14
淺析IKA分散設備在脂肪乳制備中的應用
如何有效降低卵磷脂的顆粒粒徑
卵磷脂是一種含磷的極性脂類物質,由法國人Gobley于1846~1847年從蛋黃和腦中首先發(fā)現。廣義的卵磷脂指各種磷脂的總稱,包括磷脂酰膽堿PC、磷脂酰乙醇胺PE、磷脂酰肌醇PI等;狹義的卵磷脂則專指磷脂酰膽堿PC,由Levenzai1925年從其他磷脂中分離出來。PC也有很多分子種類,國外已有研究將不同分子種類的PC利用液相色譜-電噴霧-質譜設備進行分離和鑒定。
卵磷脂具有重要的營養(yǎng)保健功能。它是生物膜的重要成分,能夠延緩衰老,磷脂酰膽堿PC是兩親性物質,極性部分是膽堿,非極性部分是ω-3脂肪,因此能調節(jié)脂肪代謝,預防心腦血管疾病,能夠提高大腦活力,還具有提高免疫力的功能。卵磷脂有很多來源,如蛋黃、動物腦、大豆、菜籽等。卵磷脂在蛋黃中含量遠高于其他卵磷脂,蛋黃磷脂中PC質量占78%,大豆磷脂中只有16%。但蛋黃卵磷脂生產成本很高。
目前商業(yè)用卵磷脂主要來源于植物油料種子（如大豆和葵花籽）,但在醫(yī)藥和食品應用方面,蛋黃卵磷脂具有非常重要的意義。
如以精制蛋黃卵磷脂（EPC）制備的脂類乳劑（脂質微球）可作為親脂性藥物載體作緩釋制劑，靶向給藥制劑，脂類乳劑，具有易于生物降解、可生物配伍，以及穩(wěn)定性好、易于生產等優(yōu)點。但如果乳劑粒子過大，則被巨噬細胞所吞噬，且不易通過血管到達作用部位。所以乳劑粒子大小是關鍵問題。
本文的分析通用于各種以磷脂為表面活性劑的混合物通過有效的分散設備如何提高其乳化性能。以下部分以蛋黃卵磷脂空白乳的分散為例說明。
一．實驗
準確稱取4.42g甘油與200ml去離子水混合，加熱到75℃待用，準確稱取2.40g蛋黃卵磷脂與20g大豆油混合，加熱到75℃待用，將上述兩種混合溶液通過IKAMagiclab多功能乳化分散設備，配合DR三級分散模塊處理，為尋找zui合適的分散條件，首先我們先用標準速度DR16000rpm23m/s的線速度處理（分散乳化），分散時間為4min，取樣待測。然后提高速度至DRS26000rpm40m/s的線速度處理，分散時間同樣為4min，取樣待測。
同時，為達到更好的分散效果，將上述處理后的樣品通過IKAHPH2000-4SH5高壓均質機處理，為尋找zui合適的分散條件，首先我們用500bar處理上述混合物1個循環(huán)，取樣待測。然后逐漸提高壓力至1500bar,處理樣品1個循環(huán)，取樣待測，再處理樣品2個循環(huán)，取樣待測。
二．結果與討論
1．結果
成品為乳白色均一穩(wěn)定溶液，靜止沒有發(fā)現分層，目測沒發(fā)現較大顆粒。樣品掛壁較少。
2．討論
以下結果由客戶提供，以某品牌粒度儀測定得出的結果。
名稱操作有效粒度（nm）多分散性（PDI）說明
1-1DR16000轉
4分鐘1753.30.430相關函數平滑但不能回歸基線，說明樣品粒度分布不均且有大顆粒；PDI>0.1，說明樣品粒度是寬分布的。
2-1DRS26000
2分鐘1102.00.366相關函數平滑但不能回歸基線，說明樣品粒度分布不均且有大顆粒；PDI>0.1，說明樣品粒度是寬分布的。
2-2DRS26000
4分鐘714.60.334相關函數平滑但不能回歸基線，說明樣品粒度分布不均且有大顆粒；PDI>0.1，說明樣品粒度是寬分布的。
3-1高壓均質
500bar第1次522.20.207相關函數平滑但不能回歸基線，說明樣品粒度分布不均且有大顆粒；PDI>0.1，說明樣品粒度是寬分布的。
4-1高壓均質
1500bar第2次267.60.090相關函數平滑且能夠回歸基線，說明樣品分布均勻；PDI<0.1，說明樣品粒度是窄分布的。
5-1高壓均質
1500bar第3次252.90.025相關函數平滑且能夠回歸基線，說明樣品分布均勻；PDI<0.1，說明樣品粒度是窄分布的。
客戶：如果我希望整個過程都能監(jiān)控樣品溫度，并且維持某個溫度下進行分散，怎么實現？
