双重乳剂的高分辨率拍摄

什么是乳剂?

乳剂是指像水和油一样互不相溶的液体会在较大表面张力的作用下,最终呈现分为两层,其中一方以小滴形式分散在另一方的状态。使两种液体成为乳剂状态称为乳化。水和油呈现水包油(Oil-in-Water:O/W型)乳剂或油包水(Water-in-Oil:W/O型)乳剂中的某一构成,前者例如牛奶,后者例如黄油等。

近年来,在化妆品、食品、医药品等各种领域,乳剂的应用方法日益受到关注。
在化妆品行业,运用皮肤亲和性以及外观、感触等均可控的特性,广泛用于肌肤保湿霜及乳液等。另外,在食品领域还进行风味及热量控制等研究。尤其在医药品行业,通过将乳剂用于药物载体,从而精密控制药物在体内的移动以送到目标部位的药物传递系统(Drug Delivery System:DDS)研究正如火如荼地进行。

其中,关于乳剂评价方法的研究也在持续开展。乳剂的微粒直径测量及状态评价正在受到越来越多的关注,实际评价过程中的难点也变得越来越明确。
下面结合在食品行业的具体事例,介绍乳剂中备受关注的“双重乳剂”。

双重乳剂的优点

乳化粒子越大,成分浓度及香味等特性就表现得越强。因此,通过控制乳化粒子的大小,能够对风味进行控制。
但另一方面,O/W型乳剂的乳化粒子由于是油脂,通常情况下,直径越大,成本也就越高。在崇尚低卡低脂的时代背景下,这样的工艺也会导致卡路里升高。

为了解决上述问题,一种名为双重乳剂(双重乳化)的方法应运而生。通过在乳化粒子中进一步添加水分,可增大乳化粒子的外观尺寸,从而减少油脂的总体使用量,因此能够在不影响味道的情况下减少卡路里,进一步降低成本。根据在O/W型乳剂中进一步注入水滴的结构,也被称为W/O/W(Water-in-Oil-in-Water)但是,现阶段存在诸如生产条件难以调整,在加热处理时缺乏稳定性而无法达到双重乳化等问题,而且在解决这些问题并实现稳定生产以后,还要解决在被消费者食用之前始终保持理想状态的问题,总之还有很多难题有待突破。

A
水相
B
油相
C
外水相
D
内水相

观察双重乳剂时

为构建稳定的生产条件以及正确地掌握在施加各种处理后的状态,需要使用显微镜直接观察乳剂的状态。

但是,由于双重乳化粒子内侧的水(内含水)只有数百nm左右的极小直径,有时利用普通光学显微镜无法达成足够的分辨率,给观察造成了困难。虽然按照尺寸来看,适用的是电子显微镜(SEM),但是由于双重乳剂由水分和油脂构成,需要在真空环境下进行观察的电子显微镜(SEM)仍难以胜任。

BZ-X800则具有高NA(数值孔径),还可使用色差少的平场复消色差油浸镜头,因此对双重乳剂也可进行如下所示的高精细观察。

A
外水相
B
油滴
C
油相
D
内水相
E
水相
如果引进一体化荧光显微成像系统BZ-X800