摘 要：Pickering乳化技術作為一種以固體粒子為穩定劑的新型乳化技術，已成為化學、材料科學、醫藥等研究領域的一個新熱點，由于其具有高穩定性、低毒性、可生物相容性等特點，對改善中藥揮發油的穩定性具有很好的應用優勢。對Pickering乳化技術的發展歷程、特點及其近年來在中藥揮發油中的應用進展進行綜述，以期為Pickering乳化技術在中藥揮發油中的應用提供依據。
中藥揮發油廣泛應用于中藥復方制劑中，為常見的入藥成分之一。然而，揮發油存在易氧化、易揮發、易降解和溶解度差等問題，嚴重限制了其臨床應用。Pickering乳化技術作為一種以固體粒子為穩定劑的新型乳化技術，已成為化學、材料科學、醫藥等研究領域的一個新熱點，相比傳統的乳劑，其具有高穩定性、低毒性、可生物相容性等特點，對改善中藥揮發油的穩定性具有良好的應用優勢。為此，本文綜述Pickering乳化技術及其在中藥揮發油中應用的研究進展。
1 Pickering乳的發展現狀
1903年，Ramsden等[1]首次發現膠體顆?？梢宰鳛槿榛瘎?，而1907年，Pickering[2]首次對以固體粒子作為穩定劑的乳劑進行了較全面的研究，因此把這類乳劑又稱為Pickering乳。1980年，Pieranski等[3]對膠體粒子在兩相界面的行為進行了描述，并推斷由于體系自由能降低而引起了膠體粒子在油水界面上的吸附。隨后，Blinks團隊[4-8]進一步研究了固體粒子穩定吸附于兩相液面的行為。而近年的研究表明，Pickering乳的形成是由于固體顆粒的潤濕作用[9]。近年來，隨著Pickering乳的發展，許多學者對其在不同領域的應用進行了廣泛而系統的研究。如Berton-Carabin等[10]綜述了Pickering乳在食品應用中的研究進展與挑戰；Marto等[11]探討了其在制藥和化妝品行業中的應用情況與發展趨勢；Wu等[12]研究了其在生物醫學中的應用進展。因此，該技術已成為化學、材料科學、醫藥等研究領域的一個新熱點。
Pickering乳是指用合適表面潤濕性的固體粒子替代傳統的化學分子乳化劑，能夠不可逆地吸附在油/水界面上，在界面上形成穩固的空間殼層，對乳滴油相起到保護作用，阻止液滴之間的奧氏熟化聚集，從而形成穩定的水包油（O/W）型或油包水（W/O）型乳液[4-5]。與傳統表面活性劑作為穩定劑的經典乳液相比，Pickering乳具有明顯優勢。①由油相、水相與固體顆粒穩定劑組成，經典乳劑的表面活性劑一般具有親水基和憎水基，屬于雙親性的分子，而固體粒子則一般具有單一的親水性或疏水性（親油性），是納米顆粒（粒徑＜100 nm）或微米顆粒（粒徑為0.1～1.0 μm），安全性高。②固體微粒膜比分子膜厚（單層或多層排列），固體微粒在油水界面吸附幾乎是不可逆的，相比經典乳劑穩定性更強，不易受油相組成、鹽濃度及溫度等因素的影響[13]。③由于未使用表面活性劑，毒性較低、生物相容性好，并且使用的有機或者無機顆?？梢孕?span style="letter-spacing: 0.1px;">飾藥物，因此可達到促進藥物滲透的作用[11]。④近年來對環境友好型固體粒子如納米纖維素、納米淀粉等的研究越來越深入，滿足了Pickering乳對綠色、環保的穩定劑的需求[14]。⑤制備過程簡單，可通過高壓均質法或超聲法制備Pickering乳，易于產業化。⑥可進一步脫水干燥固化，實現固體粉末化，相比經典乳劑，具備更好的聚集穩定性與可分散性，載油量高，便于后續的制劑加工與應用[15]。
2 Pickering乳的制備方法
2.1 高壓均質法和超聲法
高壓均質法是制備Pickering乳較常用的方法，指將初乳通過高壓均質機的狹縫，依靠其空化、湍流和剪切作用將初乳制備成精細的乳液[16]。超聲法是利用空化、湍流和剪切應力作用制備乳劑，可使穩定劑吸附于兩相界面上[17-18]?？栈饔檬谷閯┰谛纬蛇^程中產生局部高溫、高壓以及應力，有利于Pickering乳的形成[19]。但這2種方法同時也存在一定的局限性，由于乳液制備時處于高剪切狀態，因此容易破壞其穩定劑的團聚體，從而導致了乳液的聚集和穩定性降低[12]。并且在制備過程中由于局部高壓、高溫容易使揮發油降解，也限制了該法在揮發油Pickering乳中的應用。
2.2 微流體技術（microfluidic technology）