IKA：Magiclab各模塊都帶有冷卻腔體，可冷卻樣品溫度，或者通過外部控溫器通入某一溫度的循環(huán)水，以維持溫度，長時間運行不能超過80℃，短時間運行可高達120℃。
客戶：目測成品效果滿意，Magiclab處理量不大，很適合我們研發(fā)初期階段配方的制定，但真正投產時，如何保證大量生產時也可得到相同的成品？
IKA：Magiclab可根據實驗過程中各參數如速度，線速度，時間和溫度，模塊一一等比例擴大，規(guī)?；慨a時非常容易實現研發(fā)階段的效果。
三．結論
a.在產品粒度精細化方面，magicLAB做得十分出色。它使用DISPAX-REACTOR®（DR）模塊配置成多級、高速的分散系統(tǒng)。當產品通過此模塊處理后，您就會得到一個較窄的粒徑分布曲線。不論是乳液還是懸浮液都能夠保證您產品均一性和穩(wěn)定性，例如上述例子，有效粒徑可以達到1-2µm，甚至直達納米級。
b.Magiclab處理量不大，非常適合您前期研發(fā)階段的研究，并能根據實驗得出的各種固定工作參數，通過等比例的簡單升級擴大生產再現您所測試的混合物。其模塊可一比一放大，因為這臺‘臺式工廠’部件均為等比例配置，設計一樣，產生的線速度一樣，內部刀頭幾何排列方式也都是一樣的，這一切均保證從實驗到生產zui終樣品的一致性；IKA儀器滿足制藥行業(yè)所有重要標準和規(guī)范，如EHEDG和FDA等，可以zui大程度上保證客戶的需求。
如圖：配置成“臺式工廠”的magicLAB®，帶有再循環(huán)管路,使用不同的工作模塊，MagicLAB®具有十分廣泛的應用范圍，包括現有的絕大多數行業(yè)，如：化工、制藥、食品、日化，高分子材料，油脂，化妝品等工業(yè)。特別是應用在油包水型或者水包油型乳液制備上，或者多粉體分散液上。加工與測試水平與生產無異。
c.HPH2000-4SH5高壓均質機可達到粒徑分散區(qū)域更集中的納米等級?？梢宰鳛镸agiclab后期處理的有效手段。如上述例子僅經過2-3個循環(huán)，物料粒徑可直達200nm。
卵磷脂是一種含磷的極性脂類物質,由法國人Gobley于1846~1847年從蛋黃和腦中首先發(fā)現。廣義的卵磷脂指各種磷脂的總稱,包括磷脂酰膽堿PC、磷脂酰乙醇胺PE、磷脂酰肌醇PI等;狹義的卵磷脂則專指磷脂酰膽堿PC,由Levenzai1925年從其他磷脂中分離出來。PC也有很多分子種類,國外已有研究將不同分子種類的PC利用液相色譜-電噴霧-質譜設備進行分離和鑒定。
卵磷脂具有重要的營養(yǎng)保健功能。它是生物膜的重要成分,能夠延緩衰老,磷脂酰膽堿PC是兩親性物質,極性部分是膽堿,非極性部分是ω-3脂肪,因此能調節(jié)脂肪代謝,預防心腦血管疾病,能夠提高大腦活力,還具有提高免疫力的功能。卵磷脂有很多來源,如蛋黃、動物腦、大豆、菜籽等。卵磷脂在蛋黃中含量遠高于其他卵磷脂,蛋黃磷脂中PC質量占78%,大豆磷脂中只有16%。但蛋黃卵磷脂生產成本很高。
目前商業(yè)用卵磷脂主要來源于植物油料種子（如大豆和葵花籽）,但在醫(yī)藥和食品應用方面,蛋黃卵磷脂具有非常重要的意義。
如以精制蛋黃卵磷脂（EPC）制備的脂類乳劑（脂質微球）可作為親脂性藥物載體作緩釋制劑，靶向給藥制劑，脂類乳劑，具有易于生物降解、可生物配伍，以及穩(wěn)定性好、易于生產等優(yōu)點。但如果乳劑粒子過大，則被巨噬細胞所吞噬，且不易通過血管到達作用部位。所以乳劑粒子大小是關鍵問題。
本文的分析通用于各種以磷脂為表面活性劑的混合物通過有效的分散設備如何提高其乳化性能。以下部分以蛋黃卵磷脂空白乳的分散為例說明。
一．實驗
準確稱取4.42g甘油與200ml去離子水混合，加熱到75℃待用，準確稱取2.40g蛋黃卵磷脂與20g大豆油混合，加熱到75℃待用，將上述兩種混合溶液通過IKAMagiclab多功能乳化分散設備，配合DR三級分散模塊處理，為尋找zui合適的分散條件，首先我們先用標準速度DR16000rpm23m/s的線速度處理（分散乳化），分散時間為4min，取樣待測。然后提高速度至DRS26000rpm40m/s的線速度處理，分散時間同樣為4min，取樣待測。
