胶．当θow=90°时，颗粒既能被水润湿又能被油润湿．目前，公认的Pickering乳液［3～5］的稳定机理主要为固体颗粒吸附于油/水界面并形成固体颗粒单层/多层膜，从而稳定乳液．固体［5］颗粒稳定的乳液与表面活性剂稳定的乳液相比有如下优势:降低了表面活性剂的用量，避免使用有毒有害的表面活性剂;乳液稳定性好，不易破乳;乳液的黏度和流变性可通过改变固体颗粒的种类和［3，6～14］含量而调整．目前，人们对Picking乳液已经进行了广泛的研究．人工合成的润湿性可调的二氧化硅纳米颗粒已成为研究Pickering乳液的模型微粒，研究内容主要包括P

5、ickering乳液的转相行［15～17］［18～21］为、油水界面上吸附颗粒层的排列、覆盖稳定性及其影响因素、Pickering乳液稳定性与油［17］［22］［23］相极性、颗粒润湿性及油滴聚并的关系．对于以各向异性的片状颗粒(如黏土、高岭土、蒙脱［5，8，11，12，24～26］石、合成锂皂石等)稳定的Pickering乳液也进行了研究．以Pickering乳液滴为模板，还［27，28］可以方便地制备有机/无机杂化超结构微胶囊和微球材料．纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，是可降解、可再生的生物资源．除了来源于植物以外，纤维素也可由一

6、些细菌合成，称为细菌纤维素(BC)，其分子结构与植物纤维素完全相同，但细菌纤维素具有很多植物来源纤维素所不具备的独特性能，如纯度高(99%)、持水性好(可保持重［29］于自身几百倍的水)、生物兼容性高和生物可降解性好等．细菌纤维素的纤维宽度仅为几十纳米，远小于植物纤维，是一种优良的纳米材料．文献报道的采用纤维素衍生物制备的乳液体系有以微晶纤［30，31］［32～34］维素(MFC)稳定的水包油型乳液和利用疏水改性的纤维素稳定的油包水型乳液等．［35］Kalashnikova等用细菌纤维素纳米晶体制备了水包油型乳液，但纳米晶体的制备过程较复杂．本文利

7、用超声和高压均质两种机械分散方式制备了两种BC纳米纤维，测试了两种纤维悬浮液的收稿日期:2012-10-15．基金项目:国家自然科学基金(批准号:21106105)和吉林省科技发展计划项目(批准号:200905136)资助．联系人简介:贾士儒，男，博士，教授，博士生导师，主要从事生物工程方面的研究．E-mail:jiashiru@tust．edu．cn1476高等学校化学学报Vol．34流变性和絮凝团尺寸．以液体石蜡为油相，分别用两种BC悬浮液制备了水包油型乳液，研究了其稳定性与BC含量和pH值的关系，并比较了两种长度的BC微纤维稳定乳液的效果．1

8、实验部分1．1试剂与仪器葡萄糖、酵母粉、蛋白胨、Na2HPO4、醋酸、氢氧化钠、盐酸、液体石蜡等均为分析纯，购于天津福晨化