微流體法也是近年來制備乳劑的一種方法，最早是由Xu等[20]研究發現。微流體法中乳液形成的原理是分散相平行流動，連續相垂直流動，兩者相遇時分散相在連續相的拖曳力的作用下形成球形液滴[21]。與超聲法和高壓均質法相比，微流體法由于不涉及高剪切力，因此不會破壞穩定劑的團聚體，從而在液滴周圍形成一層較厚的膜使乳劑穩定。且微流體法具有制備簡單、乳液液滴控制精確的優點，通過微流體裝置可直接觀察乳液的形成過程[22]。
2.3 膜乳化技術（membrane emulsification）
膜乳化技術指將純分散相或初乳壓入微孔膜，通過控制注射速率和剪切條件從而制備乳劑的方法[23]。膜的孔徑、連續相和分散相的黏度及表面張力的大小，是影響所得乳劑的液滴大小的重要因素[24]。與傳統乳劑制備方法相比，該法制備相同粒徑乳劑所需能量較低，且所得乳劑粒徑大小均一，能在大范圍控制乳劑粒徑大小。因此，膜乳化法是一種環保且具有應用潛力的方法。然而，該法的局限性在于乳化產率相對低，且目前對于該法的研究總體較少。
2.4 電場乳化法
電場乳化法是一種正在發展的制備Pickering乳的方法。當使用該法制備乳劑時，電場作用可使部分被固體粒子穩定劑覆蓋的液滴結合，同時伴隨著液滴表面固體粒子的覆蓋率增加，防止液滴聚集從而使乳液的穩定性增強[25]。其優點在于制備過程簡單，可制備粒徑分布窄的乳劑，并且對初乳的粒徑要求不高。另外，該法可高效利用分散相中的固體粒子，使得大部分固體粒子用于制備Pickering乳，節約成本。因此，電場乳化法是一種具有良好應用前景的制備Pickering乳的方法。
3 影響Pickering乳穩定的關鍵因素
3.1 固體粒子穩定劑的選擇
固體粒子的性質，如潤濕性、粒徑大小、形狀和濃度是影響Pickering乳形成的重要因素?，F代研究表明，固體粒子疏水性太強或太差均會降低Pickering乳的穩定性。只有當固體粒子的潤濕性為中等（即接觸角約為90°）時，易在油水界面聚集，形成穩定的Pickering乳。如Fasihi等[26]制備迷迭香Rosmarinus officinalis Linn. 揮發油Pickering乳時，羧甲基纖維素和聚乙烯醇由于親水性太強，難以在油水界面上聚集，因此加入油酸降低其親水性以制備穩定的Pickering乳。固體粒子的粒徑對Pickering乳的影響也較大。Qi等[27]分別采用粒徑為320、620、1 150nm的聚乳酸-羥基乙酸共聚物作為穩定劑制備Pickering乳，結果表明當固體粒子粒徑為320 nm時所得的Pickering乳最穩定。這是由于當固體顆粒粒徑較小時，其在界面層排布較為緊密，阻礙了液滴的聚集，提高了乳液的穩定性[28-29]。而固體粒子的形狀對乳劑的形成也會產生一定影響，其形狀主要分為球形和非球形（棒狀、纖維狀、塊狀等）。Madivala等[30]研究不同固體粒子形狀對Pickering乳的影響，結果顯示，與球形的固體粒子相比，橢圓顆粒所制備的乳劑穩定性較高，且穩定性與顆粒長度成正比。研究表明，毛細血管數（Ca）可用于評估乳液的穩定性，可用以下公式表示。
U為速度，ηc為連續相的黏度，ε為擴展率，R為形成穩定乳液液滴的最大尺寸，σ12為兩相的界面張力
由公式可知，Ca與液滴的粒徑大小成正比。而研究表明，當Ca增加至臨界值時，乳液將會破裂。由此可得，乳液液滴不宜過大，小液滴有利于穩定乳劑的形成。而在大多數情況下，固體顆粒濃度增大可減小所形成Pickering乳的粒徑，可提高表面覆蓋度以增加Pickering乳的穩定性。Wen等[31]以納米纖維素為穩定劑制備D-檸檬烯Pickering乳，結果顯示當固體粒子質量分數為0.05%時，所制備乳劑粒徑為6.9 μm，而當其質量分數為0.2%時，所得乳劑粒徑為4.2 μm。并且結果表明乳液穩定性隨著固體粒子質量分數的增加而增加，這是由于當納米纖維素濃度較大時，可形成較強的網狀結構以提高乳劑的穩定性。Jiang等[32]以玉米果膠復合納米顆粒作為穩定劑制備肉桂Cinnamomumcassia Presl 揮發油Pickering乳，發現當穩定劑質量濃度低至0.125%時，出現破乳現象，可能因為部分油滴未被穩定劑覆蓋。然而，當穩定劑質量濃度增加時，所需的乳化能量也隨之增加。如Tang等[33]以改性納米纖維素為穩定劑制備松節Pinustabulaeformis Carr. 揮發油Pickering乳，當穩定劑質量分數為0.5%時，只需超聲5 min，即出現乳化現象，而穩定劑濃度為1%時，需超聲1 h才出現乳化現象。這可能與Stokes定律有關，當連續相的黏度增加時，乳化速率隨之下降[34]。因此，在選擇合適的穩定劑濃度時，需綜合考慮多項因素。