同時，為達到更好的分散效果，將上述處理后的樣品通過IKAHPH2000-4SH5高壓均質機處理，為尋找zui合適的分散條件，首先我們用500bar處理上述混合物1個循環(huán)，取樣待測。然后逐漸提高壓力至1500bar,處理樣品1個循環(huán)，取樣待測，再處理樣品2個循環(huán)，取樣待測。
二．結果與討論
1．結果
成品為乳白色均一穩(wěn)定溶液，靜止沒有發(fā)現分層，目測沒發(fā)現較大顆粒。樣品掛壁較少。
2．討論
以下結果由客戶提供，以某品牌粒度儀測定得出的結果。
名稱操作有效粒度（nm）多分散性（PDI）說明
1-1DR16000轉
4分鐘1753.30.430相關函數平滑但不能回歸基線，說明樣品粒度分布不均且有大顆粒；PDI>0.1，說明樣品粒度是寬分布的。
2-1DRS26000
2分鐘1102.00.366相關函數平滑但不能回歸基線，說明樣品粒度分布不均且有大顆粒；PDI>0.1，說明樣品粒度是寬分布的。
2-2DRS26000
4分鐘714.60.334相關函數平滑但不能回歸基線，說明樣品粒度分布不均且有大顆粒；PDI>0.1，說明樣品粒度是寬分布的。
3-1高壓均質
500bar第1次522.20.207相關函數平滑但不能回歸基線，說明樣品粒度分布不均且有大顆粒；PDI>0.1，說明樣品粒度是寬分布的。
4-1高壓均質
1500bar第2次267.60.090相關函數平滑且能夠回歸基線，說明樣品分布均勻；PDI<0.1，說明樣品粒度是窄分布的。
5-1高壓均質
1500bar第3次252.90.025相關函數平滑且能夠回歸基線，說明樣品分布均勻；PDI<0.1，說明樣品粒度是窄分布的。
客戶：如果我希望整個過程都能監(jiān)控樣品溫度，并且維持某個溫度下進行分散，怎么實現？
IKA：Magiclab各模塊都帶有冷卻腔體，可冷卻樣品溫度，或者通過外部控溫器通入某一溫度的循環(huán)水，以維持溫度，長時間運行不能超過80℃，短時間運行可高達120℃。
客戶：目測成品效果滿意，Magiclab處理量不大，很適合我們研發(fā)初期階段配方的制定，但真正投產時，如何保證大量生產時也可得到相同的成品？
IKA：Magiclab可根據實驗過程中各參數如速度，線速度，時間和溫度，模塊一一等比例擴大，規(guī)?；慨a時非常容易實現研發(fā)階段的效果。
三．結論
a.在產品粒度精細化方面，magicLAB做得十分出色。它使用DISPAX-REACTOR®（DR）模塊配置成多級、高速的分散系統(tǒng)。當產品通過此模塊處理后，您就會得到一個較窄的粒徑分布曲線。不論是乳液還是懸浮液都能夠保證您產品均一性和穩(wěn)定性，例如上述例子，有效粒徑可以達到1-2µm，甚至直達納米級。
b.Magiclab處理量不大，非常適合您前期研發(fā)階段的研究，并能根據實驗得出的各種固定工作參數，通過等比例的簡單升級擴大生產再現您所測試的混合物。其模塊可一比一放大，因為這臺‘臺式工廠’部件均為等比例配置，設計一樣，產生的線速度一樣，內部刀頭幾何排列方式也都是一樣的，這一切均保證從實驗到生產zui終樣品的一致性；IKA儀器滿足制藥行業(yè)所有重要標準和規(guī)范，如EHEDG和FDA等，可以zui大程度上保證客戶的需求。
如圖：配置成“臺式工廠”的magicLAB®，帶有再循環(huán)管路,使用不同的工作模塊，MagicLAB®具有十分廣泛的應用范圍，包括現有的絕大多數行業(yè)，如：化工、制藥、食品、日化，高分子材料，油脂，化妝品等工業(yè)。特別是應用在油包水型或者水包油型乳液制備上，或者多粉體分散液上。加工與測試水平與生產無異。
c.HPH2000-4SH5高壓均質機可達到粒徑分散區(qū)域更集中的納米等級?？梢宰鳛镸agiclab后期處理的有效手段。如上述例子僅經過2-3個循環(huán)，物料粒徑可直達200nm。