3.2 pH和離子強度
乳液的pH值和離子強度也是影響其穩定性的因素，并可用于評價油水界面固體顆粒的靜電相互作用[35-36]。通常，通過測量Zeta電位以研究pH和離子強度對乳液穩定性的影響，而研究表明當Zeta電位的絕對值增大時，其液滴間的靜電斥力也隨之增大，此時乳液的穩定性也增強[37]。Hedjazi等[38]在研究Pickering乳時發現隨著pH的增大，其Zeta電位從?29.6 mV變為?59.2mV，此時乳液的穩定性也增強。與此同時，Zhou等[39]在研究pH值對牛至Origanum vulgare L. 揮發油Pickering乳的穩定性時，發現隨著pH值增加，乳液的穩定性也隨之增強。而離子強度對乳液穩定性也具有一定影響。Wang等[40]研究表明，當以低鹽（0.1%）制備Pickering乳時，乳化體積增加，當提高鹽質量分數至0.2%時，乳化體積減小，但乳滴變得更小、更均勻，且密度增大。
3.3 油相體積分數
油相體積分數是影響Pickering乳制備的一個重要因素，并且可能影響乳液的類型。Wang等[41]以油相體積分數分別為25%、33%、44%、50%制備Pickering乳，結果顯示其平均粒徑從5.8 μm增加至9 μm，并且當油相體積分數為100%時，Pickering乳液極不穩定。這說明當油相體積分數增大時，乳液穩定性下降。由于乳液中固體粒子的濃度是一定的，當油相增多時，乳滴界面面積增大，但是固體顆粒并不能有效覆蓋多余的油。故而，液滴隨后將結合一起，以降低界面面積，與此同時小液滴也迅速地聚集[42]。另外，He等[43]以質量濃度為1 mg/mL的氧化石墨烯作為穩定劑，分別考察了油相體積分數分別為10%、20%、40%、50%、60%、80%對Pickering乳形成的影響。結果表明，當油相體積分數小于50%時，其乳化體積與油的體積分數成正比，而當油相體積分數大于50%時則相反。而Xu等[44]報道當以油相體積分數大于50%制備Pickering乳時，其發生轉相現象。然而，Sarker等[45]制備迷迭香揮發油Pickering乳時，發現當油相體積分數在25.9%時，乳液穩定性較強，可能此時體系形成了凝膠結構，增強了乳液的穩定性。
3.4 溫度
Wen等[31]在研究溫度對Pickering乳的影響時，將乳液的溫度從20 ℃增加至70 ℃，其乳化效果增強。這是由于穩定劑納米纖維素顆粒不可逆地吸附于乳液表面形成二維網絡，當溫度升高時，納米纖維素粒子間的距離減小，粒子間結合力也隨之增強，因此乳液的穩定性增強[46]。Hedjazi等[38]的研究也得到了一致的結論，Pickering乳液的穩定性隨著溫度的增加而增強。
4 Pickering乳化技術在中藥揮發油中的應用進展
Pickering乳化技術由于未使用表面活性劑，可避免其對人體的刺激性，只需少量的固體粒子可將揮發油制備得穩定的Pickering乳，可顯著提高揮發油的穩定性，增強揮發油的作用效果和應用價值。
4.1 提高揮發油的分散性，有助于揮發油的抗菌或殺蟲作用
將揮發油封裝于Pickering乳中，可提高揮發油的分散性，增強其作用。Zhou等[39]以納米纖維素作為穩定劑，通過超聲法將牛至揮發油制備得Pickering乳。結果表明該乳劑在高穩定劑濃度、高pH值、低油水比的條件下均具有較好的穩定性，并且抑菌實驗表明其可有效抑制4種細菌：大腸桿菌Escherichia coli、金黃色葡萄球菌Staphylococcus aureus、枯草芽孢桿菌Bacillus subtilis和釀酒酵母Saccharomyces cerevisiae，其抑菌效果優于未處理的揮發油。Jiang等[47]以膠態二氧化硅作為穩定劑，通過超聲-均化法制備茶樹Camellia sinensis (L.) O. Ktze.、百里香Thymus mongolicus Ronn揮發油Pickering乳，并對其體外擴散性進行了研究。研究表明，與以聚山梨酯80為穩定劑的傳統揮發油乳相比，Pickering乳載油量較大，并具有更好的體外擴散特性。Jiang等[32]以玉米果膠復合納米顆粒作為穩定劑制備肉桂揮發油Pickering乳，結果表明肉桂揮發油Pickering乳的分散性和緩釋性能均優于純肉桂揮發油。Li等[48]以玉米蛋白/阿拉伯樹膠納米顆粒作為穩定劑制備百里酚Pickering乳，研究表明百里酚Pickering乳可顯著抑制大腸桿菌的活性，并具有緩釋作用。由此可知，將揮發油制備成Pickering乳可提高其分散性和抑菌活性。另外，揮發油Pickering乳化技術在農藥方面也有相應的應用，如Sánchez-Arribas等[49]將丁香酚封裝于Pickering乳中，并進行抗頭虱實驗，結果顯示頭虱死亡率達60%。Shin等[50]將百里香揮發油制備成Pickering乳，結果顯示揮發油Pickering乳的殺蟲效果強于純揮發油。因此，將揮發油封裝于Pickering乳中為環保有效型殺蟲劑提供了一條新思路。
4.2 實現中藥揮發油的固體化
與此同時，將揮發油制備成Pickering乳，是提高揮發油穩定性、實現揮發油固體化的一種途徑和方法。Almasi等[51]分別以乳清分離蛋白和菊粉的混合物以及聚山梨酯80作為穩定劑，制備了馬郁蘭Origanum majorana L. 揮發油Pickering乳和納米乳，并以這2種乳劑為原料制備了果膠薄膜。結果表明，與聚山梨酯80作為穩定劑的納米乳相比，馬郁蘭揮發油Pickering乳制備的果膠膜具有良好的力學性能和防水能力，且釋放精油的速度較慢，具有更好的穩定性。因此，以馬郁蘭揮發油Pickering乳制備的果膠膜具有良好的應用前景。Wang等[52]以羥磷灰石作為穩定劑，制備了香茅Mosla chinensis Maxim. 揮發油Pickering乳，并以其為模板將香茅油封裝于膠囊中，進一步固化，且抑菌實驗表明香矛油膠囊對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌有較好的抑制作用。因此，揮發油Pickering乳化技術可作為中間載體，將揮發油進一步固化，以提高揮發油的穩定性。
4.3 實現中藥揮發油在食品、環保產品領域的應用
揮發油Pickering乳可提高揮發油的穩定性和溶解度，并且還具有環保、可生物相容性等優點，在食品等領域具有廣泛的應用價值。如Kasiri等[53]通過從開心果殼中提取納米纖維素，以其為穩定劑制備了薄荷Menthahaplocalyx Briq. 揮發油Pickering乳，并應用于口香糖中，不含表面活性劑，具有更好的生物相容性。Fasihi等[26]制備了迷迭香揮發油Pickering乳，并以其為中間制劑制備食品包裝膜，研究表明食品可在此包裝膜中存放60 d，且在此期間未觀察到真菌生長。而Gagliano Candela等[54]將百里香揮發油制備成Pickering乳，并以其作為天然殺菌劑應用于陶瓷或大理石表面的抑菌去污，具有天然、環保、易清洗等特點，取得了良好抑菌效果。由此可見，中藥揮發油Pickering乳化技術在食品或包裝材料領域具有廣泛的應用前景。
中藥揮發油Pickering乳制備關鍵因素與應用見表1。
5 結語
Pickering乳作為一種以固體粒子為穩定劑的新型乳化技術，已成為化工、材料、食品科學等研究領域的一個熱點，將揮發油封裝于Pickering乳中是提高揮發油穩定性的有效途徑，其制備簡單、生物相容性高、穩定性好，且可進一步脫水干燥固化，實現固體粉末化，這對中藥揮發油的后續加工與應用具有重要的價值與意義。然而，Pickering乳化技術在揮發油中的應用也存在一定的局限性，如何避免揮發油乳化過程中由于高壓均質或高速剪切等作用而造成的損失，如何設計具有合適的表面潤濕性與粒徑大小的納米顆粒，仍然是制備穩定的中藥揮發油Pickering乳研究的難點。并且，大多中藥揮發油Pickering乳研究處于實驗室或小規模應用階段，還無法快速過渡到產業化生產，但Pickering乳化技術憑借其特色優勢，對改善中藥揮發油的穩定性具有很好的應用前景。
參考文獻（略）
來 源： 謝 錦，羅怡婧，劉 陽，喻華平，陳穎翀，曾秀巧，岳鵬飛，楊 明. Pickering乳化技術及其在中藥揮發油中的應用進展 [J]. 中草藥, 2020, 51（5）: 1343-1349.
來源：中藥雜志社
